JP3759323B2 - 粉末冶金により作られる高速度鋼 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温度での高硬度かつ耐摩耗に優れた粉末冶金により作られた高速度鋼に関し、特に詳述すれば、ホブのような歯切り工具の製造や非常に高い耐摩耗性を要求する他の工具分野の製造に使用するに適する高速度鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
使用中の工具が、たとえば、１０００°Ｆから１２００°Ｆといった高温度を受け、しかも、高硬度かつ耐摩耗性を要求される工具の分野では、これらの工具の製造にカーバイト（炭化物）材を用いるのが一般的である。しかし、カーバイト材は、望ましい工具形状、特に複雑な切削面を作ることが困難という欠点があり、かつじん性に劣ることが特徴となっている。劣るじん性は工具を使用中にき裂や削られ易くさせる。
これらの分野では、カーバイト材よりも高速度鋼を採用することが好まれる。何故なら、高速度鋼は希望する工具形状に切削するのが容易でありかつカーバイト材より高いじん性を示すからである。しかしながら、高速度鋼はこれらの分野に用いられていない。その理由は、高速度鋼が、通常カーバイト工具が用いられる高温度で、必要な硬度と耐摩耗性を示さないからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的即ち課題は、ホブのような歯切り工具の製造や高耐摩耗性を要求する他の分野の工具の製造に使用される粉末冶金で作られる高速度鋼製品を提供することにある。本発明の材料はカーバイト切削工具分野にて用いられる高温度で高い硬度を維持し、じん性や切削性の点から高速度鋼なみの利点をもつのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速度鋼の粉末粒子を固めた粉末冶金により作られた高速度鋼製品を提供して、本発明の課題を解決する。鋼は、炭素（Ｃ）２．４〜３．９重量％，マンガン（Ｍｎ）０．８重量％迄，クロム（Ｃｒ）３．７５〜４．７５重量％，タングステン（Ｗ）９．０〜１１．５重量％，モリブデン（Ｍｏ）４．７５〜１０．７５重量％，バナジウム（Ｖ）４．０〜１０．０重量％，コバルト（Ｃｏ）８．５〜１６．０重量％，ニオブ（Ｎｂ）を全く含まないか２．０〜４．０重量％，鉄（バランス）および不可避的不純物からなる。
【０００５】
次の表１は本発明による好ましいおよびより好ましい高速度鋼の成分を重量％で示すものである。
【０００６】
【表１】
Figure 0003759323
【０００７】
本発明による製品は、焼入れと焼もどし状態で７０ＲＣの最大硬度をもち、かつ好ましくは１２００°Ｆの焼もどし後６１Ｒｃの最小硬度をもつ、好ましくは、焼入れと焼もどし状態での最小硬度は７２Ｒｃであり、１２００°Ｆでの焼もどし後の硬度は６３Ｒｃである。
本発明による製品、部品は、ホブのような歯切り工具や加工物上の表面仕切工具等である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による製品のテスト目的で、粉末冶金により作られた製品が表２に示す成分（重量％で示す）で作られた。
【０００９】
【表２】
Figure 0003759323
【００１０】
テストのための製品は、表２に示す成分を有し、通常の粉末冶金手法により作られる。通常の粉末冶金手法は、チッ素ガス噴霧法によりプレアロイ粉（噴霧合金粉）を作り、これをホットアイソレーティング法（熱間静水圧成形）により高密度に圧縮させるものを含む。
表２に示すサンプルは、オイルで焼入れし、かつ表３に示した温度で、各２時間毎を４回焼もどしをしオーステナイト化させた。サンプルはこれらの温度での焼もどし後硬度を測定した。耐摩耗性は、ピン摩耗テストおよびクロスシリンダテストにより、表４に報告した如く決められた。曲げ破壊強度とシャルピーＣ−ノッチ衝撃じん性強度は、表４に示した焼もどし温度と硬化温度を使用する熱処理後、サンプルの長手方向と横方向で決定された。
【００１１】
【表３】
Figure 0003759323
【００１２】
【表４】
Figure 0003759323
【００１３】
合金Ａ１ａ−Ａ１ｄ，Ａ２ａ−Ａ２ｅ，Ａ３ａ−Ａ３ｃは、本発明による複合金である。本発明によるＡ１，Ａ２とＡ３の一連の合金は、表３に記した焼もどし応答性のデータおよび図１にグラフで示したデータから明らかな如く、既存の市販品の合金に対して１２００°Ｆ迄の焼もどし温度で優れた硬度を示した。同様に、表４に示した如く、本発明によるサンプルＡ１ｃ，Ａ２ａ，Ａ２ｄとＡ３ａは、ピン摩耗とクロスシリンダテストによりわかる如く優れた耐摩耗性を示した。これらの本発明の合金の内、合金Ａ１は焼もどし応答性と耐摩耗性の最良の組合せを示した。合金Ａ２は１２００°Ｆでの焼もどし後わずかに低い硬さを示したが、合金Ａ１より多少改良されたじん性と曲げ破壊強度を示した。表４と図１に示される如く、本発明の合金の全ては既存の合金よりも優れた焼もどし応答性、じん性および耐摩耗性の改良された組合せを示した。
【００１４】
【表５】
Figure 0003759323
【００１５】
表５と図２は既存の市販合金のＲｅｘ７６と比較しての本発明の合金Ａ１ｃ，Ａ２ｄ，Ａ２ｃとＡ３ａの高温即ち熱間硬度値を示す。このデータから明らかな如く、本発明による合金の全てが、既存の市販合金に比し、１３００°Ｆ迄の高温度で改良された硬さを示した。
本明細書に述べた全ての成分は、特に別の表示がない限り、重量％で示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の粉末冶金により作られた合金と比較しての本発明の合金の焼もどし応答性を示すグラフ図である。
【図２】 従来の粉末冶金により作られた合金と比較しての本発明の合金の高温硬度を示すグラフ図である。

Claims (15)

  1. 重量％で、カーボン２．４〜３．９，マンガン０．８迄，シリコン０．８迄，クロム３．７５〜４．７５，タングステン９．０〜１１.５，モリブデン４．７５〜１０．７５，バナジウム４．０〜１０．０，コバルト８．５〜１６．０，ニオブを全く含まないか２．０〜４．０を含む，鉄バランス，および不可避不純物からなる前もって合金化された粉末冶金により作られる高速度鋼。
  2. 重量％で、カーボン２．６〜３．５，モリブデン９．５〜１０．７５，バナジウム４．０〜６．０，ニオブ２.０〜４.０，コバルト１４．０〜１６．０からなる請求項１の高速度鋼。
  3. 重量％で、カーボン３．０〜３．３，マンガン最大０．５，シリコン最大０．５，クロム４．２〜４．６，タングステン１０．５〜１１．０，モリブデン１０．０〜１０．５，バナジウム５．０〜５．５，ニオブ２．８〜３．２，コバルト１４．５〜１５．０からなる請求項２の高速度鋼。
  4. 重量％で、カーボン２．４〜３．２，クロム３．７５〜４．５，タングステン９．７５〜１０．７５，モリブデン６．７５〜８．２５，バナジウム５．０〜７．０，コバルト１３．０〜１５．０からなる請求項１の高速度鋼。
  5. 重量％で、カーボン２．９〜３．１０，マンガン最大０．５，シリコン最大０．５，クロム３．９〜４．２，タングステン１０．０〜１０．５，モリブデン７．２５〜７．７５，バナジウム６．０〜６．５，コバルト１４．０〜１４．５からなる請求項４の高速度鋼。
  6. 重量％で、カーボン２．９〜３．９，クロム３．７５〜４．５，タングステン９．５〜１１．０，モリブデン４．７５〜６．０，バナジウム８．５〜１０．０，コバルト８．５〜１０．０からなる請求項１の高速度鋼。
  7. 重量％で、カーボン３．２〜３．６，マンガン最大０．５，シリコン最大０．５，クロム３．９〜４．２，タングステン１０．０〜１０．５，モリブデン５〜５．５，バナジウム９．０〜９．５，コバルト９．０〜９．５からなる請求項６の高速度鋼。
  8. 焼入れと焼もどし状態で７０Ｒｃの最小硬さをもつ請求項１〜７の何れかの高速度鋼。
  9. 焼入れと焼もどし状態で７０Ｒｃの最小硬さ、１２００°Ｆでの焼もどし後６１Ｒｃの最小硬さをもつ請求項１〜８の何れかの高速度鋼。
  10. 最小硬さが７２Ｒｃの請求項８の高速度鋼。
  11. １２００°Ｆでの焼もどし後の最小硬さがＲｃ６３である請求項９の高速度鋼。
  12. 歯切り工具である請求項８の高速度鋼。
  13. 歯切り工具である請求項９の高速度鋼。
  14. 加工物への表面処理のための請求項８の高速度鋼。
  15. 加工物への表面処理のための請求項９の高速度鋼。
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