JPS61113713A - 工具用鋳造合金の製造方法 - Google Patents
工具用鋳造合金の製造方法Info
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- JPS61113713A JPS61113713A JP23513784A JP23513784A JPS61113713A JP S61113713 A JPS61113713 A JP S61113713A JP 23513784 A JP23513784 A JP 23513784A JP 23513784 A JP23513784 A JP 23513784A JP S61113713 A JPS61113713 A JP S61113713A
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- Japan
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- tool
- heat treatment
- seizure
- solidus
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- Granted
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
ニー、熱間押出用ダイスなど、高温の被加工材との間の
厳しいすべり摩擦によって生ずる摩耗や焼付きが工具寿
命や製品品質を支配するような工具用鋳造合金の製造方
法に関するものである。
厳しいすべり摩擦によって生ずる摩耗や焼付きが工具寿
命や製品品質を支配するような工具用鋳造合金の製造方
法に関するものである。
(従来技術)
従来、ガイドシュー材には1.2%C−25%Or −
5%Ni系や1%C−55%Cr −55%Ni−Ou
−Mo −W系などの高合金浩鋼が鉤込みのま〜で使用
されていたが、被加工材が1100〜1250Cの高温
であるうえに面圧が為く、工具−被加工材間で完全なす
べ夛摩擦を生ずるなど摩擦条件が非常に過酷であるため
に摩耗が著しく、工具寿命が短かい欠点があった。さら
にあるが、上記のような厳しい摩擦条件である故にガイ
ドシューと被加工材との間で焼付きが発生し易く、ガイ
ドシューマークと呼ばれる凹疵が被加工材表面に多数発
生し、大きな問題となっている。
5%Ni系や1%C−55%Cr −55%Ni−Ou
−Mo −W系などの高合金浩鋼が鉤込みのま〜で使用
されていたが、被加工材が1100〜1250Cの高温
であるうえに面圧が為く、工具−被加工材間で完全なす
べ夛摩擦を生ずるなど摩擦条件が非常に過酷であるため
に摩耗が著しく、工具寿命が短かい欠点があった。さら
にあるが、上記のような厳しい摩擦条件である故にガイ
ドシューと被加工材との間で焼付きが発生し易く、ガイ
ドシューマークと呼ばれる凹疵が被加工材表面に多数発
生し、大きな問題となっている。
本発明は斯る問題に鑑み、熱間加工用合金工具鋼の成分
設計と熱処理との組合せKよって、合金工具鋼を提供す
ることを目的とする工具用鋳造合金の製造方法に関する
ものである。
設計と熱処理との組合せKよって、合金工具鋼を提供す
ることを目的とする工具用鋳造合金の製造方法に関する
ものである。
(発明の概要及び詳細な説明)
本発明者らは工具用鋳造合金の耐摩耗性、耐焼付き性を
改善すべく、I?lFK:炭化物性状に着目して研究を
行なってきた結果、粗大炭化物が数多く含有する鋼種な
と耐摩耗性、耐焼付き性が良好であるという知見を得、
このような観点からさらに研究を進めた結果、下記に示
すようなしても焼付きな生じないことを見り出した。本
発明は斯る知見に基きなされ九もので、その要旨とする
ところBaa、a〜2.5%、Si3%以下、Mn3%
以下、Cr20〜40%、Ni20〜50%を含有し、
さらに必要に応じてMo O,1〜5%、!0.1〜5
%、 Go 0.1〜5%、Ti0.1〜5%、 V
O,1〜5%、 zr 0.t〜5%のうちの1種又は
2種以上を含有し、残部F6 及び不可避的不純物よ
υ成る高合金鋳鋼を固相線よシ20C低い温度から固相
線より4aC高い温度までの温度範囲にて1〜20時間
加熱、保持する耐摩耗性、耐焼付き性良好な工具用鋳造
合金の製造方法である。
改善すべく、I?lFK:炭化物性状に着目して研究を
行なってきた結果、粗大炭化物が数多く含有する鋼種な
と耐摩耗性、耐焼付き性が良好であるという知見を得、
このような観点からさらに研究を進めた結果、下記に示
すようなしても焼付きな生じないことを見り出した。本
発明は斯る知見に基きなされ九もので、その要旨とする
ところBaa、a〜2.5%、Si3%以下、Mn3%
以下、Cr20〜40%、Ni20〜50%を含有し、
さらに必要に応じてMo O,1〜5%、!0.1〜5
%、 Go 0.1〜5%、Ti0.1〜5%、 V
O,1〜5%、 zr 0.t〜5%のうちの1種又は
2種以上を含有し、残部F6 及び不可避的不純物よ
υ成る高合金鋳鋼を固相線よシ20C低い温度から固相
線より4aC高い温度までの温度範囲にて1〜20時間
加熱、保持する耐摩耗性、耐焼付き性良好な工具用鋳造
合金の製造方法である。
以下に、成分組成範囲及び熱処理条件を上記の通シ限定
した理由について説明する。
した理由について説明する。
(a) 成分組成範囲の限定理由
GはCr、Ire等と結合してM23C6型およびM、
C3型炭化物を形成するが、上述の熱処理によってこれ
らの炭化物を凝集・粗大化せしめるためには鋳込みのま
まの状態で所望の炭化物量を確保することが必要である
。Cが0.8%未満では所望の炭化物量を確保できない
ために熱処理を施しても耐摩耗性、耐焼付き性を改善す
る効果が十分でなく、一方2.5%を越えて含有させる
と炭化物が過度に存在するために靭性が低下して割れが
発生することから、その含有量を0.8〜2.5%に限
定した。
C3型炭化物を形成するが、上述の熱処理によってこれ
らの炭化物を凝集・粗大化せしめるためには鋳込みのま
まの状態で所望の炭化物量を確保することが必要である
。Cが0.8%未満では所望の炭化物量を確保できない
ために熱処理を施しても耐摩耗性、耐焼付き性を改善す
る効果が十分でなく、一方2.5%を越えて含有させる
と炭化物が過度に存在するために靭性が低下して割れが
発生することから、その含有量を0.8〜2.5%に限
定した。
Si は脱酸調整および鋳造性改善のために有効であ
るが、過度に含有すると靭性な損なうため上限を3%と
した。
るが、過度に含有すると靭性な損なうため上限を3%と
した。
Mn は脱酸作用な有するとともに高温強度を高め耐
摩耗性ン向上させる効果があるが、過度に含有すると靭
性を低下させるので上限ン3%とした。
摩耗性ン向上させる効果があるが、過度に含有すると靭
性を低下させるので上限ン3%とした。
Or は基地に固溶して高温強度を高めるとともに上
記のようKOと結合して炭化物を形成することにより、
耐摩耗性、耐焼付き性の改善に寄与する。cr が20
%未満ではその効果が十分に得られず、40%を越えて
含有するとσ相の析出により脆化するので、20〜40
%に限定した。
記のようKOと結合して炭化物を形成することにより、
耐摩耗性、耐焼付き性の改善に寄与する。cr が20
%未満ではその効果が十分に得られず、40%を越えて
含有するとσ相の析出により脆化するので、20〜40
%に限定した。
Ni は靭性および耐熱衝撃性を高める効果がめるが、
その含有量が20%未満で紘所望の効果が得られず、ま
た50%を越えて含有してもよシ一層の効果が望めない
ので、経済性をも考慮して20〜50%に限定した。
その含有量が20%未満で紘所望の効果が得られず、ま
た50%を越えて含有してもよシ一層の効果が望めない
ので、経済性をも考慮して20〜50%に限定した。
M0.W、CotTi、VおよびZrは基地に固溶して
強度ン高めるとともにCと結合して炭化物を形成し耐摩
耗性、耐焼付き性を向上させる作用があシ、含有量が多
i程その効果も増すが、経済性をも考慮して各0.1〜
5%に限定した。
強度ン高めるとともにCと結合して炭化物を形成し耐摩
耗性、耐焼付き性を向上させる作用があシ、含有量が多
i程その効果も増すが、経済性をも考慮して各0.1〜
5%に限定した。
(b) 熱処理条件の限定理由
本発明の熱処理の特徴は液相から晶出した一次炭化物の
凝集・粗大化を目的としているので、通常の熱処理とは
異なシ非常に高い温度に加熱・保持することが必要であ
る。まず、加熱温度は固相線よりも20C以上低いと後
述の保持時間範囲で炭化物の凝集・粗大化が十分に起こ
り得す、一方面相線よシも40C以上高くすると被熱処
理材が部分的に溶融し始め、もとの形状を保ち得ないの
で、固相線よりも20C下から固相線よりも40C上ま
での温度範囲に限定する。
凝集・粗大化を目的としているので、通常の熱処理とは
異なシ非常に高い温度に加熱・保持することが必要であ
る。まず、加熱温度は固相線よりも20C以上低いと後
述の保持時間範囲で炭化物の凝集・粗大化が十分に起こ
り得す、一方面相線よシも40C以上高くすると被熱処
理材が部分的に溶融し始め、もとの形状を保ち得ないの
で、固相線よりも20C下から固相線よりも40C上ま
での温度範囲に限定する。
ここで固相線とは、熱分析曲線から得られる凝固終了温
度を意味する。成分系によって固相線温度は異なるが、
上記のごとき高C系合金鋼では1250〜1350cの
範囲であるから、実際の熱処理温度範囲は+230−1
39oCである。
度を意味する。成分系によって固相線温度は異なるが、
上記のごとき高C系合金鋼では1250〜1350cの
範囲であるから、実際の熱処理温度範囲は+230−1
39oCである。
保持時間は加熱温度とのかねあいでその長さを決定する
必要があるが、被熱処理材が溶融し始めない温度で炭化
物を凝集・粗大化せしめるためKは最低1時間は必要で
あり、下限の温度で熱処理する場合にはさらに長時間の
保持が必要であるが、経済性を前置して上限を20時間
とした。
必要があるが、被熱処理材が溶融し始めない温度で炭化
物を凝集・粗大化せしめるためKは最低1時間は必要で
あり、下限の温度で熱処理する場合にはさらに長時間の
保持が必要であるが、経済性を前置して上限を20時間
とした。
冷却速度は炭化物の凝集・粗大化には直接影響を及はさ
ないので特に限定するものではないが、炭化物量が多い
ほど耐摩耗性、耐焼付き性には有利であるから、高温に
おいて基地に固溶しているCをもできる限シ炭化物とし
て析出せしめるべく、徐冷することか好ましい。上記熱
処理条件の限定範囲内でも特に作業性や経済性時間加熱
・保持し、600C以下まで炉冷することか好ましい。
ないので特に限定するものではないが、炭化物量が多い
ほど耐摩耗性、耐焼付き性には有利であるから、高温に
おいて基地に固溶しているCをもできる限シ炭化物とし
て析出せしめるべく、徐冷することか好ましい。上記熱
処理条件の限定範囲内でも特に作業性や経済性時間加熱
・保持し、600C以下まで炉冷することか好ましい。
また、雰囲気は本熱処理の目的である炭化物の凝集・粗
大化に影響を及ぼさないので特に限定するものではなく
、通常は大気中でさしつかえない。
大化に影響を及ぼさないので特に限定するものではなく
、通常は大気中でさしつかえない。
水元BAは上記組成の高合金鋼ン熱処理し、凝集・粗大
化せしめた炭化物組織ヶ有することを特徴としており、
このような炭化物組織が耐摩耗性、耐焼付き性の向上べ
大きく寄与する熱処理による炭化物の組織変化の一例を
第1図に示す。
化せしめた炭化物組織ヶ有することを特徴としており、
このような炭化物組織が耐摩耗性、耐焼付き性の向上べ
大きく寄与する熱処理による炭化物の組織変化の一例を
第1図に示す。
第1図は0.9%C−55%Or −35%Ni鋼の鋳
造組織tarと熱処理後の組織(blと比較顕微鏡写真
(xsoo)である。
造組織tarと熱処理後の組織(blと比較顕微鏡写真
(xsoo)である。
第1図(IL)の鋳造組織では炭化物量デンドライト状
の初晶オーステナイトの間隙に共晶状に存在しているが
、これ’4t3oocに5時間保持した後の第1図(b
)の熱処理後の組織では炭化物が凝集・粗大化し、5〜
20μmの粒状炭化物−に変化していることがわかる。
の初晶オーステナイトの間隙に共晶状に存在しているが
、これ’4t3oocに5時間保持した後の第1図(b
)の熱処理後の組織では炭化物が凝集・粗大化し、5〜
20μmの粒状炭化物−に変化していることがわかる。
次に本発明の実施例を従来の鋳造合金と対比して示す。
下記第1表に本発明合金鋼と従来の工具鋼との成分組成
及び熱処理条件ン示す。
及び熱処理条件ン示す。
上記第1表に示す本発明工具用鋳造合金鋼及び従来合金
工具鋼と5TBA 24鋼及びS’l’BA 26鋼(
G5462、ボイラ熱交換器用合金鋼鋼管)との摩擦試
験を行ない、耐摩耗性、耐焼付き性を調査し、その結果
を第2表、第5表に示す。
工具鋼と5TBA 24鋼及びS’l’BA 26鋼(
G5462、ボイラ熱交換器用合金鋼鋼管)との摩擦試
験を行ない、耐摩耗性、耐焼付き性を調査し、その結果
を第2表、第5表に示す。
1)実験室的試験結果
第2図に示すような試験装置を用いて調査した結果を第
2表に示す。第2図において(11は、工具用鋳造合金
に相当する試験片で69、油圧シリンダによって往復運
動するホルダ(2)によって固定されている。一方(3
)は被加工材に相当する試験片であシ、モータによって
回転するホルダ(4)に固定され外周速度1 m /
Sで回転すると同時に高周波誘導によfiloooCに
加熱保持されている。加圧力200kjLf、5分間摩
擦した試験結果が第2表に示され、表中耐焼付き性は摩
擦試験後の試験片@の表面状態を目視によ)判定した結
果を示し、○:焼付きが発生せず一様に摩耗した場合、
Δニ一様に摩耗しているが部分的に焼付きを生じて相手
材が付着している場合、×:焼付きを生じて摩擦面全面
に相手材が付着している場合を示す。また摩耗量は摩耗
痕の幅から算出し、摩耗体積で示した。全面に焼付きが
生じた場合には、相手材の付着のため正確な測定が不可
能なため、表からは除外したO 第2表 2)モデル穿孔ゝ昏会よる試験結果 次に、実験室的試験に供した試験材の中から数鋼種を選
び、モデル穿孔機用ガイドシューを作製して延伸試験を
行なった結果を第5表に示す。試験結果は直径40φ、
肉厚7m、長さ200mの中空素管を長さ400mに延
伸し、これを20回繰)返した場合のものである。第3
表の耐焼付き性は第2表と同様の規準で評価しておシ、
摩耗深さは最大摩耗深さで示した。
2表に示す。第2図において(11は、工具用鋳造合金
に相当する試験片で69、油圧シリンダによって往復運
動するホルダ(2)によって固定されている。一方(3
)は被加工材に相当する試験片であシ、モータによって
回転するホルダ(4)に固定され外周速度1 m /
Sで回転すると同時に高周波誘導によfiloooCに
加熱保持されている。加圧力200kjLf、5分間摩
擦した試験結果が第2表に示され、表中耐焼付き性は摩
擦試験後の試験片@の表面状態を目視によ)判定した結
果を示し、○:焼付きが発生せず一様に摩耗した場合、
Δニ一様に摩耗しているが部分的に焼付きを生じて相手
材が付着している場合、×:焼付きを生じて摩擦面全面
に相手材が付着している場合を示す。また摩耗量は摩耗
痕の幅から算出し、摩耗体積で示した。全面に焼付きが
生じた場合には、相手材の付着のため正確な測定が不可
能なため、表からは除外したO 第2表 2)モデル穿孔ゝ昏会よる試験結果 次に、実験室的試験に供した試験材の中から数鋼種を選
び、モデル穿孔機用ガイドシューを作製して延伸試験を
行なった結果を第5表に示す。試験結果は直径40φ、
肉厚7m、長さ200mの中空素管を長さ400mに延
伸し、これを20回繰)返した場合のものである。第3
表の耐焼付き性は第2表と同様の規準で評価しておシ、
摩耗深さは最大摩耗深さで示した。
第5表
以上のように本発明の工具用開運合金鋼は従来の鋳造合
金工具鋼に比してすぐれた耐摩耗性、耐焼付き性を有し
ておシ、工具原単位の低減や製品品質、製管能率の向上
に大きく寄与することがわかる。
金工具鋼に比してすぐれた耐摩耗性、耐焼付き性を有し
ておシ、工具原単位の低減や製品品質、製管能率の向上
に大きく寄与することがわかる。
添付図面において、第1図(a)、(k+)は本発明鋼
の鋳造組織(1)及び熱処理後の組織(b)の顕微鏡写
真(xsoo)であシ、第2図は実験室的試験に使用し
た試験装置の説明図である。 士 l 圀 ”)(−1> ヤ 2 図
の鋳造組織(1)及び熱処理後の組織(b)の顕微鏡写
真(xsoo)であシ、第2図は実験室的試験に使用し
た試験装置の説明図である。 士 l 圀 ”)(−1> ヤ 2 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、0.8〜2.5%、Si3%以下、Mn3%以下、
Cr20〜40%、Ni20〜50%を含有し、残部F
e及び不可避的不純物より成る鋳造高合金鋼を、固相線
より20℃下の温度から固相線より40℃高い温度まで
の温度範囲にて1〜200時間加熱保持することを特徴
とする凝集、粗大化せしめた炭化物組織を有する耐摩耗
性、耐焼付き性良好な工具用鋳造合金の製造方法。 2、C0.8〜2.5%、Si3%以下、Mn3%以下
、Cr20〜40%、Ni20〜50%を含有し、さら
にMo0.1〜5%、W0.1〜5%、Co0.1 〜
5%、Ti0.1〜5%、V0.1〜5%、Zr0.1
〜5%のうち1種又は2種以上を含み、残部Fe及び不
可避的不純物より成る鋳造高合金鋼を、固相線より20
℃下の温度から固相線より40℃高い温度までの温度範
囲にて1〜20時間加熱、保持することを特徴とする凝
集、粗大化せしめた炭化物組織を有する耐摩耗性、耐焼
付き性良好な工具用鋳造合金の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23513784A JPS61113713A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 工具用鋳造合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23513784A JPS61113713A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 工具用鋳造合金の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61113713A true JPS61113713A (ja) | 1986-05-31 |
JPH0419286B2 JPH0419286B2 (ja) | 1992-03-30 |
Family
ID=16981602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23513784A Granted JPS61113713A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 工具用鋳造合金の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61113713A (ja) |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP23513784A patent/JPS61113713A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0419286B2 (ja) | 1992-03-30 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |