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工具鋼 KA70の球状化焼鈍し

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1.はじめに
 (株)神戸製鋼所のKA-70はSK70にマンガン、クロム、バナジウムを少量添加して焼入性を向上させた工具鋼で、作業工具や刃物等によく用いられています。この鋼材で刃物を作る場合、焼入後の靭性向上等の目的のために球状化焼鈍しを行います。ここでは、KA-70の素材をいくつかの条件で球状化焼鈍しした結果について紹介します。なお、この試験は平成29年12月に実施したものです。

2.実験
・供試材 :KA-70(φ13×L19mm)
      カッコ内は試料の大きさ
・実験装置:(株)東洋製作所 電気マッフル炉 KM-420
      (株)ニコンインステック 倒立型金属顕微鏡 TME3000U-NR型
      (株)明石製作所製 マイクロビッカース硬度計 MVK-G1
・熱処理 :供試材について、以下①~④の条件で球状化焼鈍しを実施
①完全焼鈍しⅠ 760℃で1h保持、760℃から560℃まで10hで徐冷、560℃から常温まで炉冷1)
②完全焼鈍しⅡ 760℃で4h保持、760℃から560℃まで10hで徐冷、560℃から常温まで炉冷
③完全焼鈍しⅢ 760℃で1h保持、760℃から560℃まで20hで徐冷、560℃から常温まで炉冷
④繰返し加熱冷却 (700℃から760℃まで1hで昇温、760℃で15m保持、760℃から700℃まで1hで徐冷、700℃で30m保持)を3回繰返し、常温まで炉冷2)

・金属組織:試験片の断面を鏡面研磨および腐食後、金属顕微鏡で観察
・腐食液 :硝酸-アルコール溶液(HNO3 3ml、エチルアルコール 100ml)

3.実験結果
 供試材の金属組織を図1に示します。ほぼ全面がパーライト組織になっており、一部にフェライト組織が見られます。硬さは310HV0.5程度です。
 ①完全焼鈍しⅠの金属組織を図2に示します。炭化物がだいぶ球状化していますが、ラメラ状のものも一部見受けられます。硬さは185HV0.5程度です。
 ②完全焼鈍しⅡの金属組織を図3に示します。①完全焼鈍しⅠに比べて高温での保持時間を長くとりましたが、図2の金属組織とほぼ同じとなりました。硬さは185HV0.5程度です。
 ③完全焼鈍しⅢの金属組織を図4に示します。①完全焼鈍しⅠに比べて冷却速度を小さく取ったことで、図2、図3に比べて炭化物がやや大きくなりました。硬さは完全焼鈍しⅠ、Ⅱに比べて若干低く170HV0.5程度です。
 ④繰返し加熱冷却の金属組織を図5に示します。完全焼鈍しⅠ~Ⅲとは異なり、ラメラ状の炭化物がなくなっており、炭化物がよく球状化していることが分かります。硬さは165HV0.5程度です。


KA-70供試材の金属組織
図1 供試材の金属組織


KA-70供試材を①完全焼鈍しⅠした金属組織
図2 供試材を①完全焼鈍しⅠした金属組織


KA-70供試材を②完全焼鈍しⅡした金属組織
図3 供試材を②完全焼鈍しⅡした金属組織


KA-70供試材を③完全焼鈍しⅢした金属組織
図4 供試材を③完全焼鈍しⅢした金属組織


KA-70供試材を④繰返し加熱冷却した金属組織
図5 供試材を④繰返し加熱冷却した金属組織


文献
1) 特殊鋼倶楽部「特殊鋼ガイド編集委員会」編, 特殊鋼ガイド 第4編, p.123, (1994), (社)特殊鋼倶楽部.
2) 日本鉄鋼協会編, 改訂5版 鋼の熱処理, p.44, (1989, 丸善(株).

 問い合わせ:新潟県工業技術総合研究所
       県央技術支援センター   斎藤 雄治
       TEL:0256-32-5271  FAX:0256-35-7228

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