JPH0432141B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

棒のような中間物体、工具の刃その他最終物体
を含む高速度工具鋼物体は工具寿命の永いことと
同様に、高速度切断使用に対し、良き耐摩耗性に
より特徴ずけられねばならない。一般に高速工具
鋼における耐摩耗性は、代表的にはバナジウム、
タングステン、及びモリブデンのように炭化物を
元素の炭化物の如き硬い耐摩耗性材料の分散の函
数である。窒化物もこの目的のため使用されるで
あろう。硬い耐摩耗性材料の分散含有が高くなる
と、それから作られた物体の耐摩耗性はよくなる
であろう。然しながら、分散が増加すると、物体
の脆弱を生じる傾向がある。脆弱は、工具寿命を
害し、特に高速切断に繰返し使用のあと、物体は
き裂を生じてこわれるであろう。予備的に合金化
された粉末を加熱均衡成型することのように、高
速工具鋼を生成する粉末冶金技術の使用で、高速
切断の間に工具寿命と耐摩耗性の改善された組合
わせに到達するよう高密度と微細均一炭化物分散
の組合わせがえられている。にもかかわらず、炭
化物のような硬い耐摩耗性材料の極端な高濃度
で、工具寿命は害されている。 従つて、本発明の第１の目的は、粉末冶金で造
られた高速工具鋼物体とそれを造る方法を与える
ことであり、硬い、耐摩耗性材料の分散が耐摩耗
性と工具寿命のこれまでえられなかつた組合わせ
をえるため、作られるであろう。 発明の方法により、工具寿命と耐摩耗性の改善
された組合わせを持つている粉末冶金で造られた
高速工具鋼物体が、まず高速工具鋼粒子の粒状装
入物に、被覆された粒子と、被覆されてない粒子
よりなる装入物を作ることにより生成される。被
覆粒子は、炭化物、窒化物、それらの組合わせで
ある硬い耐摩耗性材料で被覆されている。粒状装
入物は物体を生成するため完全な密度に加熱均衡
成型されている。被覆された粒子は物体の工具寿
命、耐摩耗性を改良するのに効果的な量存在する
であろう。特に、被覆された粒子は10から90％、
或いは15から85％、又は役50％存在するであろ
う。加熱均衡成型のあと、物体は鍛造することを
含む加熱が行われるであろう。得られた物体は被
覆され予備的に合金化された高速工具鋼粒子と、
被覆されていない粒子とよりなり、被覆された粒
子の硬い耐摩耗性材料が被覆された粒子の境界で
あり、高速工具鋼の連続マトリツクス（matrix）
に含まれている。 第１Ａ及びＢ図は発明により生成された物体の
30倍の顕微鏡写真、第２Ａ，Ｂ及びＣ図は発明に
より生成された65倍の鍛造された物体の顕微鏡写
真、第３Ａ，Ｂ及びＣ図は第２図の物体の500倍
の顕微鏡写真である。 第４図は、成型された物体を構成している混合
物における工具寿命と被覆され予備的に合金化さ
れた粉末パーセントの関係を示している曲線であ
る。 この明細書の一部に組み込まれ、明細書の一部
を構成しているこれらの図面は、発明の実施態様
を説明し、発明の説明と共に発明の原則を説明し
ている。 発明の方法と、物体を論証するためT15として
示された高速工具鋼組成のガス噴霧化予備合金化
粉末が使用された。実験は被覆及び被覆されてい
ない粉末粒子の異なつたメツシユサイズ（mesh
size）粒子の使用と、異なる重量分率を含んだ。
硬い、耐摩耗性材料を構成している被覆は、科学
的気相メツキを使用した炭化チタニウム上窒化チ
タニウムの２重被覆であつた。T15高速工具鋼予
備合金粉末の組成は重量パーセントで、炭素
1.56、クロム4.08、バナジウム4.57、タングステ
ン11.40、モリブデン０，38、コバルト5.0、窒素
0.032、チタン0.02、残り鉄であつた。予備合金
粉末粒子は、単位粒子を作るように合金の熔融流
を窒素で噴霧することによりT15組成から作ら
れ、噴霧のあと固化のため冷却され、集められ
た。酸化によるような汚染から粒子を保護するた
め噴霧は不活性気流中で行われた。 化学的気相メツキ（CVD）工程において、生
成した被覆は不銹鋼レトルト（retort）室内高温
で生じているガス反応の生成物である。被覆され
る粉末は、外縁に高さ1/2インチを保持している
ふちをもつあらかじめ被覆されたグラフアイト
（graphite）たな上に役1/4インチの深さに拡げら
れた。粒子をおいたたなは、レトルトにおろされ
た。レトルトは密封され、脱気され、不活性気流
でみたされ、約３時間1750から2000〓の温度に加
熱された。室は更に３時間温度を保持され、反応
ガスが連続的に室に導入された。使用されるガス
は初期加熱期間の間導入されているアルゴン、望
まれる被覆の組成に依存してアンモニア、窒素、
メタン、プロパン、水素、及び４塩化チタンを含
んでいる。得られる被覆は、科学的に粉末粒子の
表面に結合されている。被覆のあと、被覆された
粉末の除去の前に室は冷却される。被覆工程の間
は、粉末はたな上の固体層によわく結合されてい
る。固体層が除去されるとき、引続いての使用の
ため個々の粉末粒子をばらばらにするように機械
的にくだかれる。そのように被覆された粉末粒子
は、同じ熱で不活性ガス噴霧により同一方法で生
成された非被覆T15粉末と混ぜられた。被覆及び
非被覆粒子のことなる部分の種々の粉末試料が、
鋼容器におかれた。容器は減圧化に脱気され、密
封され、約12500ポンド／inch²の圧力で、ガス圧
媒体として窒素を使用しているガス圧容器で、加
熱均衡圧縮により加熱成型された。完全な密度に
加熱成型後、成型体は種々の大きさの棒に鍛造さ
れた。標準1/2平方インチの工具寿命試験標本が
鍛造された棒から機械で加工され、T15高速工具
鋼に対する一般的方法で熱処理された。得られて
いる標本はH13合金作業片で連続切断試験にかけ
られた。 発明の方法によりえられた珍しい微細構造を説
明するため、第１図は加熱成型材料の微細構造を
示している。被覆された粒子が高速工具鋼組成の
連続マトリツクス（matrix）に埋め込まれてい
る。鍛造することによるように熱間加工のあと、
被覆された粒子は高速工具鋼マトリツクス
（matrix）をとおして第２、第３図に示したよう
に更に分散される。 表−は、試験のため作られた試料からの装入
物を構成している被覆及び非被覆粉末の種々の混
合物での工具寿命試験の結果を示している。表−
に示されたように、H13合金作業片における連
続切断試験において、棒84−６及び84−７から試
験された工具は、CPM15として示された一般的
非被覆粉末生成工具をこえ工具寿命の約60％改善
を示した。CPMT15材料は標準市販棒からえら
れた。棒84−４からの工具は40％の改善を、棒84
−５からの工具は28％の改善を示した。棒84−
８、84−９及び83−12からの工具一般の
CPMT15製品に匹敵した。

【表】

【表】 表−は非被覆粒子のみを含んでいる一般的な
CPM15材料に比較し種々の被覆及び非被覆粉末
混合物での交差シリンダー摩耗試験の結果を与え
ている。表−にみられように、発明による全被
覆粉末混合物材料は標準材料に比しすぐれた耐摩
耗性を示した。

【表】

【表】 混合物における増加量に被覆粒子を種々の量添
加することの効果を決定するため、100％被覆混
合物と同様50％被覆、及び50％非被覆T15粉末粒
子を含んでいる試料が作られた。材料は表−に
記された試験に延べられたと同じ方法で処理され
た。試験結果は表−及び第４図に示されてい
る。この結果にみられるように、工具寿命に関す
る最適の遂行は粉末粒子の50％被覆及び50％非被
覆混合物で作られた工具でえられた。工具寿命に
おける100％以上の改善が、標準CPMT15に比較
して50％被覆及び50％非被覆材料に対し発見され
た。100％被覆粒子試料工具は、非被覆粒子のみ
を含んでいる標準CPMT15工具に対しえられた
ものより少ない工具寿命を示した。 発明はT15高速工具鋼の予備合金粉末粒子に関
し論証されたけれど、発明は、硬い耐摩耗相、特
に炭化物相分布の分散を増すことが望まれている
如何なる切断工具合金にも使用できる事が理解さ
れる。発明は有名な炭化物生成元素、及び要求さ
れる硬い耐摩耗性分散を作るため代表的に切断工
具合金に使用されている炭化物の使用をうけ入れ
る。これはバナジウム、モリブデン、及び炭化タ
ングステンを含むであろう。それらは単独でも使
用されるが、一般的に殆んどの場合切断工具施工
に使用された特定高速工具鋼組成で組合わされて
いる。半製品鋼片（billet）、棒の型における中間
製品、或は工具刃のような最終圧縮成型物体いず
れかを、加熱成型、特に加熱均衡成型により作る
ために発明は使用されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ及びＢ図は発明により生成された物体の
金属組織の顕微鏡写真（30倍）、第２Ａ，Ｂ及び
Ｃ図は発明により生成され鍛造物体の金属組織の
顕微鏡写真（65倍）、第３Ａ，Ｂ及びＣ図は第２
図の物体の金属組織の顕微鏡写真（50倍）、第４
図は成型物体を構成している混合物における工具
寿命と被覆予備合金粉末の関係を示すグラフであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硬い耐摩耗性材料で被覆された被覆粒子及び
   非被覆粒子の混合物よりなる高速鋼粒子の粒状装
   入物を作ること、該被覆粒子が工具寿命及び耐摩
   耗性を改善するのに効果的な量存在すること、該
   粒状装入物を完全な密度に加熱成型し物体を生成
   することよりなる工具寿命及び耐摩耗性の改善さ
   れた組合わせをもつている粉末冶金生成高速工具
   鋼物体の製造方法。 ２ 該被覆粒子が10から90％の量存在している特
   許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３ 該被覆粒子が15から85％の量存在している特
   許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ４ 該被覆粒子が約50％量存在している特許請求
   の範囲第１項記載の製造方法。 ５ 硬い耐摩耗性材料で被覆された被覆粒子及び
   非被覆粒子の混合物よりなる高速工具鋼粒子の粒
   状装入物を作ること、該被覆粒子は工具寿命及び
   耐摩耗性を改善するに効果的な量存在すること、
   完全に密集した物体を生じるよう該粒状装入物を
   熱成型すること、該完全に密集した物体を熱間加
   工することよりなる工具寿命及び耐摩耗性の改善
   された組合わせをもつている粉末冶金生成高速工
   具鋼物体の製造方法。 ６ 該熱間加工が鍛造を含む特許請求の範囲第５
   項記載の製造方法。 ７ 該被覆粒子が10から90％の量存在している特
   許請求の範囲第５項記載の製造方法。 ８ 該被覆粒子が15から85％の量存在している特
   許請求の範囲第５項記載の製造方法。 ９ 該被覆粒子が約50％量存在している特許請求
   の範囲第５項記載の製造方法。 １０ 炭化物、窒化物及びそれらの組合わせから
   なる群から選ばれた硬い耐摩耗性材料で被覆され
   た被覆粒子及び非被覆粒子の混合物よりなる高速
   工具鋼粒子の粒状装入物を作ること該被覆粒子は
   工具寿命及び耐摩耗性を改善するのに効果的な量
   存在すること、該粒状装入物を完全な密度に加熱
   成型して物体をえることよりなる工具寿命及び耐
   摩耗性の改善された組合わせをもつている粉末冶
   金生成高速工具鋼物体の製造方法。 １１ 該被覆粒子が10から90％の量存在している
   特許請求の範囲第１０項記載の製造方法。 １２ 該被覆粒子が15から85％の量存在している
   特許請求の範囲第１０項記載の製造方法。 １３ 該被覆粒子が約50％量存在する特許請求の
   範囲第１０項記載の製造方法。 １４ 該粒子が加熱成型後、熱間加工される特許
   請求の範囲第１０項記載の製造方法。 １５ 該熱間加工が鍛造を含んでいる特許請求の
   範囲第１４項記載の製造方法。 １６ 硬い耐摩耗性材料で被覆された被覆され予
   備的に合金化された高速工具鋼粒子及び該被覆粒
   子の境界に存在し該高速工具鋼の連続マトリツク
   スに含まれている該硬い、耐摩耗性材料で完全な
   密度に成型された非被覆で予備的に合金化された
   高速工具鋼粒子の混合物よりなる粉末冶金生成高
   速工具鋼物体。 １７ 該被覆粒子が10から90％の量存在する特許
   請求の範囲第１６項記載の物質。 １８ 該被覆粒子が15から85％の量存在する特許
   請求の範囲第１６項記載の物質。 １９ 該被覆粒子が約50％量存在する特許請求の
   範囲第１６項記載の物質。 ２０ 該硬い耐摩耗性材料の炭化物、窒化物、そ
   れらの組合わせよりなる群からえらばれている特
   許請求の範囲第１６項記載の物質。