JPS6136070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は質量の大きい太物工具が空気焼入でも
芯部まで十分硬さの得られる高速度工具鋼あるい
は真空焼入のごとき冷却速度が遅い場合でも十分
な硬さの得られる焼入性にすぐれた高速度工具鋼
に関するものである。 この種の高焼入性高速度工具鋼に関してはすで
に本発明者の一人により、従来鋼にない性能を有
した鋼が発明されている（特開昭54−68715号）。
その後、さらに特性を向上させるべく研究を進め
た結果、CrとSiとＣの含有量がＣ 0.8〜1.3％、
Si 0.6〜2.0％、Cr 5.5〜8.0％の範囲で、Cr
（％）≦４＋5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−Ceq｝なる
関係を満足する化学組成のとき、前記発明鋼に比
較し焼入性は同等であるが550℃以上での焼もど
し軟化抵抗が高くなり、かつ、機械的強度も高く
なることを発見したものである。ここでCeqは高
速度工具鋼において、Ｗ、Mo、Ｖが炭化物を形
成する際の理論炭素量で、Ceq＝0.24＋0.033W
（％）＋0.063Mo（％）＋0.2V（％）で示され、｛Ｃ
（％）−Ceq｝はマトリツクス中への炭素の固溶し
易さを意味している。すなわち、本発明鋼の成分
は以下のごとく限定される。 Ｃは本発明において主要な構成元素であり、同
時に添加されるＷ、Mo、Ｖの含有量、さらに
Cr、Si含有量に従つて決められる。つまり、Ceq
＝0.24＋0.033W（％）＋0.063Mo（％）＋0.2V
（％）のとき、Cr（％）≦４＋5Si（％）＋４｛Ｃ
（％）−Ceq｝を満足するように炭素が含有されて
いなければならない。上記条件を満たし、かつ焼
入性を維持し、焼入−焼もどし硬さを高めるため
に、炭素含有量は最低0.8％を必要とする。しか
し、1.3％を超えると靭性が劣化するので、Ｃは
0.8〜1.3％の範囲でなければならない。 Siもまた本発明において主要な構成元素であ
る。すなわち、高速度工具鋼の焼入性を向上させ
るためには5.5〜8.0％のCrを含有させる必要があ
るが、このようにCr含有量が高くなると（従来
の高速度工具鋼は3.5〜4.5％）焼もどしの過程に
おいて炭化物の折出と凝集をはやめて、焼もどし
軟化抵抗を低下させる現象を確認した。これは使
用部の温度が摩擦熱などにより焼もどし温度以上
に上昇する切削工具や温・熱間工具では早期損傷
の原因となる。そこで、多くの化学組成につき検
討を行なつたところ、適当量のSiを含有させし
め、かつ、前記のごとくＣ含有量を調整すること
により、この問題を解消できることを発見した。
すなわち、焼入性を向上させるために5.5〜8.0％
のCrを含有させることは必須であるが、このと
き、Cr（％）≦４＋5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−
Ceq｝となるように、SiとＣの含有量を調整する
と焼もどし軟化抵抗が低下しないという新たな事
実を見出したものである。ただし、Siは0.6％未
満では上記の効果が少なく、2.0％を超えると機
械加工性が低下するので0.6〜2.0％の範囲で含有
されねばならない。 Crは高速度工具鋼の焼入性を向上させるに必
須な元素であるが、5.5％未満ではこの効果が少
なく、逆に8.0％を超えると切削耐久性、靭性を
劣化するので、Crは5.5〜8.0％の範囲で含有され
ねばならない。また、Cr（％）≦４＋5Si（％）＋
４｛Ｃ（％）−Ceq｝となるように、CrとSiとＣ
を配合すると、前記のごとく焼もどし軟化抵抗が
向上する他に、組織が微細化されて機械的強度も
高くなる。 ＷとMoはＣと結合して複炭化物を形成し、耐
摩耗性を向上させると同時に、マトリツクス中に
固溶して焼もどし軟化をおこす元素である。この
ときＷは２倍量のMoが等価の効果を有してお
り、上記効果を十分におこすためにはＷ＋2Mo量
として12％以上含有させる必要がある。しかし、
過剰に含有すると著しく靭性が低下するので、
Ｗ、Moの含有量はＷ＋2Mo量として12〜24％が
適当である。 ＶはＷ、Moと同様にＣと結合して高硬度の炭
化物を形成し耐摩耗性と焼もどし二次硬化に寄与
する。しかし、0.5％未満ではこの効果があらわ
れず、逆に3.5％を超えると焼入性が抵下し研削
性も著しく悪くなるのでＶは0.5〜3.5％の範囲に
限定した。 Mnは脱酸剤として添加される元素で上限を１
％とした。 Niは冷間加工用工具に用いられる場合は２％
以下の含有により靭性の向上が認められるので上
限を２％とした。 Coはとくに耐熱性を必要とする工具や、高い
焼もどし硬さを必要とする工具に使用される場合
は９％以下を含有させると効果が大きくあらわれ
るので９％を上限とした。９％を超えると熱間加
工性や靭性を低下させる。 Ｎは通常の溶製法では0.01〜0.02％程度含有さ
れるが、さらに0.10％までの含有により焼もどし
硬さを向上させる効果があるので上限を0.10％と
した。 Ti、Nb、Zr、Hf、Alのうち一種または二種以
上を合計で0.2％以下含有すると組織が微細化さ
れ、靭性が向上する。しかし、0.2％を超えて含
有してもこれ以上の効果は認められず、逆に非金
属介在物が多くなるので上限を合計で0.2％とし
た。 Ｂは0.2％以下含有すると焼入性を高め、焼も
どし硬さを高くする効果がある。しかし、0.2％
を超えると熱間加工性が著しく悪くなるのでＢの
含有量は上限を0.2％とした。 次に実施例を述べる。 第１表は多くの実験組成のうち、本発明鋼に相
当するものの代表例Ａ〜Ｆと比較鋼Ｈ、および従
来鋼Ｇの化学組成を示す。この組成は10Kgの小型
高周波溶解炉で溶解、凝固させた後、熱間鍛造を
実施した試験片を分析した結果である。同時にこ
の熱間鍛造材より硬さおよび10R−Ｃノツチシヤ
ルピー衝撃試験片を採取した。硬さおよびシヤル
ピー試験とも、実際の真空焼入処理に対応するよ
うに焼入温度から600℃までの平均冷却速度を約
60℃／minと人為的に遅く冷却した。第１表に
560℃で焼もどしを行なつた後の硬さの測定値を
示したが、本発明鋼のNo.Ａ〜ＦとNo.ＧおよびNo.Ｈ
を比較する本発明鋼は明らかに焼もどし硬さが上
昇している。しかも、10R−Ｃノツチシヤルピー
衝撃値も向上しており、本発明鋼の効果が認めら
れる。

【表】 また、第１図は同様に60℃／minの冷却速度で
焼入れた硬さ試料を500〜600℃の温度で焼もどし
を行なつた結果である。本発明鋼No.Ａは、従来鋼
No.Ｇに比較するとすべての焼もどし温度で極めて
高い硬さが得られる。比較鋼No.Ｈに較べても540
℃以上の焼もどし温度での軟化の程度が少なく、
高い硬さが得られている。すなわち、本発明鋼No.
Ａは、比較鋼No.Ｈよりも焼もどし軟化抵抗にすぐ
れた鋼であることを示している。 以上に述べたごとく、本発明は真空焼入処理の
ごとく冷却速度の遅い場合でも十分に高い硬さが
得られ、高温の焼もどし軟化抵抗にもすぐれた高
速度工具鋼を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は平均冷却速度60℃／minで焼入れ後、
500〜600℃の温度で焼もどししたときの硬さを示
す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ 0.8〜1.3％、Si 0.6〜2.0％、Cr 5.5〜8.0
   ％、（Ｗ＋2Mo）12〜24％、Ｖ 0.5〜3.5％、Mn
   １％以下、Co ９％以下、Ｎ 0.10％以下で、か
   つCeq＝0.24＋0.033W（％）＋0.063Mo（％）＋
   0.2V（％）で、 Cr（％）≦４＋5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−Ceq｝を
   満足するＣ、Si、Cr量を含有し、残部Feおよび
   不純物よりなる高速度工具鋼。 ２ 特許請求の範囲第１項においてＣ 0.8〜1.2
   ％、Si 0.7〜1.5％、Cr 6.0〜8.0％、（Ｗ＋2Mo）
   12〜24％、Ｖ 1.0〜2.5％、Mn １％以下、Co
   ９％以下、Ｎ 0.10％以下である高速度工具鋼。 ３ Ｃ 0.8〜1.3％、Si 0.6〜2.0％、Cr 5.5〜8.0
   ％、（Ｗ＋2Mo）12〜24％、Ｖ 0.5〜3.5％、Mn
   １％以下、Co ９％以下、Ｎ 0.10％以下、Ti、
   Nb、Zr、Hf、Alのうち一種または二種以上を合
   計で0.2％以下で、かつCeq＝0.24＋0.033W
   （％）＋0.063Mo（％）＋0.2V（％）で、Cr（％）≦
   ４＋5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−Ceq｝を満足する
   Ｃ、Si、Cr量を含有し、残部Feおよび不純物よ
   りなる高速度工具鋼。 ４ Ｃ 0.8〜1.3％、Si 0.6〜2.0％、Cr 5.5〜8.0
   ％、（Ｗ＋2Mo）12〜24％、Ｖ 0.5〜3.5％、Mn
   １％以下、Co ９％以下、Ｎ 0.10％以下、Ｂ
   0.2％以下で、かつCeq＝0.24＋0.033W（％）＋
   0.063Mo（％）＋0.2V（％）で、Cr（％）≦４＋
   5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−Ceq｝を満足するＣ、
   Si、Cr量を含有し、残部Feおよび不純物よりな
   る高速度工具鋼。 ５ Ｃ 0.8〜1.3％、Si 0.6〜2.0％、Cr 5.5〜8.0
   ％、（Ｗ＋2Mo）12〜24％、Ｖ 0.5〜3.5％、Mn
   １％以下、Co ９％以下、Ｎ 0.10％以下、Ｂ
   0.2％以下、Ti、Nb、Zr、Hf、Alのうち一種また
   は二種以上を合計で0.2％以下で、かつCeq＝0.24
   ＋0.033W（％）＋0.063Mo（％）＋0.2V（％）で、
   Cr（％）≦４＋5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−Ceq｝を
   満足するＣ、Si、Cr量を含有し、残部Feおよび
   不純物よりなる高速度工具鋼。 ６ Ｃ 0.8〜1.3％、Si 0.6〜2.0％、Cr 5.5〜8.0
   ％、（Ｗ＋2Mo）12〜24％、Ｖ 0.5〜3.5％、Mn
   １％以下、Ni ２％以下、Co ９％以下、Ｎ
   0.10％以下で、かつCeq＝0.24＋0.033W（％）＋
   0.063Mo（％）＋0.2V（％）で、Cr（％）≦４＋
   5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−Ceq｝を満足するＣ、
   Si、Cr量を含有し、残部Feおよび不純物よりな
   る高速度工具鋼。 ７ 特許請求の範囲第６項においてＣ 0.8〜1.2
   ％、Si 0.7〜1.5％、Cr 6.0〜8.0％、（Ｗ＋2Mo）
   12〜24％、Ｖ 1.0〜2.5％、Mn １％以下、Ni
   ２％以下、Co ９％以下、Ｎ 0.10％以下である
   高速度工具鋼。 ８ Ｃ 0.8〜1.3％、Si 0.6〜2.0％、Cr 5.5〜8.0
   ％、（Ｗ＋2Mo）12〜24％、Ｖ 0.5〜3.5％、Mn
   １％以下、Ni ２％以下、Co ９％以下、Ｎ
   0.10％以下、Ti、Nb、Zr、Hf、Alのうち一種ま
   たは二種以上を合計で0.2％以下で、かつCeq＝
   0.24＋0.033W（％）＋0.063Mo（％）＋0.2V（％）
   で、Cr（％）≦４＋5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−
   Ceq｝を満足するＣ、Si、Cr量を含有し、残部
   Feおよび不純物よりなる高速度工具鋼。 ９ Ｃ 0.8〜1.3％、Si 0.6〜2.0％、Cr 5.5〜8.0
   ％、（Ｗ＋2Mo）12〜24％、Ｖ 0.5〜3.5％、Mn
   １％以下、Ni ２％以下、Co ９％以下、Ｎ
   0.10％以下、Ｂ 0.2％以下で、かつCeq＝0.24＋
   0.033W（％）＋0.063Mo（％）＋0.2Vで、Cr
   （％）≦４＋5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−Ceq｝を満
   足するＣ、Si、Cr量を含有し、残部Feおよび不
   純物よりなる高速度工具鋼。 １０ Ｃ 0.8〜1.3％、Si 0.6〜2.0％、Cr 5.5〜
   8.0％、（Ｗ＋2Mo）12〜24％、Ｖ 0.5〜3.5％、
   Mn １％以下、Ni ２％以下、Co ９％以下、Ｎ
   0.10％以下、Ｂ 0.2％以下、Ti、Nb、Zr、
   Hf、Alのうち一種または二種以上を合計で0.2％
   以下で、かつCeq＝0.24＋0.033W（％）＋
   0.063Mo（％）＋0.2V（％）で、Cr（％）≦４＋
   5Si（％）＋４｛Ｃ（％）−Ceq｝を満足するＣ、
   Si、Cr量を含有し、残部Feおよび不純物よりな
   る高速度工具鋼。