JPS63266042A

JPS63266042A - Ｃｖｄ処理に適した非磁性金型用鋼

Info

Publication number: JPS63266042A
Application number: JP30454787A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Otsubo; 宏大坪; Akihiro Matsuzaki; 明博松崎; Yutaka Oka; 裕岡
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1988-11-02

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）この発明は、フェライト磁石やプラスチック磁石の成形
用の金型などに使用される非磁性鋼に関する。

（従来の技術）例えばフェライト磁石を成形するとき素材を磁化するの
に磁場がかけられるが、その際の磁界の乱れを防ぐため
金型の材質は非磁性であることが必須である。

また耐摩耗性を高めるため金型表面に窒化処理を施して
から使用に供しているが、耐摩耗性は不十分である。一
方金型表面に超硬合金をはめ合わせることによって耐摩
耗性の向上をはかり得るが、金型製作費用が増大する欠
点がある。

発明者らは、耐摩耗性に優れた金型を安価に作製するに
は、表面に耐摩耗性に優れた被膜をそなえる非磁性材料
を用いるのが有利であることに着目した。

とくに磁石成形用の金型には、膜厚３μｍ以上の炭化物
膜が形成されていることが理想であるが、該炭化物膜を
ＣＶＤ処理にて被成するのに適した素材となる非磁性鋼
は見当らない。

また非磁性材料の引張強さは高々６０〜８０ｋｇ／ｍｍ
２であるため、この材料からなる金型を型締め力の大き
な敵方ショットでの成形に適用すると、永久変形が生じ
る。この変形を回避するために金型の肉厚を厚くするな
どの対策がとられるが、金型自身が大きくなって作業性
の低下をまねくことになる。したがって非磁性金型用の
材料には、高強度であることも要求される。

一方特開昭５２−１１１８９１号公報にはクロムモリブ
デン鋼、機械構造用鋼の表面硬化処理についての開示は
あるが、非磁性材料への適用に関しての記載はない。

そこで表面に耐摩耗性に優れた被膜をＣＶ　Ｄ処理にて
被成するのに最適な特性及び金型に必要な強度をそなえ
る非磁性鋼を提供することが、この発明の目的である。

（問題点を解決するための手段）この発明は、Ｃ：　０．３〜１．５　ｗｔ％（以下単に％と示す）　
、Ｓｉ　：０．１〜１．０％及びＭｎ　：　１２．０〜
３５．０％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から
なるＣＶＤ処理に適した非磁性金型用ｗ４（第１発明）
、第１発明にさらにＣｒ　：　１．０〜９．０％及びＡｌ
　：　０．５〜１．５％のうちの１種又は２種を含有す
る非磁性金型用鋼（第２発明）、第１発明にさらにＶ：０．５〜２．０％及びＮｂ　：　
０．５〜２．０％のうちの１種又は２種を含有する非磁
性金型用鋼（第３発明）、第１発明にさらに、Ｓ：ｏ、ｏ３〜０．３％、Ｐｂ　：
　０．０３〜０．３％及びＢｉ　：　０．０３〜０．３
％のうちの１種又は２種以上を含有する非磁性金型用鋼
（第４発明）、第２発明にさらにＶ；０．５〜２．０％
及びＮｂ　：　０．５〜２．０％のうちの１種又は２種
を含有する非磁性金型用鋼（第５発明）、第２発明にさらにＳ：０．０３〜０．３％、Ｐｂ　；　
０．０３〜０．３％及びＢｉ　：　０．０３〜０．３％
のうちの１種又は２種以上を含有する非磁性金型用鋼（
第６発明）、第３発明にさらにＳ：０．０３〜０．３％
、Ｐｂ　：　０．０３〜０．３％及びＢｉ　：　０．０
３〜０．３％のうちの１種又は２種以上を含有する非磁
性金型用鋼（第７発明）、第５発明にさら４．：　Ｓ　
：　０．０３〜０．３％、Ｐｂ　：　０．０３〜０．３
％及びＢｉ　：　０．０３〜０．３％のうちの１種又は
２種以上を含有する非磁性金型用鋼（第８発明）、であ
る。

（作　用）つぎにこの発明における化学成分の限定理由を説明する
。

Ｃ：Ｏ，３〜１．５　　％Ｃは炭化物をＣＶＤ処理にてコーティングするために不
可欠な元素であるが、０．３％未満ではＣＶＤ処理によ
って生成する炭化物の膜厚が薄く、また１、５％を越え
て含有させてもその効果は飽和し、かえって切削性を著
しく減するため、Ｃは０．３％以上、１．５％以下とし
た。

Ｓｉ：０．１〜１．０％Ｓｔは鋼の脱酸に不可欠な元素であり、０．１％以上は
必要であるが、１．０％を越えるとじん性が劣化するた
め、０．１％以上、１．０％以下とした。

Ｍｎ　：　１２．０〜３５．０％Ｍｎは鋼を非磁性とするために不可欠な元素であり、１
２．０％以上は必要であるが、３５．０％を越えて含有
させてもその効果はかわらない上、切削性を劣化させる
ため、３５．０％以下とした。

Ｃｒ　：　１．０〜９％及びＡｌ　：　０．５〜１．５
％のうちの１種又は２種ＣＶＤ処理で生成された被膜の強度を高めるためより高
面圧が要求される金型の場合には、Ｃｒおよび／又はＡ
１が含有された鋼を用いることが、金型の高寿命化に有
利である。

また、母材が硬ければ硬いほどＣＶＤ処理で被膜を生成
した場合、金型の寿命は向上する。母材の表面の硬さを
増す方法に窒化処理があり、ＣｒおよびＡＩは金属材料
の窒化処理特性を向上させ得る。

Ｃｒ、　ＡＩは以上の作用効果を示すもので、各含有量
は次のとおりである。

Ｃｒは、生成される被膜の強度又は窒化処理の際の硬さ
を満足させるためには、１．０％以上の含有が必要であ
り、９％を越えて含有させてもそ、の効果は飽和し、か
えって熱間加工性が劣化して圧延が困難となるため、１
．０％以上、９％以下とした。

ＡＩは生成される被膜の強度又は窒化処理の際の硬さを
満足させるためには、０．５％以上の含有が必要であり
、１．５％を越えて含有させてもその効果は飽和し、か
えって熱間加工性の劣化をもたらすため、０．５％以上
、１．５％以下とした。

Ｎｂ　：　０．５〜２．０％およびＶ：０．５〜２，０
％のうちの１種又は２種ＣＶＤ処理後、時効処理により強度上昇をはかるために
不可欠な成分であるが、０．５％未満では効果はなく、
２．０％を越えて含有させてもその効果は飽和する。し
たがって含有量はそれぞれ０．５％以上、２．０％以下
とした。

ｓ：ｏ、ｏ３〜０．３％、Ｐｂ　：　０．０３〜０．３
％及びＢｉ：０．０３〜０．３％のうちの１種又は２種
以上ｓ、ｐｂ及びＢｉは被削性を改善する同様の作用効
果を示し、どちらの元素も被削性改善のためには、０．
０３％以上の含有が必要であり、また、０．３％を越え
ての含有は、製鋼上困難であるため、それぞれ０．０３
％以上、０．３％以下とした。

上記の材料の母材は転炉により精錬し、ときにはＲＨ脱
ガス処理又は、電気炉により溶製し、ＬＲＦにより精錬
した後、連続鋳造法又は造塊法により、スラブ、ビレッ
ト、ブルーム、又はインゴットを製造し、圧延（分塊圧
延含む）又は鍛造により、厚板、平鋼、棒鋼に製造する
。ついで熱処理せずに又は熱処理を施しく６００″Ｃ〜
１１００”Ｃ）製品とする。さらに、表面を研摩し、Ｃ
ＶＤ処理を施すことにより、耐摩耗性に優れた非磁性材
料を提供することができる。なおＣＶＤ処理は、ＴｉＣ
ｌ４：　１〜１０　ｖｏ１％、ＣＨ４：　０．５〜１０
　ｖｏ１％、１１□：残の炉雰囲気中で、炉内温度９０
０〜１１００°Ｃ１保持時間１〜１０時間の条件で施す
のが適当である。

またＣＶＤ処理後、時効処理を施すことにより、高強度
を有する耐摩耗性に優れた非磁性材料を提供することが
できる。

（実施例）真空溶解により、表１に示す各組成になる５０ｋｇイン
ゴットをそれぞれ溶製し、加熱後、２５ｎ３ｍ厚に熱間
圧延し、ついで９３０°Ｃで２０分間の溶体化処理を施
した。

得られた熱延板から厚さ２０ｍｍ、幅及び長さ各２０ｎ
＋ｍの試験片を採取し、この試験片に１０００°Ｃで４
時間のＣＶＤ処理（雰囲気ＴｉＣ１，：　５　ｖｏ１％
、ＣＨ４：　５νｏｆ％、Ｈよ：残）を施した。

ＣＶＤ処理特性を評価するため、被膜の厚みを顕微鏡で
測定し、さらに被膜の表面にビッカース硬度計により、
各種荷重（５ｋｇ、　１０ｋｇ、３０ｋｇ）で圧痕を打
刻し、割れ発生の有無によって膜の強度を測定した。そ
の測定結果を表１に併記する。

また表１に示した試料Ｎｏ、２．　６．１２＋　１３．
１４＋１９．２０．２Ｌ　２２．２９．３０．３１．３
２．３３．３５および３７につき、９３０°Ｃで溶体化
のなされた熱延板から厚さ２０ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ
１５０ｍｍの試験片を切り出し、ＣＶＤ処理と同じ熱履
歴となるように、１０００°Ｃで４時間の熱処理を施し
た後、６５０°Ｃで５時間の時効処理を施した試験片か
ら、平行部長さ３０ｍｍ、平行部径６　ｍｍの引張試験
片を採取し、引張試験に供した。その結果を第１図に示
すように、第３゜５．７および８発明に従う発明鋼は、
時効処理前の引張強さが約６０〜９０ｋｇｆ／ｍｍ２で
あるのに比し時効処理後の引張強さが上昇していること
がわかる。

同様に表１に示した試料Ｎｏ、２．　６．　８．　９．
１０゜ｉＬ　１９．２０．２Ｌ　２２．２３．２５およ
び２６につき、９３０°Ｃで溶体化を経て熱延板から厚
さおよび幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を採取し
、この試験片に窒化処理を施し、表面の硬さについて測
定した結果を、第２図に示す。同図から、発明鋼は窒化
特性にすぐれていることがわかる。

べきであり、そこで表１に示した試料Ｎα３，６゜１６
、１？、　１８．２３．２４．２５．２６．２８．３１
．３３および３７の被削性を評価するために、表２に示
す条件で切削試験を行った。

被削性の評価は、板厚２３ｍｍの試験片にドリルで一定
の深さの穴をあけ、１本のドリルでの穴あけが不可能と
なるまでにあけることができた穴の個数によって行った
。その結果を第３図に示すように、第５．６．７および
８発明に従う鋼の被削性が優れていることがわかる。

表２（発明の効果）この発明によれば、ＣＶＤ処理によって炭化物層を３μ
ｍ以上の厚さで形成する場合に、その基材に最適な特性
をそなえる非磁性鋼を提供でき、したがって被膜の高強
度化と耐摩耗性の向上を達成し得る。

またＣ　Ｖ　Ｄ処理後に時効処理を施すことによって母
材自身の強度を高めることが可能で、よって型締め力を
強くしても永久変形の生じない非磁性金型の作製を実現
する。

さらにＣＶＤ処理の前処理として重要な窒化による硬化
を十分に期待でき、又金型作製時に重要な被削性も向上
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は引張強さと（Ｎｂ十Ｖ）量との関係を示すグラ
フ、第２図は窒化硬さとＣｒ１ｌとの関係を示すグラフ、第
３図は各鋼材の被削性を示すグラフである。第１図Ｎｂ＋Ｖ童（ｗＤ；”）第３図５量（ｒｗｔ；ｇ）

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｃ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％及びＭｎ：１２．０〜３５．０ｗｔ％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるＣＶＤ
処理に適した非磁性金型用鋼。２、Ｃ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％及びＭｎ：１２．０〜３５．０ｗｔ％を含み、さらにＣｒ：１．０〜９．０ｗｔ％及びＡｌ：
０．５〜１．５ｗｔ％のうちの１種又は２種を含有し、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるＣＶＤ処理に適し
た非磁性金型用鋼。３、Ｃ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％及びＭｎ：１２．０〜３５．０ｗｔ％を含み、さらにＶ：０．５〜２．０ｗｔ％及びＮｂ：０
．５〜２．０ｗｔ％のうちの１種又は２種を含有し、残
部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるＣＶＤ処理に適した
非磁性金型用鋼。４、Ｃ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％及びＭｎ：１２．０〜３５．０ｗｔ％を含み、さらにＳ：０．０３〜０．３ｗｔ％、Ｐｂ：０
．０３〜０．３ｗｔ％及びＢｉ：０．００３〜０．３ｗ
ｔ％のうちの１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅ及び
不可避的不純物からなるＣＶＤ処理に適した非磁性金型
用鋼。５、Ｃ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％及びＭｎ：１２．０〜３５．０ｗｔ％を含み、さらにＣｒ：１．０〜９．０ｗｔ％及びＡｌ：
０．５〜１．５ｗｔ％のうちの１種又は２種とＶ：０．
５〜２．０ｗｔ％及びＮｂ：０．５〜２．０ｗｔ％のう
ちの１種又は２種とを含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不
純物からなるＣＶＤ処理に適した非磁性金型用鋼。６、Ｃ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％及びＭｎ：１２．０〜３５．０ｗｔ％を含み、さらにＣｒ：１．０〜９．０ｗｔ％及びＡｌ：
０．５〜１．５ｗｔ％のうちの１種又は２種とＳ：０．
０３〜０．３ｗｔ％、Ｐｂ：０．０３〜０．３ｗｔ％及
びＢｉ：０．０３〜０．３ｗｔ％のうちの１種又は２種
以上とを含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる
ＣＶＤ処理に適した非磁性金型用鋼。７、Ｃ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％及びＭｎ：１２．０〜３５．０ｗｔ％を含み、さらにＶ：０．５〜２．０ｗｔ％及びＮｂ：０
．５〜２．０ｗｔ％のうちの１種又は２種とＳ：０．０
３〜０．３ｗｔ％、ｐｂ：０．０３〜０．３ｗｔ％及び
Ｂｉ：０．０３〜０．３ｗｔ％のうちの１種又は２種以
上を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるＣＶ
Ｄ処理に適した非磁性金型用鋼。８、Ｃ：０．３〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ：０．１〜１．０ｗｔ％及びＭｎ：１２．０〜３５．０ｗｔ％を含み、さらにＣｒ：１．０〜９．０ｗｔ％及びＡｌ：
０．５〜１．５ｗｔ％のうちの１種又は２種とＶ：０．
５〜２．０ｗｔ％及びＮｂ：０．５〜２．０ｗｔ％のう
ちの１種又は２種とＳ：０．０３〜０．３ｗｔ％、Ｐｂ
：０．０３〜０．３ｗｔ％及びＢｉ：０．０３〜０．３
ｗｔ％のうちの１種又は２種以上とを含有し、残部Ｆｅ
及び不可避的不純物からなるＣＶＤ処理に適した非磁性
金型用鋼。