TW499488B - Tool steel with excellent weldability, machinability and heat treatment characteristics and die using same - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明範曠 本發明關係一種工具鋼，在汽車、家電用品、農用機 具等產業中，供製鋼板下料、衝孔、彎曲、拉伸或修邊 所用之模具。 先前技術之說明 汽車製造業等在每一方面都進行成本減低K求在成本 競爭中成為嬴家獲利。各方面都包括模具和各種降低成 本之方法，採取壓模方式形成製品以縮短步驟，減少生 產模具之道次，進而發展模具和工具之加工方法。 在此等模具中，習用之模具和冷作用之模具，所用材 料必須含有大量碳化物以獲得耐磨耗性，更須含有高量 的鉻Μ獲得優越之可硬化性和韌性。例如，高碳、高鉻 基鋼，其如SKD11,在JIS G 4404中為指定之合金工具 鋼，被用於此等模具。 然而，最近之趨勢，深切要求更加減少切削工作步驟 。在成形技術中，實質上為高成本之切削加工，因為塑 性加工的連續加工使成本變得更高，而且為了抗拒此項 趨勢，新的技術已被開發，如C Β Ν (立方氮化硼）和塗覆 機具之發展，高速刀具之出現，NC (數值控制）之進步等 等已經可見。回應此種技術潮流，作為具有改進切削性 之工具鋼者已有在化學組成中加硫而與SKD11相似之易 切削工具鋼。然而，因為各式切削工作多樣，難以應付 各種不同的切削性情形和切削條件如端銑、銑、鑽等等 ,非僅加硫所能簡單奏效。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — --------— — — — — — — — — —赢 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499488 A7 __B7_ 五、發明說明（2 ) 再者，根據接踵而至之報告，高速刀具之出現使60HRC 材料之加工可Μ進行於硬化和回韌之狀態。然而，雖然 粗加工等已為可能，切削依然困難。這是因為高硬度材 料之切削性常常未能Μ簡單加硫而對上述之SKD11有所 改善，而且也必須減低碳化物本身的含量之故。 除了切削加工之問題外，由於熱處理引起之尺寸變異 也成一問題。這是因為熱處理所引起之尺寸變異很大， 需要大的切削袼度，導致加工道次之增加。雖然J IS-SKS3 為低合金工具鋼而具有比JIS-SKD11更佳之切削性，但 可硬化性差而須用油淬火，使SKS 3發生曲撓。再者，在 1980年代所開發之8!KCr基模具鋼，雖然具有良好不硬化 性，但隨時間經過而易發生尺寸變異和變形（媛慢改變） 。結果，難予切削之JIS-SKD11,對因熱處理而發生之 尺寸變異而言，則為較優。 此外，用於鋼板下料、衝孔、彎曲、拉伸、修邊所用 之模具，經常在變更三維的工件成形之際發生裂痕，對 熔焊修復性之需求日增。換言之，從近來的趨勢判斷， 莖至由於因為比Μ前縮短模具製作時間而發生變更設計 並作形狀之改變，甚或在使用模具時的嚴酷條件而發生 破裂或裂痕之時，能夠將模具修復重用之不熔接性變為 很重要。 更明白言之，習用工具鋼具有各種優點和缺點，目前 所需要者是一種兼具相當於SKD11之熱處理特性和相當 於SKS3之切削性兩者之工具鋼。就熱處理特性而言，特 一 4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------A------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7 五、發明說明（ 理熔性 處可械 熱之機 的越的 同優本 相有基 於具其 置 ，持 M鋼保 可具且 , 工而 1 種 ， D1。 一性 SK化 供特 同理 提理 如合 於處 種作 在熱 一操 的和 求理 目性 企處 之削 烈熱述明切 強使槪發、 是內明本性 別爐發 接 磨處 耐熱 於面 對表 ，為 項 因 要 ， 之而 計然 設。 成物 組化 依碳 。 ， 之 等中脆 性料而 耗材硬 磨具之 耐模量 和之大 性用含 韌習須 如在性 質 耗 考觀 過之 太性 須接 無熔 已可 前和 目性 ，裂 性耐 耗從 磨。 耐性 的耗 具磨 模耐 給的 帶身 而本 步料 進材 的具 近模 最慮 將 須 此 因 素 因 的 延 蔓 痕 裂。 使量 促含 是之 物當 化適 碳至 些低 這降 ，物 看化 點碳 , 和中. 法毀置 方損位 削形同 切平不 之鑿之 鋼：具 具類刀 刀兩一 於為在 用分 ， 適.Μ 用 種可作 各態項 究形一 研種認 人各確 明之人 發具明， 本刀發 ，毀 。 次損毀 其現損 發熱 於毀 規損 出性 ，械 下機 況認 狀確 定人 特明 在發 夠本 能 ， ,W 毀而 損體 之具 態 。 形上 種刀 兩銑 成端 形的 時形 同方 ------A------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂---------線II 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 時種 了兩 終此 作少 工減 與種 即各 亦驗 ,試 邊人 週明 於發 生 ， 發用 毀作 損項 熱此 而用 ，利 刃。 刀處 於之 生觸 發接 組 和 分 成 之 質 性 械 機 好 良 得 獲 Μ 〇 足 術現 技發 削人 易明 之發 制 ， 機果 毀结 損 成基時 本的同 基中能 其鋼可 在具對 至 Η 在 甚在。 , 現 小 性發最 韌人至 和明減 度發毀 硬，損 的外械 鋼此機 具 。使 工時可 於低時 對降少 是量減 別含物 特之化 ,C 碳 成分本 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7_ 五、發明說明（4 ) 呈現上述兩種效應之各種切削方法和切削條件所作研究 之中，發明人最後獲得適於達成此等效果之最佳工具鋼。 本發明之工具鋼，依重量計，含有C和Cr兩者，Μ (Cr+ 5 . 9 X C)計為 9.1 至 12.5, (Cr-4.2XC)為少於 5 ,而 (Cr-6.3XC)為不少於 2.2%; 0.1 至 0.6¾ 之 Si; 0.1至 1.2¾ 之Μη;在Mo和W之中至少有一使（MO + 1/ 2W)為0.6至1,25¾ ;少於0.5¾之V ;餘量為鐵和所附雜質。 在上列之組成範圍中，較佳之C含量為0.55至0.75%, 0含量為6,8至8.05(：,而共晶值2〔 = 8\((：!(!)+0.6\(0%)] 小於10 . 8。另外，碳化物各截面積大於20 u m 2 (微米平 方）者，其對金屬結構截面之面積比，較佳者應小於3% 。此外，硫化物各截面大於lwm2者，對金屬結構截面 之面積比應大於0.2：«。 再者，在本發明之工具鋼中，硬化後在基質中Cr之離 析範圍（Μ在基質中〇含量對Cr含量平均值之變異範圍 予Μ定義）小於1重量：K ,或在高於5 0 0 °C之溫度進行 回火時最高回火硬度大於57HRC (洛氏硬度）。本發明 之模具是用一種工具鋼，其中由於在高於500Ρ之溫度 回火熱處理所生尺寸，與恰在硬化前量得之尺寸比較， 以線膨脹計，不大於0.U;且在其中工具鋼由於在490 °C 回火熱處理至硬度小於55HRC所引起之尺寸變異不大於 0 ,切削此鋼而製成。 圖式簡釋 第1圖為本發明效果之說明圖解分析。 一6 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----M—--*wl-----------訂·---I---· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i I I 1 - 499488 A7 __B7_ 五、發明說明（5 ) 第2圖為第1圖之细部。 第3圖為由於熱處理引起尺寸變異行為之說明圃析。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 較佳具體例說明 本發明之工具鋼兼具接近JIS-SKD11之熱處理特性和 實質相當於JIS-SKS3之切削性。附帶說明，JIS-SKD11 依重量計（M下均同）含有：1.40至1.6(UC ,少於0.40S：

Si,少於 0.6(UMn,少於 0·030%Ρ ,少於 0.030XS, 11.00 至 13.00S；Cr, 0.80 至 1.20%Μη, 0.20 至 0.50S；V,和餘量 之Fe與必然之雜質；而JIS-SKS3含有：0.90至l.OOSiC, 少於 0.35%Si， 0,90至 1·20%Μ,少於 0.030%P,少於 0.03(US, 0.50 至 l.OOiiCr, 0.50 至 1.00W,和餘量之 Fe 與必然之雜質。 本發明人如何發現改進事項之詳情，說明如後。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明人已研究幾乎與SKD 11相同，於碳化物含量被減 少之範圍內可作熱處理之組成設計。附帶說明，SKD 11 為一種實際標準之工具鋼。發明人採取如此之基線K求 獲得相同之熱處理特性，使在淬硬時間中，基質内固溶 液狀態與在SKD11者相似。第1圖表示K熱計算所決定 之整個組成設計圖解，而第2圖為在組成設計中相當於 本發明之放大圖解。線（A)指在線上（在所加各成分之平 面上）於硬化中獲得與SKD 11同量之已溶解碳（指含於 固溶液中之碳）。 相似者，線（B)指與SKD11被溶解之Ο量相同之線。 兩線之被彎曲，是由於殘存碳化物在（C)線上存在，造 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 五、發明說明（6 ) 成合金元素被消耗形成碳化物之结果，因此基質之被溶 解之元素無法保持相同之水準，除非所加各成分之量增 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 加0 (A)和（B)兩線基本上只在SKD11之組成相交，因而 不可能在相同的硬化溫度設計出相同的基質組成。雖然 如此， （A)和（B)線在（C)線之上之區域内互相接近， 所M，基質組成變成接近於SKD11者。然而，當所加C 和Cr之量被增加Μ求將此各線更為互相接近時，殘存碳 化物之量增加，提高盤平型（chipping type)之刀具磨 耗，導致切削性轉壞。此外，在此情況中常常發生與耐 久性有關的疲勞損壞，使應用於模具之銷因應力集中之發 生而受到限制。此種互相矛盾的關係經過實驗而澄清， 發現切削性優越之區域，和熱處理特性接近於SKD11者 之區域，可Μ用本發明工具鋼之組成範圍達成，如第2 圖所示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 近年來，由於熱處理所引起之尺寸變異與其它熱處理 特性比較，已居於特別重要之地位。除耐久性外，對於 模具品質、形狀精確性已受特別關注，而SKD11在此方 面受到高度評價。關於由熱處理引起尺寸變異之控制觀 念，提示如下。 由於熱處理所引起之尺寸變異之動作原理見於第3圖 。在被淬硬狀態中，各晶格受在基質中麻田散鐵结構内 於固溶體内之碳所膨脹。當回火溫度昇高時，雪明碳鐵 沉澱於低和中溫區域（第3圖之（Α)區），而尺寸變異 一 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7_ 五、發明說明（7 ) 趨於收縮之傾向。在高溫區中，在幾乎與第二次淬硬相 同之溫度下，達到最高之尺寸變異率。此最大值是由兩項 機制所引起，主要發生於此最大值之低溫側（第3 _ (B)區）和高溫側（第3圖（C)圖）。在此最大值之低 溫側，當溫度昇起時，所持有之沃斯田體更發生分解， 導致發生趨於膨脹的傾向。在最大值的高溫側，由於 M7C3、基和M2aC6-基之碳化物之沉澱和集聚，使麻田散 鐵內被溶解之量減少，因此，發生趨於收縮之傾向。 在SKD11中，其組成在使發生於機制（B)和（C)之間 的尺寸變異受抑制而維持藉肋於（A) 、（B)和（C)等機 制而得之硬度。在此存在本發明之原由，使其中之基質 組成與JIS-SKD11者接近。基於此原因，不使用JIS-SKD11 之主要合金元素C和Cr,而且有控制M7C3-基和M23C6-基碳化物沉澱而更控制雪明體沉澱所需之Mo和W ,使達 最佳境界，如第3圖所示。 在本發明之組成系統中，原始碳化物不易在平衡線圖 中结晶，因此，在切削性中之另項改進是在約為1100至 1400¾執行淬火-和-固化或擴散退火而達成，於是採用 完全除去或減少原始碳化物之方法。 此外，發明人試驗加S對於由於熱處理引起之尺寸變 異所得之功能。结果，發琨所加S量超過0.2¾時，其由 於熱處理所引起之尺寸變異增大。迄今尚無如此之報告 ,而原因似乎是由於熱處理引起之尺寸變異，很少在常 加有S之易削鋼系統中出琨問題。另一方面，可能視為 一9 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----一.---·------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7_ 五、發明說明（8 ) 因為在工具鋼系統中所存殘餘碳化物之量較多，發生限 制尺寸變異之功能，使其不能在尺寸變異上測出S之效 果。Μ如此所得之結果，發明人發現對組成必須作一調 整，使S之含量變成不多於0 . 2¾，則其尺寸變異小。所 加之S量較佳為0.005至0.12¾。 其次，說明本發明工具鋼之熱處理和表面處理特性。 根據本發明，良好的表面處理特性也可使因C之含量 受到限制而致耐磨耗性不足之狀況得以被克復。熱處理 之可行種類包括滲碳法、氮化法、PVD法（物理蒸汽沈 積法）和C V D法（化學蒸汽沉澱法）。在C V D法中，因 待處理基本材料之性質而難予處理。在此種處理法中， 蒸發於約1000¾元素被化學沉澱而沈積於材料之表面上 。因此，實質上與材料之熱處理相似，也發生諸如因熱 處理而引起之硬化不足和過份的尺寸變異。 更具體者，雖然成為熱處理特性代表性指數之硬化性 能被賦予各材料，而使各種熱處理裝置可運用本發明工 具鋼之硬化性能，因為使用接近具有良好硬化性能之 JIS-SKD11組成，所Μ甚為良好。此外，因為其提昇工 業上便於使在淬硬和回火當中因熱處理引起尺寸變異之 量與JIS-SKD11者相同，對於採用如第2圖所示之組成 區域Μ使在基質中C和Cr之含量可Μ更為接近JIS-SKD11 者，成為很重要。JIS-SKD11因為由熱處理引起之尺寸 變異小，也被用作量具鋼。 何KSKD11由於熱處理引起的尺寸變異小？其原因是 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） βϋ· i^i n ^^1 As— Mmtmm i^i i_i IBi 1 11 emmt ^^1 1 I 11 ^^1 in in ^ϋ_ BiBi I ίβ in in n i 1.1 ϋ ·ϋ I— Lr__LI— I — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499488 A7 B7_ 五、發明說明（9 ) 在高溫回火區中之硬度，被維持於幾乎僅只以已溶解之 Cr抑制雪明碳體沉澱之方法。更明確而言，在第二次被 淬硬之鋼中，在其中Mo、W和V被正確加入，其為通常 加於高速工具鋼中使能在高溫回火，於第二次淬硬當中 ，因所採有之沃斯田體之分解而形成新的麻田散鐵，不 致造成回火收縮，並且因而也不致有因熱處理引起之尺 寸變異。 然而，當利用Cr達成相似效果之目的時，Cr-基碳化 物，如M7C3 -基碳化物，在新鮮之麻田散體中迅速沉 澱，使迅速發生麻田散體化，因此，在麻田散體中被溶 解之C量減少而能夠防止極度的膨脹。這就是何以 J I S - S K D 1 1因熱處理所引起的尺寸變異小的原因。因為 由熱處理引起之尺寸變異對在熱處理前所執行的加工作 業中加工裕度之量有所影響，故而提供一種如影響切削 性般而影響作業效率之重要因素。 不論任何情形，若使溶解之C和Cr之量接近於JIS-SKD11者，必能使所得特性，如由表面處理引起之尺寸 變異（具有在CVD等情形因熱處理所引起尺寸變異之問 題）、硬化性能、硬度、和隨時間遷移而產生之尺寸變 異等等，可被視為實際上與JIS-SKD11者相同。於是使 本發明之工具鋼可被置於與SKD11所用者相同之熱處理 爐中，因此，表面處理操作之成本實質上可大為減少。

在CVD作業中，於表面處理溫度下在沃斯田體中產生 之溶解C量，對於具有充份膜厚之MX型化合物（TiC、VC -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨 I I — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

I mMmmmm a^i —ϋ. i— a_^i I ϋϋ^ι n ϋ amtMK emmmt in n_> i·— in ^^1 HI —ϋ —Γ,^ν 11 tmmm Man ^^1 —ϋ I βΜκβ —ϋ I 8 8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 49 A7 __B7 五、發明說明（Μ) 等）之形成甚為重要。換言之，因為被溶解之C形成MX-型化合物，特別是M CVD進行表面處理者，碳必須從鋼 供應，而碳的適當用量隨鋼被保持於表面處理溫度之前 ,在其麻田散體结構内所出現之溶解C量而定。在本發 明工具鋼中，溶解C之量不少於0.4¾，且因而可有足夠 之澱積膜。、 基於上述，構成本發明工具鋼之各種元素，Μ及各元 素之含量限制，其選擇說明如下。 對於C和Cr含量，就與JIS-SKD11之相似性觀點，採 取如第1和2圖所示之組成範圍，其特點為恰在淬硬之 後未溶解之碳化物量不多於5質量％ 。明確而言，較合 於切削性之改進者，在例如以熱計算器予Μ計算時，恰 在1000°至1050 °C淬硬時之结構内，在固溶體狀態中之 碳化物量不多於5質量。 JIS-SKD11之熱處理特性為使在輥軋方向中因熱處理 引起之尺寸變異，在回火溫度不高於490 10之區域內， 變為負數；而在輥軋方向中因熱處理引起之尺寸變異， 在回火溫度高於4 9 0 C時則在正數側。此外，J I S - S K D 1 1 之熱處理特性中另一特點是在回火溫度高於49 0 °C之熱 處理所引起最大尺寸變異量變成不大於0.1¾之正值。同 時，SKD11之熱處理特性也具有一特點，其為熱處理條 件，能使在此等回火區域內，獲得存在於自57至60HRC 範圍内之硬度。 能夠符合所有此等特點之組成範圍如第1和2圖所示 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 __B7_ 五、發明說明（U) 。在負側之尺寸變異特性常發生在低於490 °C之溫度， 而在高於490 ¾溫度者則轉入正側，意味著當處理執行 於逐漸昇高溫度時，因熱處理引起尺寸變異之量變為零 之狀況，確實存在於某些位置。因此，有可能尋找出一 種能夠使尺寸變異接近於零之熱處理條件。此說明一項 實實，JIS-SKD11是由具有高度技術之熱處理工程師所 支持，並提供JIS-SKD11實質上之標準化背景。因此， C與C r間之平衡在此特別重要。

Si含量基本上也是基於與JIS-SKD11之近似性（Si = 0.25¾質量）。原本所含之Si是作為去氧化劑Μ改善可 _性為目的，且在Si含量被降低時，韌性得以改善。然 而，當S i含量被降低時，切削性變壞，因此，S i含量必 須低於0.1%。另一方面，過量的Si抑制雪明體之沉澱， 结果使在5 0 0至5 5 0 °C回火區内因熱處理而引起之尺寸變 異增加。基此理由，S i含量限於0 . 1至0 . 6之範圍内。 Μη含量基本上也是基於與JIS-SKD11之近似性（Mn = 0.4¾質量％ )。雖然所含之Μη用於改菩硬化性能，但 Μη含量少於0.1¾者不足Μ獲得在穩定狀況内之淬火硬度 。另一方面，太高的錳含量造成不熔接性轉壞，且另造 成基質成分之離析，其嚴重性如同Si。因此，Μη含量限 定於自0.1至1.2¾範圍内。附帶說明，雖然Μη是一種經 濟元素而可从取代昂貴之Cr、Mo等，但是於C「、Mo等充 份發揮其功效且無S被加入之狀況中，Μ η不可能被加入。 Μ〇與W之含量也是基於與JIS-SKD11之近似性（Μο = 一 13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------—f—--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 _B7_ 12 五、發明說明（） 0 . 85¾質量）。Mo和W改善硬化性能。再者，軟化不會 迅速發生，甚至在高溫側所執行之回火時。基於此理由 ,硬度之調整變得容易。因為W之原子量大約兩倍於Mo ,U之Mo含量之效果相當於2¾之W含量，可Μ用（Mo + 1/2W)表示其效應。Mo和W之各一或兩者均可含於本發 明之工具鋼内。換言之，全部之Mo含量可W用兩倍於Mo 含量之W含量取代，而且一部份Mo可以被相當於Mo量之 W取代。關於（M0 + 1/ 2W)用量孰優之問題應以成本效 益判斷。然而，因為用W代換時基本上有損於其火焰可 硬化性而Μ加Mo為宜。 當所加（Μ 〇 + 1 / 2 W )之量少於0 . 6 ίΚ，由高溫回火所得 之硬度突然發生減退而難以控制硬度。另一方面，所加 (Mo + l/ 2W)過量，則在麻田散體中碳化物之沉澱和聚 結延遲，结果在500至550 °C回火時由於熱處理引起之尺 寸變異變大。此結果也因而由於沃斯田體之延後分解與 在麻田散體回火之延遲聯結，使持有不穩定之沃斯田體 ，與操作者對必須澈底執行回火之期盼相違背，所Μ造 成因時間延遲而生之尺寸變異，出現於模具製成後之使 用期中。因此，（M0 + 1/ 2W)之含量限於0.6至1.25¾之 範內。（Mo + l/ 2W)含量較佳為0.6至1,10%。 在本發明工具鋼中，上列組成可視所需要之其他效果 而含有V 含量也是基於對JIS-SKD11中之相似性 (V = 0.25%質量）。雖然V是工具鋼所需用以增進耐軟 化性之一種元素，但是形成V-基之碳化物，因而造成切 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · 訂------- ——線皿,----^——‘----.——·--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7_ 13 五、發明說明（） 削性之降低。所MV含量應少於0.5；«。 雖然S是代表造成脆化的一種元素而不適於熔接和髙 硬度鐧，但有易削效果。因此，可K加入適量之S ,相 當於為改善韌性而減少之碳化物量。基此理由，S之加 入量最高為0 . 2%，但須顧盧S之加入將增加因熱處理而 引起尺寸變異之事實。 C a是一種不致造成機械性質減損或結構性劣化的理 想易削元素。此元素之易削機制在於Μ微量擴散於鋼内 之氧化物使熔點降低，造成此等氧化物因切削之熱而熔 融，在刀刃形成保護膜。然而，Ca因為有高的蒸汽壓而 易從熔融之鋼逸出，因此，Ca之加入在當今加入技術中 可能高達約lOOppm (百萬份之1 )為最高。 稀土元素含入之量可為不多於0.2¾ Μ求改善本發明工 具鋼之切削性。較好之附加雜質總量為不多於0 . 5 %。然 而，若需韌性和可熔接性，則可Μ加入不多於5.0%之Ni 量。此外，如果本發明工具鋼需要額外之耐磨耗性，也 可Μ加入不多於1.0%之A1量，使在氮化之後得到增大之 硬度。再者，本發明工具鋼即使為求獲得其他需求效果 而加入不多於0.2¾之一或多種元素，選自包括Pb、Se、 Te、Bi、In、Be、Ce、Zr和Ti等之組合，而不會改變其 基本性質。 根據本發明，在淬硬後狀況之調整，有利於進一步改 善本發明之效果，其為，在淬硬之後調整溶入於麻田散 結構内所存之C和Cr,使其接近JIS-SKD11者，而殘 -1 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —--------訂----------線 — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7_ 14 五、發明說明（） 存磺化物量在恰已淬硬之後不多於5X質量。此項恰在淬 硬後之殘餘碩化物量，也可以在製銷程序中予以減少。 減少恰在淬硬後殘存磺化物使不多於5質量％ ,可以採 用粉末法、燜浸法，使在熔融後之鑲錠立即接受溫度不 低於1 1 0 Q °C之熱處理1至1 0小時，並用淬冷固化方法而 減小鑲錠之尺寸。另外，也可以依改善切削性之需求而 減少淬硬後基質中Cr之離析範圍，使不多於1重量％。 對於本發明如上之工具銷，可以在與習知JIS-SKD11 相同之熱處理條件下，於1000至1050 °C淬硬而在不低於 500 °C回火。除有優越的可熔接性外，並確保不低於57HRC 之硬度。因而，除有硬度不低於5 7 H R C之優越切削性外， 本發明工具銷在鹽浴法和CVD處理中也有優越的表面處 理特性。 如果本發明工具鋼被用於模具等，火焰硬化法只可進 行於依據需求功能之必要部位，或選擇獲取硬度之熱處 理方法而將生産道次或需求性質列為考慮。例如，模具 可以製作於以本發明工具鋼回火至硬度不低於55HRC而 進行切削。 本發明另一特點在於發現成分之構成和組合，即使工 具銅之基本成分如C含量，比JIS-SKD11者減少，依然 足以獲得良好之機械性質，尤其是硬度和韌性；以及獲 得在可熔接性、切削性和表面處理特性，亦即熱處理待 性上均為優越之事實。 更明確者，在本發明工具銷中，優異之可熔接性可以 -1 6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----Γ--f-----------訂---------i^vi (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499488 A7 B7_ 15 五、發明說明（） 因減少C含量而確保，且當此工具鋼被用於模具時，因 為其優越之韌性和因為即使在使用時發生破損、開裂和 磨損也易於Μ熔接修復，因而可以輕易再利用。此外， 為了解決由於減少C含量而引起耐磨性不足之情況，優 越之表面處理特性亦予確保。 在本發明中，「在可熔接性上為優越」或「熔接為可 能者」之詞彙意指在執行J I S Ζ 3 1 5 8所規定之預熱處理 和後熱處理時，在Υ-形試驗中未見有熔接裂開。在熔接 中，預熱和後熱通常在熔接當中為防熔接裂開而執行。 預熱之實施在防熔接時之熱裂，而後熱之實施在防冷裂 ，尤其是後者是一種回火以降低受熔接熱影響之區域之 硬度。 通常，模具受熔接是為了改變形狀，或在製造或使用 當中之狀況所需之修理。若為合金鋼之模具，熔接是進 行於經預熱至高溫以防在熔接時發生裂開。特別是在模 具含有Cr者，通常在預熱至不低於45 0至5 5 0 Ό溫度後實 施熔接。然而根據本發明，可K提供一種工具鋼，在JIS Z 3158所規定之Y形試驗中，甚至預熱溫度被降低至 2 5 0 °C ,未發現熔接裂痕。基於此理，與熔接相關之可 加工性有所改善而此種鋼料也屬經濟。 其次，在高碳、高鉻基鋼中，熔接後之後熱也很重要 。在此情況中，後熱之加熱溫度和時間可以藉由降低受 熔接熱影響之區段之硬度而予減少。尤其是對於控制受 熔接熱影響之區段，可有效減少C含量至不多於0.75¾ 一 17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------N_______ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7 五、發明說明（16) ，而Cr含量至不少於6.8¾。此為有效調整溶於麻田散體 結構中之C和Cr兩種含量而影響可熔接性。 其次，本發明之各具體例將予詳述，然而無論如何不 受此等具體例所限制。 實施例1 : 首先，各項材料被熔融於一 1 0 0公斤的高頻爐中，製 成如表1所示組成之鑲錠。比較性材料1是一種相當於 SKD11者。其次，進行熱軋使鍛造比變為約為5 ,並在 冷卻後，於8 5 0 t退火4小時。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -18-

一 0、I ^1 ϋ ·ϋ ϋ— ϋ I I n ϋ ϋ ϋ ·ϋ m I I ϋ I ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ — ^1 ί ϋ ϋ ϋ I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 Α7 Β7 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 五、發明說明（β) _ (茄 fill) 钭鄉3¾¾

0·仁3 0·57 0·81 0·7仁 0·71 CLcnvo ο·71 0·6ω ?60 0·65 0·40 0·32 0·10 0·2α1 ?2lu 0·68 0·2办 P2CJ1 0.S P1CJ1 0·40 0.3U1 0·^0 0-S 0·01 0·3ϋ1 1·16 ok ok Ρ50 ?001 ?011 0·062 0·072 0·059 ?060 0.S8 ?020 ?021 ροιαι 6·73 6·02 7·仁VD 8·02 7·32 7·1ϋ1 7·73 7·03 6·8\ο 7·25 0·91 ?65 1·01 0·81 1·12 0.8VO 0.78 1.21^ 0·έ <0·01 <0·01 <0·01 <0·01 <0·01 <?01 <ο·ο1 Αο.οι <?01 <0·01 2·办 <0· 0· 9 <0· ? ° <0- 01 25 201 01 2ω β 01 0.10<0.01 AP01 0

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A7 B7 五、發明說明（β 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (茄 TJnll)

谢一 (%一 — — — III — — — — — — I - I I I I I I I )5J* — — — — — — — — I — — — — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 19 五、發明說明（) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其次，對各材料製作21個試件，直徑10毫米，長度 80毫米，使棍軋方向與試件之縱向相合。其後，將21個 試件中之10件在真空加熱爐内加熱於1025°C,然後在惰 氣中冷卻硬化。再者，在5 3 0 °C回火1小時兩次。所得 試件之硬度經過量測，發現在比較例2和3者，其硬度 低於57HRC 。以硬化前經先量測之長度為基礎計算尺寸 變異，撿出尺寸變異超過0.1¾之試件數量。 表2 尺寸變異超過Q.1S：之試件數 本 發 明 材 料 1 〇件 本 發 明 材 料 2 本 發 明 材 料 3 本 發 明 材 料 4 本 發 明 材 料 5 本 發 明 材 料 6 本 發 明 材 料 7 本 發 明 材 料 8 本 發 明 材 料 9 本 發 明 材 料 10 比 較 材 料 1 比 較 材 料 4 3件 比 較 材 料 5 2件 比 較 材 料 6 5件 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如表2所表現，本發明相關之所有各綱料，其尺寸變 -2 1- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 五、發明說明（^) 異無超過0.1¾者，而在比較例4 、5和6中則發生超過 0 . 1¾之尺寸變異。 其次，除在5301C尺寸變異不超過0.1¾之試件外，比 較例4和5之所餘試件在經過退火之狀態受測試。各有 十件試件在真空加熱爐中加熱並保持於10251C,並在惰 氣中進行冷卻硬化。再者，於4 9 0 C回火1小時兩次。 其後，量測試件縱向長度，並Μ硬化前長度為基礎計算 尺寸變異。檢出尺寸變異在正側增加所示之試件數量。 檢視結果見於表3 。 表3 在正側增加有尺寸變異之試件數 本發明材料1 0件 本發明材料2 ” 本發明材料3 ” 本發明材料4 ” 本發明材料5 ” 本發明材料6 ” 本發明材料7 ” 本發明材料8 ” 本發明材料9 ” 本發明材料1 0 ” 比較材料1 ” 比較材料4 ” 比較材料5 7件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ______i___l·____ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一-0、I ^1 I I I I ϋ ϋ I ·ϋ ϋ ϋ ϋ _n I I ϋ ϋ I —β I I I I I ϋ n ϋ 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 __B7_ 五、發明說明（21) 如表3所顯示，因為在正側之尺寸變異增加，在比較 例5中難以調整尺寸變異，而在本發明實施例1至10和 比較例1中，因為除表2所示之结果外，在正側尺寸變 異未見增加，故而尺寸變異易予調整，並可MJIS-SKD11 作相同之熱處理。 實施例2 其次，評估切削性。 首先，在實施例1内表1所示之各材料，（本發明材 料1至10和比較材料1 ),其尺寸變異行為可視為與 SKD11相同者，與比較材料4同受測試。此等材料被置 於一種退火狀況，其硬度不高於24HRC ,而切削性用方 尖端銑刀評定。切削試驗在表4所示之條件下進行。如 表5所示結果顯示，本發明各材料1至10顯示不少於10 ffl(米）之刀具壽命（刀刃磨損：0 · 3毫米）之高切削性。 在比較材料1和4中，切削性由於有鉻基碳化物出現而 低劣。 表4 項 巨 條 件 刀 具 : 2NKR10 (高速鋼） 截 削 速 率： 25米/分 進 刀 : 0 . 08毫米/齒 進 刀 深 度： 0 . 8 X 1 . 5毫米 切 削 方 向： 向 下切削 冷 卻 方 法： 乾 式 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） • n ϋ ϋ in ϋ <#1 ϋ ϋ m Mm n ϋ— —ϋ I 一I ϋ i^i ϋ ϋ I n ϋ ϋ ί ί ϋ ϋ I .^1 ϋ RA— n ϋ —4 ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 _B7 2 2 五、發明說明（） 表5 刀刃磨損為0.3毫米之切削長度 (使用壽命） 本 發 明 材 料 1 1 8 m (米 本 發 明 材 料 2 ” 本 發 明 材 料 3 > 2 0 m 本 發 明 材 料 4 > 2 0 m 本 發 明 材 料 5 18m 本 發 明 材 料 6 > 2 0 m 本 發 明 材 料 7 >20m 本 發 明 材 料 8 18m 本 發 明 材 料 9 20m 本 發 明 材 料 10 18m 比 較 材 料 1 〈2 ID 比 較 材 料 4 8 m 其次，從其尺寸變異行為可視同於JIS-SKD11者之各 種材料（本發明材料1至10和比較材料1 )和比較材料 4 ,在1030C硬化，並在不低於500C之溫度回火，調 整至為57至60HRC之硬度而產生試驗材料，並用方頭端 銑刀試驗。所用切削條件見於表6 。試驗结果見於表7 ,其中顯琨本發明各材料表現良好之刀具壽命（刀刃磨 耗0 . 1毫米）和高切削性，而比較材料1和4之切削性 低劣。 一 24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -ϋ H ·ϋ «ϋ ϋ ϋ ϋ —^· ϋ ϋ ϋ · n n ϋ n ϋ I —ϋ 一口V I ϋ ϋ ϋ I ϋ I ϋ I ϋ n ϋ Is— ϋ ϋ ^1 I 1^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499488 A7 __B7 23 五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表 6 項 S 條 件 刀 具 ; HES2 100- C (燒結碩化物塗覆） 截 削 速 率： 75米 /分 進 刀 : 0 . 0 5 毫米 /齒 進 刀 深 度： 0 . 2 > :1 . 5 毫米 切 削 方 向： 向 下 切削 冷 卻 方 法： 乾 式 表7 刀刃磨損為0.1毫米之切削長度 (使用壽命） 本 發 明 材 料 1 16道（米> 本 發 明 材 料 2 14η 本 發 明 材 料 3 2 8m 本 發 明 材 料 4 24ib 本 發 明 材 料 5 18m 本 發 明 材 料 6 2 6η 本 發 明 材 料 7 2 6η 本 發 明 材 料 8 2 2 is 本 發 明 材 料 9 16m 本 發 明 材 料 1 0 1 6πι 比 較 材 料 1 < 2 i 比 較 材 料 4 4 ID -25- —ϋ ϋ ^^1 ^^1 ϋ ^^1 ^^1 11 r^i ϋ·· ^^1 0 ϋ ϋ ·ϋ 1 Hi mmmmmme I y — N · an···· aa··· I < aw 屢 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 24、 五、發明說明（ 實施例3 : 各鑄錠製自表1所示之若干材料，亦即切削性較差之 本發明材料1和2 ,熱處理特性良好之比較材料1 ,和 比較材料4 。這些_錠在1160¾熱燜10小時。退火後， K硬化於1030¾並回火於不低於5001之溫度而調整至 為57HRC之硬度。測試此等材料之切削性。所用測試條 件見於表8而其刀刃磨損為0 . 1毫米之切削長度被認為 刀具壽命。此外，對已硬化材料，在ΕΡΜΑ (電子試探X 光微分析）之1-公厘線上測定X光特徵，Μ求得基質各 成分之析離，並在碳化物以外之位量取得Cr所產生之寬 度變異量2σ,進行統計分析。兩項試驗之结果見於表 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 項目 刀具： 截削速率： 進刀： 進刀深度： 切削方向： 冷卻方法： 表8 條件 HES2100-C (燒结碳化物塗層） 75米/分 0 , 05毫米/齒 0 . 2 X 1 . 5毫米 向下切 乾式 -26 -

一 0、I ϋ ϋ I n ϋ ϋ ϋ I ϋ I i I I — I ϋ ϋ I I ϋ ϋ ϋ ϋ I ϋ I ^1 I I ϋ I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 __B7 五、發明說明（25) 表9 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在 刀 刃 磨 耗 寬 度 為 0 . 1 毫 米 基質中Cr 時 之 切 削 長 度 (使用壽命） 雛析範圍（¾) 本 發 明 材 料 1 28m (米 ) 0 . S% 本 發 明 材 料 2 28 m 0 . 8% 比 較 材 料 1 < 2 m 1 . 8¾ 比 較 材 料 4 6 m 2 . 5¾ 如 表 9 所 示 > 雖 在 此 實 施 例 中 本 發 明 材 料 在 已 硬 化 時 之 Cr 離 析 範 圍 不 大 於 1% > 表 示 刀 具 壽 命 比 Μ 上 各 實 施 例 已 有 進 一 步 改 進 在 刀 具 壽 命 中 4nr 所 改 進 者 出 現 於 比 較 材 料 1 和 4 是 由 於 Cr 之 離 析 範 圍 超 過 1% 〇 實 施 例 4 ： 各 項 材 料 被 熔 於 一 50公 斤 之 高 頻 爐 中 ί 所 製 鑄 i定 之 化 學 組 成 見 於 表 10 〇 比 較 材 料 7 相 當 於 SKD1 1 〇 其 次 9 實 施 熱 軋 使 鍛 造 比 約 為 5 > m 後 於 冷 卻 後 退 火 於 8 5 0 C , 4小時。 -----’---^------------訂---------^ —^w— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 Β7· 五、發明說明（Η 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

(茹屮Μ) 本發明材料 ω vj 〇> tn to η ο οοοοοοο ·#·· 参 參》· OOMCOvOMOCncn 〇 化學組成（重量S：) οοοοοοοο 擧癱》 參參 ••參 i〇t〇t〇N)(JlN)WN) ^O^CJlvOOiOCJi cn 卜 οοοοοοοο ι^ω^Ν)ν〇αιω^ OVOMCOMC^CJIM 2 0.005 0.100 0.072 0.030 0.030 0.025 0.025 0-024 U) 0.2 0.004 0.01 0.21 2.51 0.11 0.12 0.10 'Z l·*· »··♦··· 參 l^tOMOOO^VOCn tOMtOWMMMN) 〇 h mmoommoo ♦··♦·♦·» OHC^VDOOGJVO M^DMOOMCJICJICD s 0 M 1 1 1 1 1 1 · | o cn s： ο οοο οοοο i^K>N)N)N)N)t〇K) ν〇σ>Μ^υιαισιυι < Η Η» l·-1 H vooovovooooo ωοΜΜωοωω voHMOivocncni-1 共晶值：Z 浙10 ·. 訂------- ·!線··--------[L ——.--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 五、發明說明（W ) * 钭趨 s2t:12ia]nl>71ppmwca 7 8 VO 10 11 12 13 一仁 15 一仂 17 18 0·50 018 53 3CJ1 28 办5 39 55 1.仁8 0.98 P76 82 5cn 70 10 VO2 仁3 56 2私 00 0·25 1·20plo 0.3C/1 301 38 36 12 701 81 75 20

ok 0·57 P2VO (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) φ ploo 0 0 0 0 0 0 0 0 OCM 006 007 §6 006 02 OS 005 o.ootn 0.0001 P006 10 101 003 002 OS 0100 010 0·2 0-00^ 0.020·00ω 0·05 σι·50 ^,30 11 12 仁 6 8 私 Vo 81 010 01 35 23 68 58

12b 7.48 9.S 0.VO9 8CJ1 办3 私8 CJI8 31 01 701 27 500 20 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3·10 1·01 ι.οαι 38 26 11 71 25 仁2 01 31 25 〇·38 Ρ76 0·57 19b 12.33 11.86 11 11 cn 6 8 卬 8 73 7仁 21 05 办6 β87-1 8·3ο 7·78 象 - « — — — — — — II — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)’A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7_ ^ 28 五、發明說明（） 其次，從上逑已退火之材料取得供作依JIS Z3158所 規定Y-形試驗所用之試件。在真空加熱爐内加熱並保持 於1025t!,在惰氣中氣冷硬化。隨後，於500至550¾ 回火使各試件之目標硬度不低於57HRC 。試件於是備妥 而熔接於表11所示條件之下，並評定其可熔接性。在比 較材料10至16中，Κ不低於500¾之溫度回火，不可能 獲得不少於57HRC之硬度值。 表11 項目 說明 預熱方法 ：在加入至電爐中加熱並保持於一預定 溫度後，試件被保持於此溫度歷經1 小時〇 熔接方法 ：電弧熔接 電極 ：相當於JISZ3251 DF3B之塗複電極， 電極直徑：4毫米 熔接電流 ：1 1 0 Α (安培） 熔接後後熱方法：與預熱之情形相同，保持試件於4501 1小時。 冷卻時間 ：7小時 判斷熔接裂痕 ：用滲透法偵測試驗，並對内切削面用 之方法 顯微鏡觀察。 可熔接性是根據在熔接後有無裂痕而予判斷。表12表 示評定结果，並以硬化和回火獲得硬度值。在本發明材 料11至18和比較材料17與18中，未發規熔接裂痕，甚至 -30 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

一 口，I I I a^i n n I n n n n n m I 1— n l ϋ n n ·1 n n In n I I I n I 499488 A7 B7 2 9 五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在 預 熱 溫 度為3 5 0它。 在 比較材料7 、8 和9中，在 熱 溫 度 為 3 5 0 TC 或450 t時發現裂痕。 表12 硬 度 預熱溫度 可熔接性 (HRC) (V ) (裂痕） 本 發 明 材 料1 1 59 .9 350 無裂痕 本 發 明 材 料12 60 .1 350 ” 本 發 明 材 料13 59 .5 350 ” 本 發 明 材 料14 58 .5 350 本 發 明 材 料15 59 .7 350 本 發 明 材 料16 60 .3 350 本 發 明 材 料17 60 .2 350 ” 本 發 明 材 料18 58 .9 350 TT 比 較 材 料 7 60 .3 350 有裂痕 比 較 材 料 8 59 .8 450 tt 比 較 材 料 9 57 .0 450 ” 比 較 材 料 17 59 .0 350 無裂痕 58 .0 350 ” 比 較 材 料 18 58 .7 350 60 .0 350 比 較 材 料 17 59 .9 450 比 較 材 料 18 60 .1 450 ” 實 施 例 5 ： 其 次 > 評定切削性 〇 -31- ------^----r-----------訂·-------I *5^ · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 五、發明說明（3()) 首先，從表10所示材料 高於24HRC之試驗材料， 帶說明，切削試驗進行於 所示之结果，顯示刀具壽 比較材料7者，可以獲自 17 與 18 〇 項目 刀具： 截削速率： 進刀： 進刀深度： 切削方向： 冷卻方法： 製成在經退火狀態中，硬度$ Μ方頭端銑刀評定切削性。附 表13所示各條件之下。從表14 命至少三倍於相當於SKD11之 本發明材料11至1δ和比較材料 表1 3 條件 2NKR10 (高速鋼） 40米/分 0 . 08毫米/齒 0 . 8 X 1 , 5毫米 向下切 乾式 - — — — — — — — — — — ·1111111 ·111111 ΙΊ I I I I . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一 32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 五、發明說明（ 31 本發明材料11 本發明材料12 本發明材料1 3 本發明材料1 4 本發明材料1 5 本發明材料1 6 本發明材料1 7 本發明材料18 比較材料7 比較材料8 比較材料9 比較材料1 7 比較材料1 8 表14 在0.4毫米刀刃磨耗時之切削長度 (使用壽命） 18m (米） >20m 2 0 in 18m 16m 14m 18m 1 4 in 2 m 3 m 3 m 8 IB 16m ______:____：_____ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂---------線J 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，用表10所示材料，在本發明之熱處理條件下， 製成經過硬化並回火而獲得57至60HRC硬度之試驗材料 ,用方頭端銑刀評定其切削性。各項條件如表1 5所示。 從表1 6所示試驗结果，顯示刀具壽命至少六倍於相當於 SKD11之比較材料7 ,可Μ獲自於本發明材料11至18和 比較材料1 7與1 8。 -33 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 五、發明說明（ 3 2 項目 刀具： 截削速率 進刀： 進刀深度 切削方向 冷卻方法 表15 條件 Η E S 2 1 Q G - C (燒結碩化物塗覆） 25米/分 0 . 05毫米/齒 0 . 2 X 1 . 5毫米 向下切 乾式 ------rill·——镊 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 表16 刀刃磨耗寬度為0.0 8毫米之切削長度 (使用壽命） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本 發 明 材 料 11 22班（米） 本 發 明 材 料 12 321 本 發 明 材 料 13 2 0m 本 發 明 材 料 14 18m 本 發 明 材 料 15 2 0m 本 發 明 材 料 16 1 6ι 本 發 明 材 料 17 18m 本 發 明 材 料 18 2 0 ffl 比 較 材 料 7 3 ID 比 較 材 料 8 10m 比 較 材 料 9 12» 比 較 材 料 17 2 2m 比 較 材 料 18 3 2 bi -34 訂---------線- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 3 3 五、發明說明（） 實施例6 : 其次，關於熔接前之預熱溫度和熔接後的冷卻時間對 可熔接性的效果，作一調査。在此項調查中，試驗材料 是獲自於將上述已退火之材料於真空加熱爐中加熱並保 持於10251C,在惰氣中進行氣冷硬化，隨後並於500至 550 °C執行回火至達預定硬度。熔接後之後熱處理進行 於4 5 0 1C ,並於保持1小時之後逐漸冷卻至室溫，所用 時間為3小時或7小時。表1 7表示在此等條件，Μ及硬 度值和預熱溫度下列痕之發生或未發生。 -·ϋ ·ϋ ϋ ·ϋ ·ϋ ϋ ·ϋ ·ϋ I ϋ ϋ · I I ϋ I ϋ ϋ·-_、a ·ϋ 1_1 1_ϋ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -35 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 _B7 3 4 五、發明說明（） 表17 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 硬度 預熱溫度 冷卻時間 可熔接性 (HRC) (°C ) (小時） (裂痕） 本 發 明 材 料11 57 . 3 250 3 無 裂 痕 本 發 明 材 料12 60 . 2 250 3 ” 本 發 明 材 料13 59 . 5 350 3 Tf 本 發 明 材 料14 58 . 6 350 3 TT 本 發 明 材 料15 59 . 3 350 3 tt 本 發 明 材 料16 58 . 9 350 3 ” 本 發 明 材 料17 58 . 0 350 3 ” 本 發 明 材 料18 58 · 7 350 3 TT 比 較 材 料 7 59 . 9 450 7 有 裂 痕 比 較 材 料 15 54 . 8 450 7 ” 比 較 材 料 16 53 . 2 450 7 ” 比 較 材 料 17 59 . 2 250 3 無 裂 痕 58 . 3 250 3 ” 58 . 7 350 3 ” 比 較 試 件 18 60 . 0 350 3 TT 59 . 7 350 3 TT 58 . 2 350 3 ” 如 表 17所示 > 雖然 甚 至 採用3 小 時 之 冷卻 時 間， 並 4m： 热 裂 痕 發 生 於本 發 明材 料 11 至18 , 亦 未 發 生於 比 較材 料 17 和 18 丨》 然 而裂 痕 卻形 成 於 比較材 料 7 1 5和 16 ,甚 至 在 7 小 時 之 冷卻 時 間之 情 形 中 〇 -36- ------^---l·---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一口t I ϋ ϋ ϋ i_l I i·— ϋ i^i ϋ n I ϋ ϋ 1·— I an —Mr I ϋ ip^ ϋ 1·1 I -^1 ϋ ϋ · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 __B7 3 5五、發明說明（） 實施例7 : 其次，10個試件，直徑10毫米，長度80毫米，各為經 過退火之本發明材料11至18和經過退火之比較材料7至 9 、17和18,使各試件之縱向與輥軋方向相合。各試件 在硬化前之縱向尺寸預先量測，並且在保持1 0 3 0 °C經1 小時後實施空氣硬化，並於不低於5 0 0 °C之溫度回火， 調整硬度至60HRC±1。在室溫下充份冷卻試件之後，再 量測尺寸，相對於恰在硬化前所量尺寸測量各試件之尺 寸變異率，計算尺寸變異率超過0.1¾之試件數量。結果 見於表1 8。 表18 尺寸變異率超過0.1%之試件數量 ------rI — h——镊 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明材料1 1 〇 本發明材料1 2 〇 本發明材料1 3 0 本發明材料1 4 1 本發明材料1 5 0 本發明材料1 6 0 本發明材料1 7 1 本發明材料1 8 0 比較材料7 0 比較材料8 10 比較材料9 4 比較材料1 7 10 比較材料1 8 10 一 37 -

一-口、I 1··— ·ϋ I n I n ϋ -I ϋ ϋ a^i n l ϋ ϋ n ·ϋ ϋ ϋ ϋ a^i ϋ i ϋ I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7_ 五、發明說明（36 ) 如表18所示，超過限度之尺寸變異，既未見於本發明 材料11、12、13、15、16、18;亦未見於相當於SKD11 之比較材料7 。甚至Si含量較高之本發明材料14,和Mo 含量稍高之本發明材料17,其尺寸變異超過0.1¾之試件 數為1 ，很少。反之，在比較材料8 、17和18中，因為 有高的S i和Mo當量，尺寸變異超過限度者發生於全部十 個試件。而且，雖然比較材料9比在JP-A-11-181548所 提出之工具鋼具有較低的Si含量，卻因為有高的Mo當量 而在四個試件中發生超過限度之尺寸變異。 因為在本發明之鋼中，碳化物被減少K改善可熔接性 和切削性，因而偶或基於需要而致耐磨耗性低落。然而 ，因為由於本發明減少尺寸變異之效果而確保表面處理 的自由度，使得兼顧易於使用本發明鋼料製作刀具和模 具，K及鋼料之刀具功能兩者。 實施例8 : 其次，在製自本發明經退火之材料11至18和已退火之 比較材料7 、8 、9 、17和18等尺寸為25X 100X 100毫 米之片狀試件中，在TD (熱擴散）處理已實際上完成之時 ,做成關於在輥軋方向中尺寸變異的調查。在預熱處理 時，硬化於1 0 2 0 Ό ,並回火於5 3 0 °C兩次◦其後，進行 最後加工，並於5點量測在輥軋方向中之尺寸，每次變 更位置。其次，實施T D處理於1 0 2 0 °C經7小時，使產生 指標膜厚訂為3微米之VC(碳化釩），並在530 °C回火兩 次。此外，甚至在後熱之處理中，硬化同樣地進行於 一 3 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

一 0、I ^1 ^1 ϋ ϋ I n i^i I I ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ n n I ϋ ·ϋ ϋ ϋν ϋ ϋ ϋ ϋ ^1 ^1 ^1 I I 499488 A7 B7 3 7 五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1020 並在 530 ¾回火。 其後， 量測在輥軋方向中之 尺 寸 變 異 並計 算 尺 寸 變異 率〇 結 果 見於 表19 〇 表1 9 在輥軋方向中尺寸變異率 U ，量 測 5 次之 平均 值） 本 發 明 材 料11 0 . 062 本 發 明 材 料12 0 . 054 本 發 明 材 料13 0 . 052 本 發 明 材 料14 0 . 081 本 發 明 材 料15 0 . 042 本 發 明 材 料16 0 . 051 本 發 明 材 料17 0 . 079 本 發 明 材 料18 0 . 071 比 較 材 料 7 0 · 059 比 較 材 料 8 1 . 521 比 較 材 料 9 1 . 623 比 較 材 料 17 1 . 539 比 較 材 料 18 1 . 605 在 本 發 明材 料 11 至 1 8和 比較 材 料 7 (相當於S K D 1 1 ) 中 尺 寸 變 異範 圍 不 大 於〇· 1¾而 可 滿 意。 在比 較材 料 8 Λ 9 Λ 1 7和 18中 % 尺 寸 變異 率大 為 超 過0 · 1¾而 不合 於 實 際 使 用 〇 SKD1 1 廣 被 廣 泛用 作習 用 之 模具 鋼的 原因 在 於 其 熱 處 理 特 性優 良 〇 本 發明 之鋼 顯 然 也具 有此 等特 點 而 可 被 廣 泛 採 用0 妖 JWS 而 因為 相當 於 J IS-SKD1 1 之材 料 在 可 -39 - ------rum------- 丨訂---------線IAW-----^----^--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7 v 38 五、發明說明（） 熔接性和切削性上有其缺點，如實施例4和5所示，顯 然本發明之工具鋼在此等重點上已大為改進，具有作為 工具材料之極高產業價值。 實施例9 : 預定之鑲錠是製自具有表2 0所示化學組成而熔於高頻 爐中之合金。在表20中，比較材料19相當於JIS-SKD11 。各鑄錠被鍛製於5之鍛造比，並予加工成為鋼製品， 然後退火。 一 40- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —ί—m------- — 訂---------線 1·----^---.----ill--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499488 A7 B7 五、發明說明（叫） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 鄉钭 U Μ Μ ω Κ) Ν) to to ο 锶 〇 ο Ο ο ο ο Μ σ\ σ> σ» U1 σ» Π to 00 cn to σ\ 办 ο ο ο ο ο ο t • • • • 參 C0 N) ro ω ω ω ω αι Η· CJ1 ω ω 仁 00 o ο ο ο ο ο to ω ω ω A D VO Η* CJI Μ Er 〇 ο ο ο ο ο 裀 M ο ο ο 〇 ο cn 薛 ω αι ω Ν) 仁 ο l··» 办 00 铒 Ch νΐ limti Pn • • • • • • ο ω to νο cn to 〇 h _ ν3 ro V〇 VO Ν) Μ Μ ο Ο ο Η O 一 〇ύ Μ • Η • νο • σ» • CD • Ν) 3： 0 αι ω Μ ω 仁 Ο 姻 A Λ A A Λ ο Ο Ο Ο Ο Ο • 參 • 參 • 參 s: ο Ο σ> ο ο ο Ό Μ Μ Η» Μ Μ 'Ό 9 Ο Ο ο Ο Ο Ο ♦ ω LH 03 Μ ϋΐ ω ω Ν) Ν) < 1 ω to I 1 1 ο 0) 黙 5 3 = 5 _ φ m Ν) to Μ Ν) Μ Η» • • 參 • • • 38( Μ CJ1 ω Ο w B ’ 1* ro Ο Ο ο ο ο Ml fc v • ο\ Μ • Ν) cn • ω Ν) • ω U1 1 • to σ\ UUV 58^ ^ r〇_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _· 訂---------^丨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 五、發明說明（+° )

1 to Ν) Ch to ϋΐ to ί〇 ω to to Ν) ο 〇 • CO Μ Ο 參 Ο ο • ν3 ω Ο 参 ω ο • ο ο 參 ω Ο • ϋΐ Μ ο • to Μ • Ν) Ο • Μ ω ο 參 to ο • ο ν3 ο ω Η ο • Η-1 03 ο ω ν〇 Ο • ω σ» Μ • Ο σι Ο • to ο • ω 仁 ο • ω νο Ο • ω ο • Η to Ο • 00 V3 ο 參 to ο • σ» Μ ο • σι 〇 ω νο ο • ο Ό\ to ο • ο σι ω ο • ο Ν) σι Ο • Ο αι 00 ο ♦ ο 00 σ> ο • ο ίο νο ο • Ν) Μ σ\ ο • ο σ» Μ ο • ο ο Μ ω 'Si L k σ\ • νο ο CJI • ν3 \〇 參 Ο ω 參 ω 00 φ h* νο Μ Μ • CD ο :· 09 CO Η SJ Η» Η % 私 Ο Ο • Μ • Ν) VO ο • σ> to Μ # Μ 仁 Μ • to to Ο • ω 03 A Ο • Ο Μ Ο 參 νο Κ) Λ Ο • Ο Η Λ Ο • Ο Μ Λ Ο • ο Μ Λ Ο • ο Η* Λ Ο • Ο Μ Λ ο 拳 ο Μ Λ ο 參 . ο Μ Ο • Ν) UD ο # to Κ) Ο ω σ\ Ο • to ν〇 Ο • Μ 00 Μ • cn ω Ο • ω Ο • ω CJ1 Ο • ί〇 ω 1 Ν) CJ1 麵 1 1 \ I I I 3 = = = = = =、 ω • ω • cn to • ω 〇 參 CD Μ 參 νο Κ) • ο Η 參 • σ\ Μ Ο 參 α> ο • to 00 ο • Μ cn ο • Η Η Ο • Ν) ν3 Ο t ω σ> ο • Μ Μ Ο • ν〇 ω Ο • Ν) I 撕 20 (《 ) 訂---------線1·1 -I I I I 1 I · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公t ) 499488 A7 B7_ 41 五、發明說明（） 其次，在上述已退火之材料在真空爐內被加熱並保持 於1030¾之後，用加壓氣體冷卻硬化，並在500至55〇υ 回火而獲得57HRC Μ上之目標硬度。而且，在比較材料 24中未能得到不低於57HRC之硬度。然後在熱處理之後 量測此等鋼料之碳化物和硫化物含量。為了量測碳化物 含量，鋼料之截面被拋光，然後在1 〇 %硝酸納蝕刻中蝕 刻，在顯微鏡（ 2 0 0 X放大）下2平方公厘視界内之影像收入電腦， 藉肋於影像分析軟體決定在不小於2 0 u m 2之截面積内 之碳化物量。硫化物也Μ與碳化物相同之情形分析。Μ 此情形，在鋼料截面被拋光後，在不小於1/im2之截面 積內之硫化物不經蝕刻而被分析。兩種分析之結果見於 表20。 在本發明之每一種材料中，在不小於20/im2截面積 内碳化物之面積比為不大於3 % ,而在不小於1 /i m 2之截 面積內硫化物之面積比，除鋼料20外，所有本發明材料 中，為不少於0 . 2 %。與此相反，在不少於2 0 u m 2截面 積内碳化物面積比，在相當於J I S - S K D 1 1之比較材料1 9 ，和比較材料20、26和27中，超過3%。 在表21中，表示在表20中鍛造比為25之相關材料内， 各具不少於1/i m2截面積之碳化物之長軸/短軸比率之 量測结果；和有關相同材料在10R -凹口衝擊試驗中之结 果。硫化物長軸/短軸比是用與表20所示硫化物之量測 相同之方法分析。在本發明材料22和2 3中因為Ca之效果 使長軸/短軸比不大於4.5 ,且在相對於鍛造延伸方向 之垂直方向之衝擊值，對於在鍛造延伸方向之另一衝擊 - 43- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------U----L____¾ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^9488 、發明說明（ 值，其間之比值高，而在對於鍛造方向之垂直方向中靭 性之減退，與比較材料2 0和2 7等比較，受到抑制。 表21 編 號 ----- 具有不小於1/im2截面積 之硫化物之長軸/短軸比 在垂直於锻造延伸方向中10R凹口衝擊 試驗值，對在鍛造延伸方向中另一值之比 本發明之鋼 22 3.8 0·71 23 4.1 0.63 比較用鋼 20 4.7 0.49 27 5.1 0.39 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·

訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實施例1 0 : 其次，在表2 0所示各材料接受熱處理之後，用此等材 料製備JIS Z 3158所規定之Y -形試驗試件，並在表22所 示條件下之熔接各試件Μ評定可熔接性。此時，採取與 在實胞例9相同之硬化和回火條件。硬化和回火後之硬 度和可熔性試驗结果見於表23。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -1 ϋ ϋ I ϋ% n n·· ·ϋ ·ϋ ^^1 I I— · 外 9488 Α7Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（43 ) 表22 項 目 内 容 預熱方法 加入於電爐之後，加熱並保持於預定 之溫度，保持試件於此溫度1小時 熔接方法 電弧熔接 電極 相當於JIS Z 3251 DF38之塗覆電極， 電極直徑：4毫米 熔接電流 110A 熔接後之後熱方法 保持試件於450°C經1小時，與預熱 情形相同。 冷卻時間 經過7小時 判斷熔接裂痕之 方法 染料滲透裂隙探測試驗和内切面之顯 微觀察 -45- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -蠍 一一0、 «1— _ 1 11 aemt ϋ immm I ϋ ϋ I— I ϋ ϋ— 1 ϋ I ϋ ϋ ϋ n ι 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表23 编 號 硬化和回火後 之硬度（HRC) 熔接試驗結果 預熱溫度（它） 可熔接性（裂痕） 本發明 之銅 19 58.5 350 無裂痕 20 58.3 350 無裂痕 21 58.2 350 無裂痕 22 58.4 350 無裂痕 23 57.9 350 無裂痕 24 58.5 350 有裂痕 24 58.5 450 無裂痕 比較用 之鋼 19 58.8 450 有裂痕 20 58.1 450 有裂痕 21 57.6 450 有裂痕 22 57.9 450 有裂痕 23 58.6 450 有裂痕 24 56.7 450 無裂痕 25 58.0 450 無裂痕 26 58.7 450 有裂痕 27 58.1 450 有裂痕 -46- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7_ 4 5 五、發明說明（） 在所有本發明之材料中，不低於57HRC硬度得自回火 於不低於500¾之溫度，且熱處理特性幾乎與SKD11相同 。反之，比較材料24未能獲得不低於57HRC之硬度。對 於可熔接性，若預熱溫度為450 1則本發明材料不生裂 痕。然而，熔接裂痕發生於相當JIS-SKD11之比較材料 19,是由於有高的C和Cr含量；也發生於比較材料20是 由於高S i含量；發生於比較材料2 1則由於高C r含量外， S含量也高；發生於比較材料2 2則由於高V含量；在比 較材料26中則由於高的（Mo+ 1/2 W)含量而發生，又在 比較材料27中由於高C含量而發生。相反者，熔接裂痕 發生於比較材料2 3則由於C r含量低。 實施例11 : 其次，評估切削性。從表2 0所示化學組成之材料於已 退火之狀況製成大小如50毫米X 100毫米X 200毫米之試件 (硬度：約1 5 H R C ),並於如表2 4所示條件評估在方頭 端銑刀上之切削性。在評估進行中，直至刀具之刃之磨 耗為0.3毫米時之切削長度視為刀具壽命。结果見表25。 ----ml----s----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂---------線J 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一 47 - -ϋ ϋ f ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ H I I - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 46 五、發明說明（） 表2 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 項 目 說 明 刀具 高速鋼二槽端銑刀，刀具直徑·· 10毫米 截削速率 16 . 5米/分 進刀速率 0 . 08毫米/齒 切削情形 0 . 2毫米X 10毫米 切削方向 向下切 潤滑 濕式 -4 8 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .鲁

I ΒΙΒΙ ϋ I n in I I ϋ >1 ϋ ϋ ϋ ϋ ·ϋ ·ϋ ^1 n ϋ n ϋ I I ϋ ϋ ϋ ·ϋ ϋ ·ϋ I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 _B7 47 五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表25 編 號 直至刀刃磨耗為0.3 毫米時之切削長度（ 本發明之鋼 19 >20 20 20 21 18 22 >20 23 >20 24 20 比較用之鋼 19 2 20 6 21 18 22 12 23 >20 24 >20 25 10 26 8 27 8 一 49 一 L----μ----Γ____ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂---------線J 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499488 A7 B7 48 五、發明說明（） 本發明材料顯然有比相當於JIS-SKD11之比較材料19 較優之切削性。在高C或Cr含量之比較材料19、20、26 和27中，其截面積不少於20iUin2之碳化物面積比超過 3 %，即使在已退火之狀態，碳化物之面積比仍高，故其 切削性低劣。比較材料2 2則因其V含量高，且硫化物面 積比即使在已退火狀態亦低，故切削性低劣。另一方面 ，比較材料2 5因為S i含量低而硫化物面積比亦低，故切 削性低劣。 另外，在退火狀態，表20所示組成之材料在真空爐中 被加熱並保持於1 0 3 0 °C之後，用加壓氣體冷卻硬化，且 Μ在低於50〇υ之溫度回火而調整其硬度至約58HRC。依 表2 6所示條件評估切削性，直至刀具之刃之磨耗達0 . 1 毫米時之切削長度被視為刀具壽命。结果如表27所示。 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -·ϋ ϋ I ·ϋ ϋ· I ϋ >ϋ ^1 a^i I · ^1 a^i ϋ I ^1 ^1 一 0、I ϋ ϋ I ί ϋ ·ϋ I ϋ ϋ ϋ ϋ ^1 ϋ ^1 ϋ I ϋ ϋ ϋ ϋ» ^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499488 A7 B7 4 9 五、發明說明（） 表26 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 項 目 說 明 刀具 燒結碳化物兩槽塗覆之端銑刀 刀具直徑：10毫米 截削速率 75米/分 進刀速率 0 . 05毫米/齒 切削情形 0 , 2毫米X 15毫米 切削方向 向下切 潤滑 乾式 一 51 - ------一---J-------------訂 i ϋ H ϋ i^i ϋ ϋ I ^^1 n ϋ ϋ II ^^1 ϋ ϋ ϋ ·ϋ n 1^1 mMLr ^^1 ϋ ϋ an ϋ n ^^1 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 _B7 五、發明說明（5(>) 表27 編 號 硬度 (HRC) 直至刀刃耗損為0 . 1 毫米時之切削長度（米） 本發明材料 20 58.1 >20 22 57.9 18 比較材料 19 58.0 2 20 58.3 10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 從表2 7顯示本發明材料即使在已硬化和回火狀態依然 有良好的切削性，且此切削性遠比相當於S K D 1 1之比較 材料1 9為優。比較材料2 0因為有高的C r含量，且其不小 於2 0 w m 2截面積之硫化物面積比超過3 S!,其切削性也 不佳。 實施例1 2 : 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，進行測試由於熱處理引起的尺寸變異。從表2 0 所列各化學組成之材料中，就已退火狀態，製備直徑為 10毫米而長度60毫米之20個試件。在此等試件在真空爐 中被加熱並保持於1 0 3 0 °C後，用加壓氣體冷卻硬化，並 在5 3 0 C回火1小時兩次。其後，量測縱向尺寸，並就 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 _B7 5 1五、發明說明（） 其對恰在硬化前所量得尺寸評估其尺寸變異。表28表示 尺寸變異不小於0.2¾之試件數。 表28 編 號 尺寸變異率不小於0.2¾之試件數 本發明材料 19 0 20 0 21 0 比較材料 19 0 20 11 26 8 -L----&----i----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明所有各材料中，由於熱處理所引起之尺寸變 異少於0 . 2 %。因此，其熱處理特性幾乎等於J I S - S K D 1 1 之比較材料19。然而，比較材料19在可熔接性和切削性 中，如實施例10和11所見均為低劣，而本發明材料卻具 有優越之性質。另一方面，由於熱處理引起之尺寸變異 小於0.2¾者，在比較材料20中，是因為Si含量高有大量 -53- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 5 2 五、發明說明（） 試件發生；在比較材料26中，則因有高的Mo當量亦有大 量試件發生。 實施例1 3 : 在此實施例中，用表29所示本發明材料6 、8 、25和 26,研究Μ氮化取得硬度。材料25和26是分別由材料6 和8加入鋁而製成。此種鋼之製備程序含有如下各步驟 :在爐中使保持1 0 3 0 °C ,用加壓氣體冷卻並硬化；在 500至550¾回火使達不少於57HRC之目標硬度值。其後 ，使材料在氫、氮和氩以容積比分別為1:1:2之氣氛中 保持5 2 0 °C經5小時而進行離子氮化處理。用V i c k e r硬 度試驗器M 2.942N (牛頓）之試驗用力，在從各材料表面 向内深入0.025毫米之位置量測硬度。量測結果見於表 30。如表30所顯示，經氮化之材料之硬度因加鋁而被提 高。 -I_____i___1____Aw____ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ ·11111 線—· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一 54 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 B7 五、發明說明（5Za) 3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 499488 A7 _B7五、發明說明（53) 表30 編 號 氮化後之硬度（Ην0.3) 本 發 明 之 鋼 6 1082 本 發 明 之 鋼 25 1241 本 發 明 之 鋼 8 1057 本 發 明 之 鋼 26 1 134 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如上所述，根據本發明，可以提供一種鋼料，在已退 火狀態中，具有優於JIS-SKD11之切削性，且在硬化和 回火之後於相關材料功能中也具有高韌性和可熔接性。 再者，因為本發明之鋼具有接近JIS-SKD11所有相關特 性，如因熱處理引起之尺寸變異，可淬硬性，和由回火 溫度所造成之硬度變化，可Μ將此鋼加入於與SKD11相 同之爐中，增加生產力而不須在特別設定之條件中處理 鋼料。 此外，在硬化和回火之後，本發明之鋼之切削性遠高 於JIS-SKD11者，而且即使在受溶入鋼中之C量所影響 很大之CVD等之處面處理時，其薄膜特性不致變壞。因 此，此種鋼料可以輕易製成作為具有優越耐磨耗性之模 具材料。所Μ,本發明有高度產業價值。 - 5 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 訂---------線-· * ^1 ϋ I ϋ ϋ ϋ ·

Claims (1)

1. 499488 六、申請專利範圍 年乃纟士 丨)、. Xi 二h :， ' 第8 9 1 Ο Ο 7 1 6號「具有優越一哥吻削性I熱應理特性 的工具鋼及使用此工具鋼所製成之模具」專利案 (91年2月5日修正) 六申請專利範圍： 1 . 一種具有優越可熔接性、切削性和熱處理特性之工具 鋼，依重量含有：C和Ci:兩者，以（Cr + 5.9XC)計爲 9.1 至 12.5, (Cr-4.2XC)不大於 5，而（Cr-6.3XC) 不少於2 . 2 ; 0 . 1至〇 . 6%之Si ;不多於1 . 2%之Μη ; Mo 和W至少有一，兩者在以（M0+1/2W)合計中不多於 1.2 5%;少於0.5%之V ;和餘量爲Fe和必然之雜質。 2.—種具有優越可熔接性、切削性和熱處理特性之工具 鋼，依重量含有：C和Cr兩者，以（Cr + 5.9XC)計爲 9.1 至 12.5, (Cr-4.2XC)不大於 5，而（Cr-6.3XC) 不少於2 . 2 ; 0 · 1至〇 . 6%之Si ;不多於1 . 2%之Μη ; Mo 和W至少有一，兩者在以（M0+1/2W)合計中不多於 1.25%;少於0.5%之V ;不多於l〇〇PPm(百萬分之一） 之Ca ;和餘量爲Fe和必然之雜質。 3 · —種具有優越可熔接性、切削性和熱處理特性之工具 鋼，依重量含有：C和C r兩者，以（C r + 5 . 9 X C )計爲 9·1 至 12.5，（Cr-4.2XC)不大於 5，而（Cr-6.3XC) 不少於2 . 2 ; 0 · 1至〇 . 6%之Si ;不多於1 . 2%之Μη ; Mo 和W至少有~，兩者在以（m〇+1/2W)合計中不多於 1_25%;少於0.5%之V ;不多於0.2%之S ;和餘量爲 499488 六、 申請專利範圍 F e和必然之雜質。 4 . 一種具有優越可熔接性、切削性和熱處理特性之工具 鋼，依重量含有：C和Cr兩者，以（Cr + 5.9XC)計爲 9.1 至 12.5，（Cr-4.2XC)不大於 5，而（Cr-6.3XC) 不少於2.2 ;0· 1至0.6%之Si ;不多於1 .2%之Μη; Mo 和 W至少有一，兩者在以（m〇+1/2W)合計中不多於 1.25%;少於0.5%之V ;不多於〇.〇5至0.12%之S; 和餘量爲F e和必然之雜質。 5 . —種具有優越可熔接性、切削性和熱處理特性之工具 鋼，依重量含有：C和Cr兩者，以（Cr + 5 . 9 X C)計爲 9.1 至 12.5，（Cr-4.2XC)不大於 5，而（Cr-6.3xC) 不少於2.2 ; 0. 1至0.6%之Si ;不多於1 .2%之Μη; Mo 和W至少有一，兩者在以（m〇+1/2W)合計中不多於 1.25%;少於0.5%之V ;不多於0.2%之S;不多於 lOOppm(百萬分之一）之Ca;和餘量爲Fe和必然之雜質 〇 6 · —種具有優越可熔接性、切削性和熱處理特性之工具 鋼，依重量含有：C和Cr兩者，以（Cr + 5.9XC)計爲 9.1 至 12.5，（Cr-4.2XC)不大於 5，而（Cr-6.3XC) 不少於2·2 ;0· 1至0.6%之Si ;不多於1 .2%之Μη; Mo 和W至少有一，兩者在以（M0+1/2W)合計中不多於 1.25%;少於0.5%之V ;不多於0.005至0.12%之S ;不多於lOOppm(百萬分之一）之Ca ;和餘量爲Fe和 499488 六、申請專利範圍 必然之雜質。 ‘ 7 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中 Ni含量依重量計不多於5.0%。 8 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中 N i含量依重量計不多於1 . 0 %。 9 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中 A1含量依重量計不大於1.0%。 1 〇 .如申請專利範圍第7項之工具鋼，其中A 1含量依重量 計不大於1 . 0 %。 1 1 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中 鋁含量依重量計不多於0 . 6%。 1 2 .如申請專利範圍第8項之工具鋼，其中鋁含量依重量 計不多於0 . 6%。 1 3 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中 (MO+1/2W)之含量爲0.6至1.1%，Μη含量爲0.1至1.2%, Si含量爲0.1至0.3%而V含量爲0.05至少於0.5%。 1 4 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中 之共晶値2[=8\卬％)+0.6/((^%)]不大於10.8。 1 5 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中C 含量依重量計爲0.55至0.7 5%，而Cr含量依重量計 爲 6.8 至 8.0%。 1 6 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中C 含量依重量計爲0.55至0.75%，Cr含量依重量計爲 499488 六、申請專利範圍 6 . 8至8 · 0% ,而共晶値Z不小於9且不大於1 〇 · 5。 1 7 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中 具有不小於20/zm2(微米平方）截面積之碳化物，其對 結構截面積之比率不大於3%。 1 8 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中 在硬化後之基質中C r之離析範圍依重量計不多於1 % 〇 1 9 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，在硬 化於1 000至1 050°C並回火於低於500°C之溫度後，具 有不少於57HRC之最大硬度。 20 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，其中 由於回火於不低於50(TC溫度之熱處理所引起之尺寸 變異，相對於恰在硬化前所量得之尺寸，依線膨脹係 數，不大於0.1%，且因回火於190°C之熱處理所引起 之尺寸變異不大於〇。 21 .如申請專利範圍第1至6項中任一項之工具鋼，接受在 1 000至1 400°C之燜處理。 22 .如申請專利範圍第3至6項中任一項之工具鋼，其中 具有不小於1// hi2截面積之硫化物，在結構截面中之 面積比不少於0 . 2%。 2 3 .如申請專利範圍第3至6項中任一項之工具鋼，其中 具有不小於l//m2截面積之硫化物，在結構截面中之 面積比不少於0 . 2%且不大於〇 · 7%。 499488 六、申請專利範圍 24 ·如申請專利範圍第3至6項中任一項之工 關於結構截面中具有不小於1 V m2截面 各硫化物長度之長軸/短軸比率不大於4 25 . —種模具，產自使如申請專利範圍第1至 ^ 項之工具鋼回火至不低於55HRC之硬度， 具鋼，其中， 嘖之硫化物， .5 〇 24項中任一 並切削該鋼