JPH0390543A

JPH0390543A - 焼結合金鋼及び合金鋼粉末の製造法

Info

Publication number: JPH0390543A
Application number: JP1227239A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Shimizu; 靖弘清水; Toshio Nomura; 俊雄野村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1991-04-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は切削工具等を製造するに用いる焼結合金鋼及び
その原料粉末である合金鋼粉末の製造法に関する。

〔従来の技術〕

高速度工具鋼は切削工具製造用材料として溶製法や粉末
冶金法により製造されている。この合金鋼は耐摩耗性を
向上するため、主としてＷ、　Ｃｒ。

Ｖ、Ｍｏ、Ｃｏ及びＣを合金成分としてＦｅに配合した
ものである。そして従来は合金成分の配合量を増すこと
により耐摩耗性の向上が計られていた。

しかし、これらの合金成分を増すと、焼きなまし硬さが
大きくなる代わりに、鍛造、切削などの加工が困難にな
り、強度が低下し、高速度工具鋼の最大の特徴である靭
性に悪影響を及ぼす。

一方、超硬合金に劣る耐摩耗性を向上するために、高速
度工具鋼粉末に炭化物や窒化物を混合して焼結すること
も提案されている。

高速度工具鋼粉末に炭化物や窒化物の粉末を混合して焼
結する場合、通常粉末冶金に用いられている粉末の粒径
である数μｍ程度の粒径の炭化物や窒化物の粉末を用い
ると、焼結体中の高速度工具鋼の粒界に炭化物、窒化物
が網状に集合してしまい焼結体の靭性が著しく低いもの
となる。炭化物、窒化物の粉末にサブミクロンの超微粒
子を用いることも考えられるが、このような超微粒子は
凝集しやすく均一に分散させることが困難で、希望の組
織を得ることができない現状にある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は高速度工具鋼の最大の特徴である靭性を有する
と同時に、耐摩耗性に優れた焼結合金鋼及びその原料と
して用いる合金鋼粉末の製造法を提供することを課題と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、重量％でＴｉ１０〜３０％、（！ｒ　２．５
〜４．０％　、Ｍｏ　３．０〜１５％、Ｎ５．０〜１５
％、Ｃ０，８〜３．０％、Ｎ２．５〜８．５％、Ｏｏｌ
、５〜１２％、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる組成
を有し、高速度工具鋼のマトリックス中に粒径が０．３
μｍ以下のＴｉＮからなる硬質相の粒子を１０〜６０体
積％分散含有する焼結合金鋼、重量％でＴｉ１Ｏ〜３０
％、Ｃｒ２．５〜４．０％、Ｍｏ３．０〜１５％、Ｎ５
．０〜１５％、Ｃｏ　１．５〜１２％、残部Ｆｅからな
る組成の合金を調製して粒径１００μｍ以下の粉末とし
、この粉末を窒素あるいはアンモニア雰囲気中で３００
〜１１００Ｃに加熱して窒化処理し、更に炭化水素ガス
、又は一酸化炭素、二酸化炭素を含む雰囲気中で２００
〜１０００　Ｃ”に加熱して浸炭処理する合金鋼粉末の
製造法にある。

本発明合金鋼は、一般にＴｉ、Ｏｒ、　ＭＯ％　ＷＳＯ
ｏｚＦｅを秤量配合して真空溶解し、溶湯を窒素ガスで
アトマイズし、得られた粉末を篩でふるって、１００μ
ｍ以下の粒径に整え、窒素あるいはアンモニア雰囲気中
で３００〜１１００σに加熱して窒化処理し、続いて炭
化水素又は一酸化炭素、二酸化炭素を含む雰囲気で２０
０〜１００ＱＣ’に加熱して浸炭処理し、更に粉砕して
粒径ｌ〜５０μｍの合金鋼粉末とし、これを焼結して得
るものである。

〔作用〕

本発明合金鋼において、Ｔｉ１０〜３０％、Ｎ２．５〜
８．５％は、合金中にＴｉＮからなる硬質相の粒子を１
０〜６０体積％を生成せしめるに必要な成分であり、こ
の硬質相が１０体積％未満では耐摩耗性が充分でなく、
６０体積％を超えると靭性が低下するＯこの硬質相の粒子の粒径を０．３μｍ以下とすることで
、ＴｉＨの網状集合を生成させずに高速度工具鋼のマト
リックス中にＴｉＮを均一に分散でき、靭性を低下させ
ずに耐摩耗性を向上出来る。

Ｏｒ　２．５〜４．０％、Ｍｏ３．０〜１５％、Ｎ５．
０〜１５％、（！０．８〜３．０％、Ｃ０１，５〜１２
％、残部Ｆｅは、高速度工具鋼のマトリックスを形成す
る成分であり、ＩＦｅ以外の成分の添加量は、粒径が０
．３μｍ以下のＴｉＮからなる硬質相の粒子を１０〜６
０体積％以外は、通常の高速度工具鋼の成分添加量であ
って、これら添加量が下限より少ないと耐摩耗性が不充
分となり、逆に上限より多いと耐摩耗性は大きくなるが
靭性が小さくなるのでこの範囲とする。

本発明の合金鋼粉末の製造法においては、Ｎ及びＣを除
く成分を合金粉末化し、窒化処理することにより、高速
度工具鋼のマトリックス中にＴｉＮの硬質粒子を均一に
分散した状態を生成することが可能となる。この窒化処
理に当たって粒径１００μｍ以下の粉末とするのは、粒
径が１００μｍを超えると窒化処理により粒径０．３μ
ｍ以下のＴｉＮを生成せしめることが困難となるばかり
でなく、その粒内の中心部まで窒化することが困難にな
るからである。

窒化処理を３００〜１１００　Ｃ’の温度範囲で行なう
のは、３００　Ｃ”未満の温度では合金成分中のＴｉが
ＴｉＮに変化する反応が遅くなり、１１００　Ｃ’を超
えると生成したＴｉＮが粒成長を起こすからである。

窒化処理の後に浸炭処理を行なうのは、窒化処理の前に
浸炭処理を行なうと、合金中のＴｉがＴｉＣに変化して
しまうからであり、窒化処理の後に浸炭処理することは
、ＴｉＮの生成した後の合金マトリックスを高速度工具
鋼に変換するために必要である。この浸炭処理を２００
〜１０００σの温度範囲で行なうのは、２００Ｃ°未満
では高速度工具鋼に変換できず、１０００Ｃ°を超える
温度では生成したＴｉＮと高速度工具鋼中の炭化物が粒
成長するからである。

〔実施例〕

実施例ＩＴｉ　１５重量％、Ｏｒ　４重量％、Ｍｏ５．５重Ｍ％
、Ｗ６．５重量％、Ｏｏ８．０重量％、残部Ｆｅからな
る組成の合金を真空中で溶解して窒化ガスでアトマイズ
し、得られた粉末を篩でふるって、粒径１００μｍ以下
の粉末を得た。この粉末を窒素ガス雰囲気中で６００Ｃ
”に１時間保持して窒化処理し、次いでメタン、水素の
混合ガス中で５００Ｃ’に１．５時間保持して浸炭処理
を施し、ボールミルで粉砕して粒径５〜４０μｍの合金
鋼粉末を得た。

この粉末の組成はＴｉ　１４，２重量％、Ｏｒ３．８重
量％、Ｍｏ５，２重量％、Ｗ６．２重ｉ％、Ｏｏ７．６
重量％、ａＯ，Ｓ重量％、Ｎ４．３重量％、残部Ｆｅ及
び不可避不純物であった。又この粉末中には最大粒径が
０．３μｍで平均粒径０，１μｍのＴｉＮが均一に分散
して析出しており、ＴｉＮの全体に占める体積は２５％
であった。

この合金鋼粉末を軟鋼中に真空封止し、１１５０Ｃ°に
加熱後、熱間押出を行なった。得られた合金から丸棒を
切り出し、熱処理後最終加工を経て、試験用の外径１０
耶のエンドミルを作成した。

このエンドミルを下記条件で切削試験に供した。

被削材　　　　　ＳＣＭ　４４０　（Ｈａ　３２）切削
速度　　　　８０　ｍ／ｍｉｎ送　　リ　　　　　　　　０．２１ｎｆ／ｒｅｖ・刃切
り込み　　　　Ａｄ＝１５門、Ｒｄ＝１間切削長さ　　
　　２０　ｍ切削試験の結果は逃げ面摩耗幅０．０９−で正常摩耗で
あった。

比較例上記発明品と同組成になるようにＴｉＮ粉末と高速度工
具鋼粉末を混合し、通常の粉末冶金法により焼結体を得
た。この焼結体から実施例と同様の処Ｗによりエンドミ
ルを試作し、同じ切削試験を行なった結果は、逃げ面摩
耗幅０．２３＋ｎｓであり、刃先にはチッピングが多発
していた。

〔発明の効果〕

本発明合金鋼によれば、従来の高速度工具鋼と同様の靭
性を有するうえに従来よりも耐摩耗性に優れた切削用材
料を提供でき、本発明製造法により本発明の合金鋼の製
造を可能とする。

出願人住友電気工業株式会社手続補正１よ（自発）１゜事件の表示平成年特許願第２２７２３９号２発明の名称焼結合金鋼及び合金鋼粉末の製造法３、　補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％でＴｉ１０〜３０％、Ｃｒ２．５〜４．０
％、Ｍｏ３．０〜１５％、Ｗ５．０〜１５％、Ｃ０．８
〜３．０％、Ｎ２．５〜８．５％、Ｃｏ１．５〜１２％
、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる組成を有し、高速
度工具鋼のマトリツクス中に粒径が０．３μｍ以下のＴ
ｉＮからなる硬質相の粒子を１０〜６０体積％分散含有
する焼結合金鋼。
（２）重量％でＴｉ１０〜３０％、Ｃｒ２．５〜４．０
％、Ｍｏ３．０〜１５％、Ｗ５．０〜１５％、Ｃｏ１．
５〜１２％、残部Ｆｅからなる組成の合金を調製して粒
径１００μｍ以下の粉末とし、この粉末を窒素あるいは
アンモニア雰囲気中で３００〜１１００℃に加熱して窒
化処理し、更に炭化水素ガス、又は一酸化炭素、二酸化
炭素を含む雰囲気中で２００〜１０００℃に加熱して浸
炭処理する合金鋼粉末の製造法。