KR20040084730A - 일정한 인성을 갖는 저합금 고속 공구강 - Google Patents

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KR20040084730A
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다이도 도꾸슈꼬 가부시끼가이샤
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Abstract

열처리후의 특성 분산이 적고 생성물의 크기에 관계없이 일정한 인성을 나타내는 향상된 저합금 고속 공구강이 개시되어 있다. 상기 강철은 C: 0.50-0.75중량%, Si: 0.02-2.00 중량%, Mn: 0.1-3.0 중량%, P: 0.050 중량% 이하, S: 0.010중량% 이하, Cr: 5.0-6.0 중량%, W: 0.5-2.0 중량%, V: 0.70-1.25중량%, Al: 0.1 중량% 이하, O: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.04중량% 이하 및 잔여분의 Fe로 구성된다. 상기 강철에서 [Mo + 0.5W](Mo-eq.)은 2.5-5.0중량%이고, Mo-eq./V는 2-4 이다. 어닐링된 상태에서 상기 강철은 [MC+M6C]-형 및/또는 M23C6(M7C3)-형의 카바이드를 함유하며 1100-1200℃의 온도로부터 급냉시킨 후 실질적으로 잔류 카바이드를 함유하지 않거나 함유하더라도 거의 모든 카바이드가 MC-형이다.

Description

일정한 인성을 갖는 저합금 고속 공구강{Low alloy high speed tool steel having constant toughness}
본 발명은 소위 "매트릭스형 고속 강철"로 불리는 고속 공구강에 관한 것이다. 본 발명은 열처리후의 특성 분산이 적고 고 인성을 언제나 얻을 수 있는 상기 종류의 강철을 제공한다.
열간가공 및 금속가공 금형에 사용된 주조금형 및 압착성형 금형 및 냉간가공에 사용된 롤성형 금형은 고 강도의 금형재인 매트릭스형 고속 강철로 제조되는 것이 일반적이었다. 매트릭스형 고속 강철의 예는 M50, M52 등으로, AISI에 의해표준화되어 있다. 일본에서는 카바이드 형성양을 감소시키고 또 인성을 향상시키기 위하여, SKH51과 같은 고속 강철을 기본 합금으로 사용하고 또 탄소, 몰리브덴 및 텅스텐의 함량을 적게하는 것이 제안되어 있었다 (일본 특공소 50-1060호 및 특공소 61-21334호).
그러나, 상기 공지된 재료가 냉간 금속가공의 금형으로 사용된 경우, 금형에 매우 강한 응력이 국소적으로 제기되었고, 그에 따라 몰드는 제 수명대로 견디지 못하고 사용 초기에 쉽게 부서질 수 있다는 것이 밝혀졌다. 온화한 주조를 위한 금형의 경우에서도, 가공온도는 더 우수한 품질을 갖는 생성물을 얻도록 제어되므로, 고 하중이 주조 금형상에 가해질 수 있다. 이들 조건하에서, 통상의 재료를 사용할 때 금형 수명이 일정하지 않을 수 있는 것이 현재 실정이다.
본 발명자는 현재 기술 상태를 돌파하여 해결책을 찾으려 하였다. 본 발명자는 발달의 초기에 다음과 같은 것을 고려하였다. 첫째, 고경도 상태로 사용되는 공구의 급격한 파괴를 억제하고 일정한 긴 수명을 보장하기 위하여, 문제해결의 출발점일 수 있는 거친 카바이드의 형성을 방지시킬 필요가 있으므로, 합금은 거친 카바이드의 형성가능성이 적게되도록 설계되어야한다. 이어 본 발명자는 현재 기술하에서, 급냉 온도 범위를 10℃ 정도로 좁게 제어하지 않고는, 열처리후의 강철의 경도를 보장하기 어려울 것이라고 기재하였다. 이러한 제어는 실제 작업시 실시하기가 쉽지 않으므로, 생성 공구의 특성은 넓은 분산을 갖는다. 이 문제에 대한 해결책은 다양한 열처리 온도에서도 카바이드의 고용액 거동 변화를 적게 만드는 것이라 본 발명자는 추정하고 있다. 또한, 급냉시 냉각방식(또는 냉각 속도)에 의해경도와 인성이 크게 변화되기 때문에, 생성물의 특성이 생성물의 크기에 따라 달라지는 것을 피할 수 없다. 이런 점에서 본 발명자들의 결론은 냉각속도가 다양하더라도 일정한 특성을 나타내는 합금 조성물 제공을 목적으로 하였다.
상술한 분석을 기초로 하여, 본 발명자들은 다음 사항을 선택하였다:
1) 거친 카바이드의 형성을 감소시키기 위하여, 고화시킬 때 존재하는 거친 카바이드가 주로 VC로된 MC-형 카바이드인 점에서, 바나듐의 함량을 감소시키고 강철을 충분히 침지(예컨대 1200℃ 이상의 온도에서 10시간 이상 동안 유지시키는)시키는 것이 효과적일 것이다.
2) 열처리 온도에 대한 감도를 낮추기 위하여, 평형 상태에서 구조를 γ+MC-상 또는 γ-단일 상으로 만드는 것에 의해 통상적인 급냉 온도 범위(1100℃ 내지 1200℃)에서 탄소 용액의 급격한 변화를 피하는 것이 효과적이다. 이를 위하여, Mo- 및 W-함량을 성분의 균형으로 적합하게 제어하는 것이 필수적이다.
발명의 요지
본 발명의 목적은 상술한 본 발명자의 분석과 선택을 기초로 하여, 열처리후 금속 특성의 분산이 적고 생성물의 크기에 상관없이 일정한 높은 인성을 얻을 수 있도록 "매트릭스형 고속 강철"의 카테고리에 있는 고속 공구강을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 상기 목적을 달성하는 저합금 고속 공구강은 주로 기본적 합금 조성으로서 C: 0.50-0.75중량%, Si: 0.02-2.00 중량%, Mn: 0.1-3.0 중량%, P:0.050 중량% 이하, S: 0.010중량% 이하, Cr: 5.0-6.0 중량%, W: 0.5-2.0 중량%, V: 0.70-1.25중량%, Al: 0.1 중량% 이하, O: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.04중량% 이하 및 잔여분의 Fe로 구성되며, 단 [Mo + 0.5W](Mo-당량, 이후 "Mo-eq."로 칭함)은 2.5-5.0중량%이고 Mo-eq./V는 2-4 이고 또 어닐링된 상태에서 [MC+M6C]-형 및/또는 M23C6(M7C3)-형의 카바이드를 함유하며 1100-1200℃의 온도로부터 급냉시킨 후 실질적으로 카바이드가 잔류하지 않거나, 함유하더라도 거의 모든 카바이드가 MC-형이다.
도 1은 카바이드의 선택적 공격처리된 하기 기재한 실시예 1에서 제조한 대조 실시예 번호 A 강철의 미세구조 사진이다.
도 2는 카바이드의 선택적 부식처리된 하기 기재한 실시예에서 제조된 작용 실시예 2 강철의 현미경 사진이다.
도 3은 경도치 및 샤피 충격치 간의 관계를 표시함으로써 제조한 본 발명의 실시예의 데이터를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 강철을 공지된 강철과 비교하면 일본 특공소 50-10808호 및 일본 특개소 61-213349호에 기재된 상술한 공지 기술에 있어서, 통상의 고속 강철의 C, Mo 및 W의 함량 감소가 적합한 함량의 Cr를 선택하지 않고도 실시될 수 있고 또 본 발명의 강철내의 Cr-함량의 적합한 선택으로 전에는 열처리될 수 없었던 거대 공구 블랭크를 열처리할 수 있게 되었다는 것을 분명히 알 수 있다. 일본 특개평 7-326739호는 대형 사이즈의 제품의 열처리 후의 특성을 일정하게 하기 위하여 Cr-함량 및 W- 및 Mo-함량 사이의 관계를 제어하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 종래 기술의 합금 조성물은 본 발명과 비교할 때 고급 합금 쪽에 존재한다.
매트릭스형 고속 강철을 침지하는 것에 의한 카바이드 분산의 향상은 제시된 바 있다(일본 특개평 4-346616호). 그러나, 합금 성분의 부가량이 다량인 경우, 침지가 완료되더라도 매트릭스에 용해된 거친 일차 결정인 카바이드를 제조하기가어려울 것이므로, 합금 조성의 선택이 중요하다. 본 발명은 합금 조성을 선택함으로써 급냉 온도의 변화시 특성의 변화를 억제하는데 성공함으로써, 통상의 급냉 온도(1100-1200℃)로 부터 급냉하는 동안 카바이드에서 실질적으로 아무런 변화가 생기지 않게된다.
본 발명의 저합금 고속 공구강에서, Si-함량은 바람직하게는 0.2-0.8중량% 이다.
본 발명의 저합금 고속 공구강은 상술한 기본적 합금 원소 이외에 아래에 나타낸 합금 원소(들) 또는 그의 조합을 추가로 더 함유할 수 있다:
I) 1개 이상의 Ni: 2.0중량% 이하, Cu: 1.0중량% 이하 및 Co: 3.0중량% 이하;
II) B: 0.01중량% 이하; 및
III) Nb: 0.1중량% 이하, 이 경우 Mo-eq./(V+5Nb)는 2-4 범위이어야한다.
이하는 필수 원소 및 임의 원소 양쪽에 대하여 상기 정의한 바와 같은 합금 조성을 선택하는 이유를 상기 순서로 설명한다.
C: 0.50-0.75중량%
탄소는 공구에 경도와 내마모성을 제공하는 중요한 성분이다. 냉간주조용 공구 또는 열간주조용 공구의 재료에 요구되는 최저 강도를 얻기 위하여, 적어도 0.50중량%의 탄소를 부가할 필요가 있다. 과량의 C 부가는 거친 카바이드 입자 형성을 초래할 것이고 그 결과, 공구의 인성은 낮아 질 것이다. 따라서, 부가량은 0.75중량%를 초과하지 않아야 한다.
Si: 0.02-2.00중량%, 바람직하게는 0.20-0.80중량%
실리콘은 강철의 탈산제로서 필요하며 또한 담금질에 의해 내연화성을 향상시키기 위한 원소로서 유용하다. 그러나, 너무 많은 Si는 기계성을 현저하게 저하시키고 또 분리를 증진시키는 것에 의해 인성 저하를 초래한다. 이들 이유로 인하여 Si의 하한은 0.02중량%로 설정되며 또 상한은 2.00중량%로 설정된다. 바람직한 범위는 0.20-0.80중량% 이다.
Mn: 0.1-3.0중량%
망간은 합금의 경화능 및 경도를 보장하는데 필요하며 또 상기 공구강에 불가피하게 함유되는 황에 의해 유발되는 열간가공성 감소를 방지하는데 필요하다. 이들 효과를 얻기 위하여 상기 공구강에 함유된다. 이들 효과를 얻기 위하여 0.1중량% 이상의 Mn의 부가가 필요하다. 다량의 Mn의 부가는 가공성 저하를 초래하며 따라서 하한은 3.0중량%로 설정된다.
Cr: 5.0-6.0중량%
크롬은 어닐링된 조건하에서 주로 Cr-카바이드를 형성하며, 이것은 급냉하는 동안 매트릭스에 용해된다. 부가량이 너무 적으면 충분한 경화능이 보장될 수 없기 때문에, Cr의 하한은 5.0중량%로 설정된다. 한편, 너무 많이 부가되면 Cr-계 카바이드가 잔류하게 되어, 열처리후의 경도의 안정성에 나쁜 영향을 준다. 따라서 Cr의 상항은 6.0중량%로 설정된다. 본 발명에서 좁은 범위 5.0-6.0중량%로 Cr-함량을 선택하면 경화능을 보장할 수 있을 뿐만 아니라 통상의 급냉 조건(1100-1200℃)하에서 거의 모두가 매트릭스에 용해되는 Cr-카바이드를 초래할 수 있다.
V: 0.70-1.25중량%
바나듐은 MC-형 카바이드를 형성하며, 이것은 급냉하는 동안 공구강에 잔류하여 매트릭스를 강화시키고 내마모성을 향상시킨다. 부가량이 0.70중량% 이상이 아니면 이러한 장점은 충분히 얻을 수 없다. 그러나, 부가량이 너무 많으면, 모든 안정한 MC-형 카바이드가 매트릭스에 용해되는 것이 아니라 대형 부분은 잔존하게 되고 잔류된 카바이드는 강철의 인성을 손상시킨다. 따라서 V의 상한은 1.25중량%로 설정된다.
W: 0.5-2.0중량%, 및 [Mo+0.5W] (Mo-eq.): 2.5-5.0
몰리브덴과 텅스텐은 급냉-및-담금질시 미세 카바이드로서 석출되며 카바이드는 공구의 고온 강도를 향상시키는 효과를 갖는 매트릭스로 존재한다. 고온 강도의 증가를 위하여 Mo+0.5W 식으로 표시되는 Mo-eq.로 2.5중량% 이상 양의 Mo 및 W를 부가하는 것이 필요하다. 너무 많은 양의 부가는 매트릭스중에 거친 카바이드의 형성과 인성의 저하를 초래한다. Mo-eq.로 5중량%가 W-함량의 상한이다. W 및 Mo를 비교하면, W는 매트릭스에 용해되는 것에 의해 Mo에 비하여 고온강도에 더 많은 공헌을 제공하므로, 소량의 W부가가 더 큰 효과를 유발한다. 이것은 최소량의 W-부가가 0.5중량%로 설정되는 이유이다. 그러나 W는 M6C-형 카바이드를 형성하며, 이것은 Mo의 그것과 비교하여 더 안정하다. 다량의 W를 부가하면 카바이드는 급냉 온도에서 매트릭스에 충분하게 용해되지 않을 것이다. 따라서, W-부가의 상한 2.0중량%는 충분한 카바이드 고용액에 대한 한도로 설정된다.
P: 0.50중량% 이하, S: 0.010중량% 이하
인은 강철의 인성 및 열체크 특성을 저하시키는 원소이다. 가능한한 강철의 상기 함량을 감소시키는 것이 바람직하다. 0.050중량% 이하의 P가 허용되며, 0.010중량% 이하가 바람직하다. 황은 인성 및 열체크 특성을 저하시키는 원소이므로, 더 소량이 바람직하다. 그러나, 특정 양의 S는 불가피하다. 허용되는 한도는 0.010중량% 이다.
Al: 0.1중량% 이하
알루미늄은 상기 종류의 강철의 제조시 탈산제로서 사용된다. 다량의 Al이 부가되면, 알루미늄은 강철에 산화물(Al2O3-계) 봉입물 형태로 존재하며 현저하게 인성을 감소시킨다. 따라서, 그 하한은 0.1중량%로 설정된다.
O: 0.01중량% 이하
산소는 강철 제조시 용융 분위기로 부터 필연적으로 생기며 용융된 강철에 용해된다. 과량이 함유되면, Si 및 Al과 조합된 것과 같은 산화물이 형성되며 그 결과 강철의 인성은 아주 낮을 것이다. 상한은 0, 0.01중량%로 설정된다.
N: 0.04중량% 이하
질소는 또한 용융된 강철에 필연적으로 용해되어 강철중에서 V와 조합되어 질화물을 형성한다. 다량의 N이 함유된 경우 거친 질화물이 형성되며 강철의 인성이 감소된다. 상한으로서 0.04중량%가 설정된다.
Mo-eq./V: 2-4
상기 정의된 합금 조성의 필요조건에 의해, Mo-eq./V의 조절은 MC+M6C+M23C6(M7C3)형의 카바이드를 함유하는 것에서 카바이드를 실질적으로 함유하지 않거나 함유하더라도 급냉(1100-1200℃)후 거의 모든 것이 MC-형의 카바이드인 것으로 어닐링하여 계를 변경하는 것에 의해 열처리 후 일정한 특성(경도 및 인성)을 갖는 고속 공구강을 얻을 수 있다.
1개 이상의 Ni: 2.0중량% 이하, Cu: 1.0중량% 이하 및 Co: 3.0중량% 이하
니켈, 구리 및 코발트에서 공통적인 효과는 매트릭스를 강화시킨다. 이 밖에, Ni는 경화능 향상에 공헌한다. Ni 및 Co에 대하여 너무 많은 양을 부가하면 가공성이 감소되며, Cu에 관해서 너무 많은 양을 부가하면 인성이 감소된다. 적합한 부가량을 Ni의 경우 2.0중량% 이하, Cu의 경우 1.0중량% 이하 및 Co의 경우 3.0중량% 이하로 선택하는 것이 바람직하다.
B: 0.01중량% 이하
붕소는 강철의 경화능을 향상시키기는 유용하며 필요시 B를 부가하는 것이 바람직하다. 과량의 B의 부가는 N과의 조합에 의한 봉입체의 형성을 초래한다. 따라서 상한은 0.01중량%로 설정된다.
Nb: 0.1중량% 이하
니오븀은 V 카바이드 보다 훨씬 더 안정한 MC-형 카바이드를 형성하는 원소로서, V의 일부는 Nb로 치환될 수 있다. Nb-카바이드의 더 높은 안정성으로 인하여, 다량의 Nb의 부가로 부터 생긴 거친 카바이드는 사라지지 않고 인성을 손상시킨다. 따라서, Nb의 부가량은 0.1중량%로 제한된다. Nb를 부가하는 경우, 상기 식 "Mo-eq./V"는 "Mo-eq./(V+5Nb)"로 읽어져야한다.
본 발명에 따른 저합금 고속 공구강은 특정 저합금 조성을 선택하고 또 상기 계가 어닐링 상태에서 MC+M6C+M23C6(M7C3)형의 카바이드를 함유하고 1100-1200℃에서 급냉시킨 후 실질적으로 카바이드를 함유하지 않도록 조정하는 것을 기초로 하고 있다. 카바이드를 함유하더라도, 거의 모든 카바이드가 MC-형이다. 본 발명은 다음과 같은 이점을 갖는다:
1) 열처리 온도의 변화에 따른 카바이드의 용액 특성의 변동은 온화하므로, 급냉 온도가 좁은 범위에서 제어되지 않더라도 열처리 후 강철의 경도를 보장할 수 있다; 및
2) 급냉시 냉각방식에 따라 냉각 비율이 다양하더라도 일정한 급냉 특성을 얻을 수 있고, 그 결과, 생성물 강철의 경도 및 인성은 많이 변동되지 않는다. 이로 인하여 생성물 강철의 크기 및 안정하고 높은 인성에 따라 급냉 특성의 분산이 적은 이점을 초래한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 "매트릭스형 고속 강철"의 분류의 일정한 인성을 갖는 고속 공구강 생성물을 제공한다.
실시예
하기 표 1에 나타낸 합금 조성을 갖는 본 발명의 강철 및 대조용 강철을 150 kg 용량의 진공 유도 노(furnace)에서 제조하였다. 대조용 강철은 통상적으로 사용되는 고경도 매트릭스형 고속 강철 및 고속 공구강(JIS-SKH51)이다. 주괴로 캐스팅된 강철을 (1230℃에서 10시간 또는 그 이상) 침지시키고 주조시켰다. 주조비율 8S로 열간가공된 주조된 재료를 다음 특성 측정에 처리하였다.
결과를 하기 표 2에 나타낸다.
[잔류 카바이드의 상태]
대조용 강철 번호 A 및 본 발명의 강철 번호 2를 선택하고 Cr2O3-전기분해 부식에 의해 MC-형 카바이드 및 M2C-형 카바이드의 선택적 공격후 미세구조 관찰을 실시하였다. 도 1은 대조용 강철 번호 A의 미세구조를 도시하고, 도 1에서는 다량의 거친 카바이드가 잔류하지만, 도 2에서는 거친 카바이드 입자의 양이 적으며 그 대신 미세한 카바이드 입자가 분산되었다.
[열처리 후 경도]
잔류 카바이드의 유형이 예컨대 MC+M6C에서 MC 단일상으로 변경되는 경향이 있으면, 강철에 용해된 카바이드의 양은 급냉온도의 적은 차이에 의해서도 변동되는 문제가 공지되어 있어, 일정한 경도 및 인성을 얻기가 곤란하다. 이를 기초로 하여, 통상의 급냉 작업의 하한 및 상한으로 여겨지는 1100℃ 및 1200℃에서 급냉시킨 후 잔류하는 카바이드의 형태를 대조하는 것에 의해 열처리후의 경도의 안정성을 조사하였다.
결과를 하기 표 2에 나타낸다. 본 발명의 강철은 1100℃로 부터 급냉에 의해 MC-형 카바이드만을 함유하였고, 거의 모든 카바이드는 1200℃로부터 급냉에 의해 사라졌다. 대조용 강철은 1100℃로부터 급냉에 의해 [MC+M6C]-형 카바이드를 함유하였고, 1200℃로부터 급냉시킨 경우, 변화가 다양하였는데, 일부 강철은 MC-형 카바이드를 함유하거나 카바이드를 함유하지 않았고, 또 다른 강철은 본 발명의 강철과 유사한 변화를 나타냈다.
[열처리시 냉각속도에 따른 열처리후의 경도]
냉각속도가 달라지더라도 일정한 특성을 얻을 수 있는지 여부를 조사하기 위하여, 2개 방식의 급냉, 즉 오일-급냉(표 2에서 "O·Q."로 약칭됨) 및 제어되는 급냉(30℃/분의 냉각속도, "C·Q."로 약칭)을 선택하고 냉각 차로 기인한 경도치를 비교하였다.
표 2는 급냉-및-담금질의 온도와 함께, O.Q. 및 C.Q.로 표시한 경도를 나타낸다. 급냉방식에 따라 열처리후의 경도 차이를 분명히 나타내기 위하여, 경도 차이를 "ΔHRC"로 나타낸다. 본 발명의 강철에서 경도 감소는 HRC로 0.5 포인트 이하이다. 한편, 대조용 강철의 경우, 1포인트 이상의 감소가 관찰되므로, 열처리후의 경도는 일정하지 않다고 결론지을 수 있다.
[열처리에 관한 일정한 인성 및 구조의 보증]
각 강철에 대하여 표 2에 나타낸 급냉온도 및 담금질 온도의 열처리에 의해 시편을 제조하였다. 이들을 3개 샘플(n=3)을 사용하여 10R-샤피 충격 시험처리하고 얻은 값을 평균하여 인성을 측정하였다. 열처리 후의 경도와 인성의 관계를 조사하고 통상의 강철의 값과 비교하였다. 결과를 도 3의 그래프에 나타낸다. 이그래프로부터 본 발명의 강철의 인성이 대조용 강철의 인성에 비하여 일반적으로 더 높은 것을 분명히 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 열처리후의 특성 분산이 적고 생성물의 크기에 관계없이 일정한 인성을 나타내는 향상된 저합금 고속 공구강이 제공된다.

Claims (9)

  1. C: 0.50-0.75중량%, Si: 0.02-2.00 중량%, Mn: 0.1-3.0 중량%, P: 0.050 중량% 이하, S: 0.010중량% 이하, Cr: 5.0-6.0 중량%, W: 0.5-2.0 중량%, V: 0.70-1.25중량%, Al: 0.1 중량% 이하, O: 0.01 중량% 이하 및 N: 0.04중량% 이하 및 잔여분의 Fe로 구성되며, 단 [Mo + 0.5W](Mo-eq.)은 2.5-5.0중량%이고 Mo-eq./V는 2-4 이고 또 어닐링된 상태에서 [MC+M6C]-형 및/또는 M23C6(M7C3)-형의 카바이드를 함유하며 1100-1200℃의 온도로부터 급냉시킨 후 실질적으로 카바이드가 잔류하지 않거나 거의 모든 카바이드가 MC-형인 저합금 고속 공구강.
  2. 제 1항에 있어서, Si-함량은 0.2-0.8중량%인 저합금 고속 공구강.
  3. 제 1항에 있어서, 강철은 또한 Ni: 2.0중량% 이하, Cu: 1.0중량% 이하 및 Co: 3.0중량% 이하로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 함유하는 저합금 고속 공구강.
  4. 제 1항에 있어서, 강철은 또한 B: 0.01중량% 이하를 더 함유하는 저합금 고속 공구강.
  5. 제 1항에 있어서, 강철은 또한 Nb: 0.1중량% 이하를 더 함유하며 또 Mo-eq./(V+5Nb)가 2-4인 저합금 고속 공구강.
  6. 제 1항에 있어서, 강철은 또한 Ni: 2.0중량% 이하, Cu: 1.0중량% 이하 및 Co: 3.0중량% 이하 및 B: 0.01중량% 이하로 구성된 군으로부터 선택된 한개 이상을 더 함유하는 저합금 고속 공구강.
  7. 제 1항에 있어서, 강철은 또한 Ni: 2.0중량% 이하, Cu: 1.0중량% 이하 및 Co: 3.0중량% 이하 및 Nb: 0.1중량% 이하로 구성된 군으로부터 선택된 한개 이상을 더 함유하고 또 Mo-eq./(V+5Nb)가 2-4인 저합금 고속 공구강.
  8. 제 1항에 있어서, 강철은 또한 B: 0.01중량% 이하 및 Nb: 0.1중량% 이하를 더 함유하고 또 Mo-eq./(V+5Nb)가 2-4인 저합금 고속 공구강.
  9. 제 1항에 있어서, 강철은 Ni: 2.0중량% 이하, Cu: 1.0중량% 이하 및 Co: 3.0중량% 이하, B: 0.01중량% 이하 및 Nb: 0.1중량% 이하로 구성된 군으로부터 선택된 한개 이상을 더 함유하며 또 Mo-eq./(V+5Nb)가 2-4인 저합금 고속 공구강.
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4738912B2 (ja) * 2005-06-29 2011-08-03 山陽特殊製鋼株式会社 窒化処理に適したマトリックスハイス鋼
CN100374609C (zh) * 2006-01-25 2008-03-12 周向儒 铬钢系高速钢及其热处理工艺
BRPI0601679B1 (pt) * 2006-04-24 2014-11-11 Villares Metals Sa Aço rápido para lâminas de serra
AT504331B8 (de) * 2006-10-27 2008-09-15 Boehler Edelstahl Stahllegierung für spanabhebende werkzeuge
JP5143531B2 (ja) * 2007-11-13 2013-02-13 株式会社神戸製鋼所 冷間金型用鋼および金型
AT509598B1 (de) 2010-10-18 2011-10-15 Boehler Edelstahl Gmbh & Co Kg Verfahren zur herstellung von werkzeugen aus legiertem stahl und werkzeuge insbesondere zur spanabhebenden bearbeitung von metallen
JP2012148295A (ja) * 2011-01-18 2012-08-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度管の製造方法
JP6083014B2 (ja) * 2012-04-02 2017-02-22 山陽特殊製鋼株式会社 高強度マトリックスハイス
KR102060468B1 (ko) * 2013-03-08 2019-12-30 엘지전자 주식회사 베인 펌프
WO2015045528A1 (ja) * 2013-09-27 2015-04-02 日立金属株式会社 高速度工具鋼およびその製造方法
CN103866200B (zh) * 2013-10-28 2015-02-25 娄底市鸿亿新型耐磨材料厂（普通合伙） 一种高硼高速钢组合轧辊及其制造方法
CN103589960A (zh) * 2013-11-04 2014-02-19 虞伟财 一种电锯锯条用工具钢
SE537923C2 (sv) * 2013-12-02 2015-11-24 Stållegering och komponent innefattande en sådan stållegering
ES2828977T3 (es) * 2015-06-22 2021-05-28 Hitachi Metals Ltd Método para producir material de acero para herramientas de alta velocidad, método para producir un producto de acero para herramientas de alta velocidad y un producto de acero para herramientas de alta velocidad
JP6925781B2 (ja) * 2016-03-03 2021-08-25 山陽特殊製鋼株式会社 優れた高温強度および靱性を有する熱間工具鋼
CN105937015A (zh) * 2016-06-07 2016-09-14 江苏百德特种合金有限公司 一种高强螺栓及其制备方法
FR3052789B1 (fr) 2016-06-17 2018-07-13 Aubert & Duval Composition d'acier
CN107177800A (zh) * 2017-05-14 2017-09-19 合肥鼎鑫模具有限公司 一种数控铣床铣刀用高速工具钢及其制造方法
CN114908301B (zh) * 2019-03-01 2023-06-09 育材堂（苏州）材料科技有限公司 热作模具钢、其热处理方法及热作模具
CN110284064B (zh) * 2019-07-18 2021-08-31 西华大学 一种高强度含硼钢及其制备方法
CN110306122B (zh) * 2019-08-06 2021-05-11 鄱阳县黑金刚钓具有限责任公司 一种新型高强度材料鱼钩
CN110964986B (zh) * 2019-12-12 2021-04-20 西安交通大学 一种硅铝铬轧辊抗高温氧化高硼高速钢
CN111172471B (zh) * 2020-02-18 2021-02-26 北京科技大学 一种冰球冰刀材料的制备方法
SE544123C2 (en) * 2020-06-12 2022-01-04 Uddeholms Ab Hot work tool steel
CN116516259A (zh) * 2023-06-02 2023-08-01 丹阳市曙光新材料科技有限公司 一种含钴低合金高速钢麻花钻及其制备方法
CN117051333B (zh) * 2023-10-12 2024-01-23 山西同航特钢有限公司 一种锻钢支承辊及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5010808A (ko) 1973-05-19 1975-02-04
JPS61213349A (ja) 1985-03-16 1986-09-22 Daido Steel Co Ltd 合金工具鋼
CN1014081B (zh) * 1990-07-03 1991-09-25 冶金工业部钢铁研究总院 低合金高性能高速钢
JPH04346616A (ja) 1991-05-21 1992-12-02 Daido Steel Co Ltd 高靱性工具鋼の製造方法
US5458703A (en) * 1991-06-22 1995-10-17 Nippon Koshuha Steel Co., Ltd. Tool steel production method
US5453703A (en) * 1993-11-29 1995-09-26 Semitest Inc. Method for determining the minority carrier surface recombination lifetime constant (ts of a specimen of semiconductor material
JPH07316739A (ja) 1994-05-20 1995-12-05 Daido Steel Co Ltd 冷間工具鋼
JPH10273756A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Daido Steel Co Ltd 鋳物製冷間工具およびその製造方法
JPH11131197A (ja) 1997-10-28 1999-05-18 Daido Steel Co Ltd バルブシート等用のＦｅ基焼結合金
JP2005206913A (ja) * 2004-01-26 2005-08-04 Daido Steel Co Ltd 合金工具鋼

Also Published As

Publication number Publication date
US20040187972A1 (en) 2004-09-30
US7695576B2 (en) 2010-04-13
CN1570181A (zh) 2005-01-26
CN100355930C (zh) 2007-12-19
US20060180249A1 (en) 2006-08-17
TW200504228A (en) 2005-02-01
JP2004285444A (ja) 2004-10-14

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