JP2002543290A

JP2002543290A - スチール冷間加工工具、その用途と製造

Info

Publication number: JP2002543290A
Application number: JP2000615422A
Authority: JP
Inventors: オッドサンドベルイ、; ブーリーデル、
Original assignee: Uddeholms AB
Current assignee: Uddeholms AB
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2002-12-17
Also published as: WO2000066801A1; US6837945B1; ATE280249T1; SE9901554L; EP1194604A1; CN1108395C; DE60015130D1; AU4789800A; CN1348507A; CA2369298A1; SE514226C2; CZ20013818A3; KR20020012556A; EP1194604B1; SE9901554D0

Abstract

(57)【要約】本発明は、重量％で１．２〜２．５Ｃ；ｍａｘ１．０％の量で存在できるアルミニウムによって一部置換できる０．８〜２．０Ｓｉ；０．１〜１．５Ｍｎ；０．５〜１．５Ｃｒ；１．２〜５．０（Ｖ＋Ｎｂ／２），但しＮｂはｍａｘ１．０；バランス：鉄及び通常量の不純物を含む化学組成と，４〜１２容積％のＭＣ−カーバイドを含む微細構造とを有する合金からなるスチール物品に関する。このスチール物品は、冷間加工工具、特に管の冷間圧延用のピルガーロールの製造に使用できる。本発明はまた、このスチール製品の製造方法にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明はスチール物品、その冷間加工工具製造への使用、ならびに該物品の製
造方法に関する。

【０００２】（背景技術）冷間加工スチール用の材料、特にある特定用途の材料に強い需要があがってい
る。この需要は差当って市販されている材料によっては十分に満足させられない
。これは研磨摩耗が支配的な問題であり、同時に物体として充分な靭性を持つ必
要がある場合の用途について特に然りである。この種の用途はステンレス鋼の冷
間圧延のためのロール用、特に本発明が特別に開発した用途であるステンレス管
製造のためのロール用である。しかしながら、本発明はさらに他のタイプの冷間
加工鋼、例えば冷間押出し、粉末圧縮及び深絞り用工具にも適用できる。

【０００３】今日、ステンレス管のピルガー圧延用ロールに使用されているスチールの種類
は、商標名ＳＲ１８５５で知られており、その称呼組成は０．９６Ｃ，１．５
０Ｓｉ，０．８０Ｍｎ，１．０Ｃｒ及びバランスの鉄及び通常量の不純物で
ある。このスチールは、ステンレス管製造用のピルガーロールのような製品に十
分な靭性を与える。しかしながら、慣用法で製造されるスチールはＭ₃Ｃ−型の
大きな粒子大きさのカーバイドが原因で耐摩耗性が不十分でありまた表面も良く
ない。ピルガーロール用に試験されている他のスチールは粉末冶金法で製造され
、ＶＡＮＡＤＩＳ４（登録商標名）で知られている、称呼組成が１．５Ｃ，１
．０Ｓｉ，０．４Ｍｎ，８．０Ｃｒ，１．５Ｍｎ，４．０Ｖ，バランス
が鉄と通常量の不純物であるスチールである。標準化された熱間加工スチールＳ
Ｓ２２４２もまたピルガーロール用に使用されている。このスチールは称呼組成
が０．３９Ｃ，１．０Ｓｉ，０．４Ｍｏ，５．２Ｃｒ，１．４Ｍｎ０
．９Ｖ，バランスが鉄及び通常量の不純物である。さらに、規格化された高速度
鋼Ｍ１、及び称呼組成が１．２８Ｃ，４．４Ｃｒ，５．０Ｍｏ，６．４Ｗ
，３．１Ｖ，通常量のＭｎ，Ｓｉ，及び不可避不純物である、市販の粉末冶金
法で製造した高速度鋼ＶＡＮＡＤＩＳ２３（登録商標名）も使用される。最後に
述べたスチールは非常に良好な耐摩耗性を有するが、製品に十分な靭性を与えな
い。加うるに、これらのスチールはその合金元素の含有量が高いため及び／又は
粉末冶金法による製造のために比較的高価である。

【０００４】（発明の開示）本発明の目的は、ステンレス管のピルガー圧延用の冷間加工ロール用材料を提
供することであるが、さらには他の冷間加工用途にも使用でき、製品の十分な靭
性とともに非常に良好な耐摩耗性、特に非常に良好な耐研磨摩耗性とを併せ持つ
材料を提供することである。これは、本発明の特徴であるスチールの化学組成と
、慣用法でもなく（慣用のインゴット製造及び／又は連続鋳造において冷却方法
が遅いために生じる望ましくない大粒子のカーバイドの生成を回避するため）、
又は製品の所望の耐摩耗性を達成するための極めて小粒子のカーバイドを与える
粉末冶金法でもない製造技術との組合せによって達成することができる。

【０００５】本発明のスチールの化学組成は添付特許請求の範囲に記載されているが、以下
にさらに詳しく説明する。

【０００６】本発明にしたがう物品のスチールの構造は、焼入れ及び焼戻し後実質的に焼戻
したマルテンサイトからなり、このマルテンサイトは、固化過程中に析出する４
−１２容積％のＭＣ−型カーバイドを含み、このカーバイドの８０容積％以上、
好ましくは９０容積％以上は１μｍを超えるが２０μｍ未満の大きさ（サイズ）
を有している。

【０００７】上述のカーバイドの分散を達成するため、それ自体は既知の幾つかの技術を用
いることができる。第１に、ＯＳＰＲＥＹ法の名でも知られているいわゆる噴霧
形成法（Spray forming technique）がすすめられる。この方法では、液滴状の
メルトが基板に当ると比較的急速に固化するが粉末製造の場合のように速やかで
なく、また慣用のインゴット製造又は連続鋳造の場合のようにはゆっくり固化し
ないという事実によって連続的に製造されるインゴットの成長する端に向けて液
滴状のメルトが噴霧て鋳造が連続的に確立される。この技術を用いることにより
、上述の析出したＭＣ−カーバイドは、特に前記大きさ範囲の１−２０μｍのう
ちの実質的に小さい方の大きさ、詳しくは１−１０μｍの範囲内、典型的には２
−１０μｍの範囲内の大きさを得ることとなろう。

【０００８】有用なもう一つの技術は、特に大きな寸法、すなわち直径が３５０〜６００ｍ
ｍの製品を製造するためのＥＳＲ−再熔融（Electro Slag Remelting）法である
。この技術を用いることにより、上述の析出ＭＣ−カーバイドは前記大きさの範
囲の１−２０μｍの実質的に大きい方の大きさ、詳しくは３−２０μｍの範囲内
、典型的には５−２０μｍ範囲内の大きさを得ることとなろう。

【０００９】スチール中の各種合金元素に関しては、以下が適用される。

【００１０】炭素は、一方では、バナジウム及び恐らく存在するニオビウムと一緒に４〜１
２容積％のＭＣ−カーバイド（ここでＭは実質的にバナジウムである）を生成さ
せるため、他方では、スチールのマトリックスの固溶体中に０．８−１．１％、
好ましくは０．９−１．０％の量で存在させるため、スチール中に十分な量で存
在させる。スチールのマトリックス中に溶解する炭素の量は約０．９５％が適当
である。スチール中の炭素の合計量、すなわちスチールのマトリックス中に溶解
する炭素とカーバイド中に結合される炭素の合計量は１．２％以上、好ましくは
１．３％以上でなければならず、一方、炭素の最大（ｍａｘ．）含量は２．５％
、好ましくはｍａｘ．２．３％とすることができる。

【００１１】本発明の第１の望ましい実施態様によれば、合計量が６−１２、好ましくは７
−１０容積％に達するＭＣ−カーバイド（バナジウムの一部は２倍量のニオビウ
ムによって置換され得る）を与えるため、スチールは１．７−２．０の炭素、好
ましくは１．７５−１．９の炭素、称呼では約１．８の炭素を、称呼で約３．６
のバナジウムと共に含んでいる。

【００１２】第２の望ましい実施態様によれば、スチール中に４−８、好ましくは４−６容
積％のＭＣ−カーバイドを与えるため、スチールは１．５−１．８、好ましくは
１．５５−１．７、好適には称呼で約１．６の炭素を、称呼で約２．３のバナジ
ウム（一部は２倍量のニオビウムで置換され得る）と一緒に含んでいる。

【００１３】アルミニウムによって一部置換され得るシリコンは、存在する可能性のあるア
ルミニウムと一緒で合計量で０．８−２％、好ましくは１．２−１．８％、最も
好適には１．３−１．７％、又は約１．５％の称呼含有量として存在させる。こ
れはスチール中の炭素活性を増加させて、その結果シリコンの含量が高過ぎる時
の溶解焼入れによる脆性の問題を起させずに十分な硬度のスチールを得るのに役
立たせるためである。しかしながら、アルミニウムの含有量は１．０％を超えて
はならない。好ましくは、スチールはｍａｘ．０．１％を超えてＡｌを含まな
い。

【００１４】マンガンとクロムは、スチールに十分な焼入れ性を付与するためスチール中に
十分な量で存在させる。マンガンにはまた残渣量の硫黄を固定する働らきがあり
、硫化マンガンを生成することによりスチール中に低濃度で存在できる。それ故
マンガンは０．１−１．５％、好ましくは少くとも０．２％の量で存在させる。
最も好適な含有量は０．４−１．２％、最も好適には０．７−１．１％範囲にあ
る。マンガンの称呼含量は約０．８％である。

【００１５】クロムは、スチールの使用目的に適合する焼入れ性を付与するためスチール中
にマンガンと一緒に存在させる。これに関連して焼入れ性とは焼入れされる物体
中に焼入れが多少なりとも深く浸透する能力を意味する。焼入れしようとする物
体の焼入れ性は、該物体の表面域では焼入れと焼戻し後５８−６２ＨＲＣに達す
る硬度が得られ、一方物体の中心部又は表面から３０ｍｍの深さ又はそれより深
いところでは焼入れ及び焼戻し後に４０ＨＲＣを超えない硬度が得られるように
物体の表面からある一定深さまでは十分でなければならない。これを達成するた
め、クロムの含量は０．５−１．５％、好ましくは０．７−１．３％、最も好適
には０．９−１．１５％とする。クロムの称呼組成は約１．０％である。

【００１６】バナジウムはスチール中に１．２％以上、かつｍａｘ５．０％の量で存在させ
る。好ましくはバナジウムの含量は、炭素と一緒にＭＣ−カーバイドを生成させ
るため１．８−４．２％範囲とする。バナジウムは原則的にニオビウムによって
置換され得る。しかしこのためにはバナジウムと比較して２倍量のニオビウムが
必要であり、これが欠点となる。加うるに、ニオビウムはカーバイドがとがった
形となる原因を招き、さらにこれらのカーバイドの大きさが純粋のバナジウムカ
ーバイドよりも大きく、破壊又はチッピング（chipping：はつり）を起し得るの
で材料の靭性を減少させる。したがってニオビウムはｍａｘ１．０％、好ましく
はｍａｘ０．５％を超える量で存在してはならない。最も有利には、スチールは
意図的に加えたニオビウムを全く含んではならず、それ故このスチールの最も望
ましい実施態様では、スチールの製造に使用する原料からの残渣元素の形の不純
物以外は許容してはならない。

【００１７】前記第１の望ましい実施態様によれば、材料中のＭＣ−カーバイドの含量は６
−１２容積％とする。この場合バナジウムの含量は、３．２％以上でｍａｘ４．
２％まで、好ましくは３．４〜４．０％、好適にはｍａｘ３．８％とする必要が
ある。この第１の実施態様によるバナジウムの称呼含量は３．６％である。

【００１８】上述の第２の好ましく選ばれた実施態様によれば、バナジウムの含量は、１．
８％以上でｍａｘ３．０％、好適には１．９〜２．５％の範囲にする必要がある
。この場合バナジウムの称呼含量は約２．３％である。

【００１９】スチールは、上述の合金元素の他にさらに別の合金元素を大量に含む必要はな
く、また含んではならない。ある元素は、スチールの特徴に望ましからざる影響
を及ぼすのではっきりと望ましくない。これは、例えば望ましくないカーバイド
を生成させるモリブデン及びタングステンの場合である。モリブデンはまたスチ
ールの焼入れ性を強く増加させ、これは製品中に強靭な芯を与えようとする本発
明の目的の１つに相反する。それ故モリブデンとタングステンは、意図的に加え
た元素として存在してはならず、それぞれｍａｘ０．３及びｍａｘ０．６％の量
で許容され得るが、好ましくはそれぞれの量がｍａｘ０．０５％の量の不可避不
純物の量を超えて存在してはならない。

【００２０】燐はスチールの靭性を弱めないようできるだけ少なくしなければならない。ま
た硫黄は望ましくない元素であるが、靭性に対するその負の影響は、実質的に無
害の硫化マンガンを生成するマンガンによって殆んど無効にすることができる。
硫黄は、それ故、ｍａｘ０．０５％、好ましくはｍａｘ０．０２％の量で許容で
きる。ニッケルは、その焼入れ効果による別の望ましくない元素であり、それ故
０．３％を超える量、好ましくは不可避不純物の量を超える量で存在してはなら
ない。ニッケル、モリブデン及び銅の合計量は０．５％、好ましくは０．２５％
を超えてはならない。窒素はスチール中に不可避不純物として存在するが、意図
的に加える元素としては存在しない。

【００２１】コバルトは、重要でない元素としてｍａｘ１．０％の量で許容され得る。しか
し、コバルトは高価な元素であるので使用する原料からの不可避不純物の量を超
えて存在してはならない。

【００２２】本発明のスチール物品の製造においては、先ず、必要な原料をメルトし、合金
、脱酸化（desoxidation）、脱硫を調節する慣用法でメルトを調製する。次いで
、焼入れ及び焼戻しした仕上りスチール中の望ましいカーバイドの大きさ（これ
は今度はスチールの使用目的によって変る）によって異なる幾つかの考えられる
技術を用いることによってこのメルトからインゴットを作製できる。比較的小さ
いカーバイドが望ましい場合（これは少くとも８０容積％が１〜１０μｍの範囲
内、好ましくは２〜１０μｍ範囲の大きさであることを意味する）は、その商標
名ＯＳＰＲＥＹでも知られている技術のスプレー形成法が好適に用いられる。こ
の技術に関する詳細な情報は、“Metal Powder Industries Federation, Prince
ton, N.J.”により出版された“Modern Developments in Powder Metallurgy, V
ol.18-21, 1988”に A.G.Leatham らによる“The production of advanced mate
rials by means of the OSPREY process”というタイトルの論文中に見出すこと
ができる。

【００２３】代りに幾らか粗いカーバイドが望ましい場合（これは８０容積％以上が３〜２
０μｍ、好ましくは５〜２０μｍ範囲内の大きさでなければならないことを意味
している）は、ＥＳＲ−再融（Electro Slag Remelting）用の電極に適する寸法
の多数のインゴットをメルトから鋳造することができ、このあとこのインゴット
はさらに加工用のインゴットを形成させるためＥＳＲ−再融される。スプレー形
成法又はＥＳＲ−再融法のいずれかの方法によって生産されたインゴットは、次
いで本発明の物品を得るための望ましい寸法に鍛造及び／又は圧延される。

【００２４】しかしながら、以下に説明する実験室規模における製造では、上述のどちらの
方法も用いられていない。金属メルトの製造には、上に簡単に説明され、実際規
模の生産に使用されるプロセス連鎖の全部は使用されていない。代りに、称呼組
成の実験材料を得るため、上述の簡単な技術によりできるだけこの組成に近い測
定量の合金元素をメルトすることによって、５０ｋｇの実験室熱処理物（labora
tory heats）を製造した。そのあとメルトを保温していないモールド中で鋳造す
る（メルトを冷却する）と、八角形の１５０ｍｍ断面を有するインゴットが得ら
れた。次いでこのインゴットを直径６０ｍｍの大きさに鍛造した。このようにし
て得られた本発明の化学組成を持った材料の顕微鏡試験により、本発明のＭＣ−
カーバイドの望ましい大きさの分布（前述を見よ）が達成されていることがわか
った。これは、前記の寸法を有するインゴットを供給する製造技術により、好ま
しくない粗いカーバイドを生成せずに固化工程中に望ましい大きさと量のＭＣ−
カーバイドを析出することが可能となることを示している。これはまた、本発明
のカーバイド構造を得るのに望ましい固化速度の尺度であるともいえる。しかし
ながら、これは、本発明のインゴットを商業生産時これらの寸法で製造しなけれ
ばならないということを意味しない。前記ＯＳＰＲＡＹ法及び／又はＥＳＲ−法
によるなどの大きな寸法を有するインゴットの商業生産においては、冷却が強化
される（これはこの方法の性質のため少くともＯＳＰＲＡＹ−法に関する限り真
である）ため、最終の結果は、カーバイドの大きさに関する限り、前記小型寸法
のインゴットの実験室製造において得られるものと同じである。

【００２５】本発明のさらに他の特徴は、特許請求の範囲及び以下の発明の詳細な説明と実
施実験から明らかであろう。

【００２６】（詳細な説明と実施した実験）ピルガー圧延法によりステンレス鋼管などの管を冷間圧延するときは、２つの
対向する圧延機（rolling mill）ロール（本明細書では図１及び２に示されるタ
イプのロール１で示されている）が使用される。この２つのロールは、ロールの
周辺の約半分をカバーする傾斜した溝２を有する。溝は、ピルガー圧延のための
出発物質である熱間圧延管の寸法に等しい寸法でスタートして最終の大きさの方
向に傾斜している。不図示の軸のための中央穿孔が４で示されている。

【００２７】圧延中、ロールは前及び後方向に急速な運動を強いられる。圧延は前方向運動
中に行われる。ピルガー圧延で９０％までの非常に大きな減少が可能である。ス
テンレス鋼管に対しては５０〜７０％は普通の値である。したがってピルガー圧
延での１回通過は冷間引抜きでの３〜５回通過に相当する。この速度は４０〜１
００ストローク／分であり、管の供給は４〜１５ｍｍ／ストロークである。上述
の冷間加工作業で使用されるピルガーロールへの応力は非常に大きいものと考え
ねばならない。したがって、特に管形成用の実際の作業部である溝２での耐摩耗
性が非常に良くなければならず、同時に表面層５の靭性がチッピングを防ぐため
に十分でなければならず、さらに脆性破壊による完全な破壊を防止するため、工
具全体の靭性が十分なものでなければならない。したがって、溝２と中心孔４と
の間の図２中鎖線で示されている工具の中心部３は極めて良好な靭性を持つ必要
がある。

【００２８】工具材料の中心部３は、したがって、工具全体１に十分な靭性を付与する低硬
度とする必要があり、一方溝２の領域５のロール１は表面から測って一定の深さ
まで５８〜６２ＨＲＣの硬度及び非常に高い耐摩耗性を持たせる必要があり、さ
らに物品の芯にはこの物品の完全な破壊を防止するため、表面部にはチッピング
防止のために十分な靭性を持たせねばならない。

【００２９】ピルガーロール以外の他のタイプの冷間加工工具にも同じ原理が適用される。
しかしながら、前記焼入れ深さは、スチールの各種タイプ工具への使用目的及び
工具の寸法や形によって変り得る。ある用途には、表面から測って約１０μｍ以
上の焼入れ深さが好ましくて好適であり、一方他の用途の場合には、表面から測
って約３μｍの深さだけ５８〜６２ＨＲＣの硬度を有すれば十分及び／又は望ま
しいのである。

【００３０】実験室規模での製造をベースとする実験：実験室規模での製造をベースとする最初の一連の実験は、本発明の材料が、考
えているピルガーロールの前記領域５の材料に対する前記要求を満たすことがで
きるかどうかを検討することを目的とした。

【００３１】表１において、Ｎｏ．１−３のスチールの組成は、この最初の一連の実験にお
ける実験合金の称呼組成に該当する。Ｎｏ．４−６のスチールは実験合金であり
、表１に示した値はこれらのスチールの分析した組成である。Ｎｏ．７及びＮｏ
．８のスチールの値は、最初の一連の実験からの結果に基いて好ましく選ばれた
組成を有する本発明の１対のスチールの称呼組成である。表１にあげた元素の他
に、このスチールはまた記載以外の他の不純物を僅少量含んでいた。したがって
Ｎｏ．４−６のスチールの酸素含量は、それぞれ４８，４３，及び４１ｐｐｍで
あった。表において、Ｎｏ．１とＮｏ．４のスチールはＳＲ１８５５型の参照材
料である。

【００３２】

【表１】

【００３３】実験合金から５０ｋｇの熱処理物（heats）をつくり、これをモールド中で鋳
造してインゴットを形成させ、これを直径６０ｍｍの寸法に鍛造した。

【００３４】次の材料試験を行った： − ソフトアニーリング後の硬度（ＨＢ）， − ソフトアニールした状態及び８７０℃／３０分／油＋３００℃／２×２時間
熱処理後の表面と直径６０ｍｍの中心の微細構造， − ３００℃／２×２時間，Ｔ_A＝８７０℃／分／油で焼戻し後の硬度， − ＳｉＯ₂研磨紙に対する摩耗試験，Ｔ_A＝８７０℃／分／油＋３００℃／２×
２時間， − 切欠きなし試験サンプルによる衝撃試験，２０℃，ＬＴ２，Ｔ_A＝８７０℃
／分／油＋３００℃／２×２時間ソフトアニーリング後の硬度切断工具による、例えばピルガーロールなどの冷間加工工具の加工では、ソフ
トアニールした状態での硬度が高過ぎないことが望ましい。Ｎｏ．５とＮｏ．６
のスチールのソフトアニールした硬度はそれぞれ２４９ＨＢ及び２６９ＨＢと測
定され、これは満足できる値であった。参照材料のＮｏ．４スチールは、ソフト
アニール後の硬度が２４１ＨＢであった。微細構造直径６０ｍｍの大きさを有するロッドの表面及び中心のソフトアニールした状
態及び８７０℃／３０分／油＋３００℃／２×２時間で熱処理後の微細構造を試
験した。本発明の特徴の大きさ範囲内の大きさを有するＭＣ−カーバイドの量（
前述及び添付特許請求の範囲を見よ）はバナジウム含量の増加とともに増加し、
そしてバナジウムカーバイドも材料中に均一に分散していると明言された。図３
にＮｏ．６スチールのソフトアニール状態での微細構造が示されている。焼入れ及び焼戻し後の硬度本発明の要求によれば、仕上がり工具の表面硬度は５８〜６２ＨＲＣ、最も好
ましくは６０ＨＲＣ以上であることが望ましい。図４に、Ｔ_A＝８７０℃／３０
分／油でオーステナイト化、油で焼入れ及び３００℃／２×２時間焼戻し後の試
験材料の硬度が示されている。靭性切欠きなし試験サンプルで室温において行った引張り試験の結果もＮｏｓ．４
−６のスチールについて図４に示されている。靭性はバナジウム含量の増加とと
もに減少するが、工具の表面層のチッピングを防ぐには依然として十分であると
判断される。研磨摩耗研磨摩耗に対する耐性は、特にピルガーロールの材料に重要な特徴であるが、
他の多くの用途用冷間加工工具にも大切な特徴である。耐摩耗性はＳｉＯ₂を研
磨剤としてｐｉｎ−ｔｏ−ｄｉｓｋ試験により調べた。図５のチャートは、Ｎｏ
．５のスチール、特にＮｏ．６のスチールの耐摩耗性がＮｏ．４スチールの参照
材料よりもはるかに良かったことを示している。この試験材料は８７０℃／３０
分焼入され、油中で焼入れ、３００℃／２×２時間焼戻ししたものである。

【００３５】３つの実験室熱処理物から作ったサンプルで行った材料試験により、望ましい
研磨耐性のみならず接着摩耗耐性を達成するためにも高含量のＭＣ−カーバイド
（Ｍは実質的にバナジウム）が必要であることがわかった。特にＮｏ．６のスチ
ールがこの要求を満たす。このスチールはまた望ましい表面硬度に関する要求を
満足させている。

【００３６】実際規模生産に基づく実験：慣用のスチール製造技術を用いて表２の化学組成を有する実生産規模のスチー
ルの熱処理物を製造した。

【００３７】

【表２】

【００３８】表２に記載の合金元素及び不純物の他には、このスチールは、鉄と、慣用のス
チール製造に通常の量の表にあげた以外の別の不純物を含んでいるだけであった
。

【００３９】しかしながら、Ｎｏ．９スチールは、故意にではなくてモリブデンを望ましい
含量よりも高含量で含んでいたが、広い許容範囲内の最大に許容できる値以下で
はあった。

【００４０】実施例１簡単に次のようにして、噴霧形成法により大きさが直径５００ｍｍのインゴッ
トをＮｏ．９スチールから鋳造した。溶融スチールの流れにガスを噴霧すること
により滴を生成させた。溶融液滴を回転板に噴霧すると液滴は急速な冷却を受け
て板上で速やかに固化した。冷却速度は約１０²〜１０³℃／秒であった。直径５
００ｍｍ大きさのインゴットが板上で連続的につくられ、インゴットが所望の長
さに達するまで、既知のやり方で、成長するインゴットに向けて液滴の噴霧を続
けた。次いで得られたインゴットを大気中で自然冷却してから約１１００〜１２
００℃に加熱し、次いで最終寸法が２２０ｍｍ直径の棒の形に鍛造した。

【００４１】製造した棒のうちの１つの棒の表面と中心からサンプルをとった。ソフトアニ
ールしたサンプルは約２６０ＨＢ（Brinell hardness；ブリネル硬度）の硬度で
あった。サンプルを８７０℃／３０分に加熱して焼入れし、次いで油で焼入れ後
、３００℃／２＋２時間で焼戻した。２０℃における切欠きなしサンプルの硬度
、衝撃強度、ＳｉＯ₂研磨紙に対する耐摩耗性及び焼入れ及び焼戻ししたサンプ
ルの微細構造を調べた。以下の値が得られた：硬度：約６１〜６２ＨＲＣ，平均値６１．５ＨＲＣ衝撃強度（衝撃エネルギー）：１２Ｊ（表面サンプル）１３．５Ｊ（中心サンプル）耐摩耗性（重量ロス）：８．９ｍｇ／分（表面サンプル）８．８ｍｇ／分（中心サンプル）微細構造（カーバイド大きさ）：表面サンプルのカーバイドの＞８０容積％
は１〜５μｍの大きさ、平均値は約２〜３μｍであった。

【００４２】中心サンプルのカーバイドの＞８０容積％は２〜１０μｍの大きさ、平均値は
約６μｍであった。

【００４３】実施例２Ｎｏ．１０のスチールから電極を製造し、これをエレクトロスラグ再熔融（El
ectro Slag Remelted）して寸法４００ｍｍ角のインゴットを形成させた。この
インゴットを直径２２０ｍｍの寸法を有する棒の形に鍛造し、それからサンプル
を取り、実施例１と同じ方法で熱処理して試験した。次の値が得られた：・ソフトアニールしたサンプル硬度２２１ＨＢ（表面サンプル）２３４ＨＢ（中心サンプル）・焼入れ及び焼戻ししたサンプル（平均値）硬度約５９ＨＲＣ衝撃強度（衝撃エネルギー）約１５Ｊ耐摩耗性（重量ロス）約１１．５ｍｇ／分微細構造（カーバイド大きさ）カーバイドの＞８０容積％は５〜２０μ
ｍ範囲の大きさであった。時にはカーバイドはｍａｘ８０μｍ×１０μｍの大き
さであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステンレス管の冷間圧延のためのピルガーロールの基本設計を示す図である。

【図２】ピルガーロールの図１のII−II線に沿った断面を示す図である。

【図３】実験材料の微細構造を示す図である。

【図４】試験材料の衝撃強度と硬度を示す図である。

【図５】若干の試験した実験材料の摩耗を示すバーチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 4E016 AA09 CA10 4K001 AA10 BA23 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で以下を含む化学組成：Ｃ：１．２−２．５，Ｓｉ：０．８−２．０、但しその一部は最大１．０％の量で存在できるアルミニ
ウムによって置換できる，Ｍｎ：０．１−１．５，Ｃｒ：０．５−１．５，Ｖ＋Ｎｂ／２：１．２−５．０，但しＮｂは最大１．０％，バランス：鉄及び通常量の不純物，を有し、かつ、４−１２容積％のＭＣ−カーバイドを含む微細構造を有する合
金からなることを特徴とするスチール物品。
【請求項２】前記ＭＣ−カーバイドの約８０容積％以上、好ましくは９０
容積％以上が、スチールの焼入れ及び焼戻しした状態において、１μｍを超える
が２０μｍ未満の大きさを有することを特徴とする請求項１記載の物品。
【請求項３】前記ＭＣ−カーバイドの約８０容積％以上、好ましくは９０
容積％以上が、スチールの焼入れ及び焼戻しした状態において、１−１０μｍ、
好ましくは２−１０μｍの範囲の大きさを有することを特徴とする請求項２記載
の物品。
【請求項４】ＭＣ−カーバイドの約８０容積％以上、好ましくは９０容積
％以上が、スチールの焼入れ及び焼戻しした状態において、３−２０μｍ、好ま
しくは５−２０μｍの範囲の大きさを有することを特徴とする請求項２記載の物
品。
【請求項５】前記合金が１．３以上−最大２．３Ｃを含むことを特徴と
する請求項１記載の物品。
【請求項６】前記合金が１．８−４．２Ｖを含むことを特徴とする請求
項５記載の物品。
【請求項７】前記合金が１．７−２．０Ｃ、好ましくは１．７５−１．
９Ｃ，及び３．２−最大４．２、好ましくは３．４−４．０Ｖ、好適には最
大３．８Ｖを含むこと；及び材料中のＭＣ−カーバイドの量が６−１２容積％
、好ましくは７−１０容積％であることを特徴とする請求項６記載の物品。
【請求項８】前記合金が１．５−１．８、好ましくは１．５５−１．７
Ｃ，及び１．８−最大３．０、好ましくは１．９−２．５Ｖを含むこと，及び
材料中のＭＣ−カーバイドの量が４−８、好ましくは４−６容積％であることを
特徴とする請求項６記載の物品。
【請求項９】前記合金が１．２−１．８、好ましくは１．３−１．７Ｓ
ｉ，最大０．５Ａｌ、好ましくは最大０．１Ａｌを含むことを特徴とする請
求項１ないし８のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１０】前記合金が最大０．５％Ｎｂを含むことを特徴とする請求
項１ないし９のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１１】前記合金が少くとも０．２、好ましくは０．４−１．２、
そして好適には０．７−１．１Ｍｎを含むことを特徴とする請求項１ないし１
０のいずれか１項に記載の物品。
【請求項１２】前記合金が０．７−１．３、好ましくは０．９−１．１５
Ｃｒを含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の物品
。
【請求項１３】請求項１ないし１２のいずれか１項記載のスチール物品を
冷間加工工具の製造に使用すること。
【請求項１４】請求項１３記載のスチール物品を管の冷間圧延用のピルガ
ーロールに使用すること。
【請求項１５】請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のスチール物品
から製作された工具からなること、および焼入れ及び焼戻し後に表面層（５）で
５８−６２ＨＲＣの硬度を有し、一方該工具の芯の硬度は最大４０ＨＲＣである
ことを特徴とする冷間加工工具。
【請求項１６】前記表面層における硬度が約６０ＨＲＣ以上であることを
特徴とする請求項１５記載の冷間加工工具。
【請求項１７】請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の化学組成を有
する合金からなる金属メルトを製造すること、インゴットをこのメルトから連続
的に製造すること、その際連続的に成長させるインゴットにメルトを連続的に供
給すること、この連続的に供給したメルトをスプレー形成及びＥＳＲ−再溶融法
を含むすべての連続方法で達成される固化速度に相当する速度で固化するように
冷却し、該固化過程中に、バナジウムが炭素と結合してＭＣ−カーバイドを生成
し、このカーバイドの約８０容積％以上、好ましくは９０容積％以上が１−２０
μｍの大きさを有することを特徴とする、スチール物品の製造方法。