JP5121775B2 - Ni−Cr系合金製刃物の製造方法 - Google Patents
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Description
Cを0.1質量%以下、
Mnを0.005質量%以上0.05質量%以下、
Pを0.005質量%以下、
Oを0.005質量%以下、
Sを0.003質量%以下、
Cuを0.02質量%以下、
Siを0.05質量%以下
含有させ、
且つ、P,OおよびSの合計含有量を0.01質量%以下とし、Mn,CuおよびSiの合計含有量を0.05質量%以下とし、
得られたインゴットを熱間加工して板材に加工することを特徴とする。
Mgを0.025質量%以下、
Caを0.02質量%以下、
Bを0.03質量%以下、
Yを含む希土類元素を0.02質量%以下
含有させ、
且つ、Mg,Ca,Bおよび希土類元素の合計含有量を0.005質量%以上0.03質量%以下(但し、Mg,CaおよびBの合計含有量が0.015質量%以上である場合は、P,OおよびSの合計含有量を0.003質量%以下とし、Mn,CuおよびSiの合計含有量を0.03質量%以下である)とし、
得られたインゴットを熱間加工して板材とすることを特徴とする。
真空溶解法を用いて38%Cr−3.8%Al−Bal.Niなる組成を有するNi−Cr系合金を溶解、鋳造した。次に得られた合金に鍛造加工および圧延加工を施すことにより、図1に示すような縦300mm×横2000mm×厚さ4.4mmの素材板1を調製した。この素材板1をアルゴン雰囲気に調整した真空熱処理炉にて温度1200℃で固溶化熱処理を実施した後、油中に浸漬し焼入れ処理を実施した。次に素材板1表面を0.2mm研削することにより、焼入れ処理で生じた変質層を除去した。
市販の14Cr−4Mo系ステンレス鋼を用いて実施例1に係るナイフと同一形状となるように加工して比較例1に係る従来の刃物としてのナイフを調製した。すなわち図8にその製造工程を示すように、14Cr−4Mo系ステンレス鋼合金に鍛造加工および圧延加工を施すことにより、図8に示すような素材板1を調製した。この素材板1について、レーザー切断機を用いてナイフ形状に切断することにより、刃部寸法が160mm×40mmであり、柄部寸法が80mm×20mmである成形体3を調製した。この成形体3の柄部にボール盤を用いて柄固定用穴2を穿孔した。さらに、成形体3の刃先部をベルトグラインダーにて楔状断面形状に加工し、刃部先端厚さが0.5mmである刃物素材4を調製した。さらに、この刃物素材4の表面をベルトグラインダーとポリッシャーにて鏡面が得られるまで鏡面研磨仕上げを実施した。
真空溶解法を用いて組成が31〜45%Cr−3.8%Al−Bal.Ni合金を溶解、鋳造した。実施例1と同様にして鍛造、圧延、固溶化熱処理、焼入れ、研削、時効熱処理を実施して刃物素材をそれぞれ調製し、さらに実施例1と同様の組立方法で柄と組み合わせることにより、各実施例および比較例に係るナイフをそれぞれ製作した。
次に刃物を構成する合金のAl組成を種々変化させた場合における刃物特性について以下の実施例および比較例に基づいて説明する。すなわち、真空溶解法を用いて組成が38%Cr−2.1〜6.3%Al−Bal.Niである合金をそれぞれ溶解・鋳造した。調製した各合金インゴットを実施例1と同様な条件で鍛造・圧延処理、固溶化熱処理、焼入れ、研削、時効熱処理を実施して刃物素材をそれぞれ調製し、さらに実施例1と同様の組立方法で柄と組み合わせることにより、各実施例および比較例に係るナイフをそれぞれ製作した。
38質量%Cr−3.8%Al−残部Niである合金組成を基本にして、表1〜2に示すように、Crの一部をZr,Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wで置換したり、Alの一部をTiで置換したり、不純物及び微量添加元素としてのC,Mn,P,O,S,Cu,Siの各含有量、P,OおよびSの合計含有量、Mn,CuおよびSiの合計含有量、Mg,Ca,B,希土類元素(RE)の各含有量、およびそれらの合計含有量を変化させたりして、各種合金を調製した。
38質量%Cr−3.8%Al−残部Niなる組成を有する合金のNiの一部を各種割合のFeで置換した合金をそれぞれ作製し、各合金を実施例1と同様の機械加工条件および熱処理条件で処理して実施例1と同一寸法のナイフをそれぞれ調製した。各ナイフ表面の硬度をロックウェル硬度試験機にて測定し、Fe置換量がナイフの硬度に及ぼす影響を調査して図7に示す結果を得た。
Claims (5)
- 32〜44質量%のCrと2.3〜6質量%のAlと残部Ni及び微量添加元素とを含有する組成を有し、ロックウェルC硬度が52以上であるNi−Cr系合金から成る刃物の製造方法であり、上記組成を有するNi−Cr系合金材料の溶解工程において、不純物および微量添加元素として:
Cを0.1質量%以下、
Mnを0.005質量%以上0.05質量%以下、
Pを0.005質量%以下、
Oを0.005質量%以下、
Sを0.003質量%以下、
Cuを0.02質量%以下、
Siを0.05質量%以下
含有させ、
且つ、P,OおよびSの合計含有量を0.01質量%以下とし、Mn,CuおよびSiの合計含有量を0.05質量%以下とし、
得られたインゴットを熱間加工して板材に加工することを特徴とする刃物の製造方法。 - 32〜44質量%のCrと2.3〜6質量%のAlと残部Ni及び微量添加元素とを含有する組成を有し、ロックウェルC硬度が52以上であるNi−Cr系合金から成る刃物の製造方法であり、上記組成を有するNi−Cr系合金材料の溶解工程において、不純物および微量添加元素として:
Mgを0.025質量%以下、
Caを0.02質量%以下、
Bを0.03質量%以下、
Yを含む希土類元素を0.02質量%以下
含有させ、
且つ、Mg,Ca,Bおよび希土類元素の合計含有量を0.005質量%以上0.03質量%以下(但し、Mg,CaおよびBの合計含有量が0.015質量%以上である場合は、P,OおよびSの合計含有量を0.003質量%以下とし、Mn,CuおよびSiの合計含有量を0.03質量%以下である)とし、
得られたインゴットを熱間加工して板材に加工することを特徴とする刃物の製造方法。 - 請求項1または2に記載の刃物の製造方法において、前記Ni−Cr系合金を、Crリッチ相であるα相と、Niリッチ相であるγ相と、Ni3Alを基本組成とする金属間化合物相であるγ’相との3相が混合した集合組織から構成することを特徴とする刃物の製造方法。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の刃物の製造方法において、前記Ni−Cr系合金の平均結晶粒径を1mm以下とすることを特徴とする刃物の製造方法。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の刃物の製造方法によって製造されたことを特徴とする刃物。
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