JP2001115229A - 強靭性微粒超硬合金 - Google Patents
強靭性微粒超硬合金Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】微粒超硬合金の平均粒径のみならず巨炭の数も
同時に一定値以下に下げ超硬合金の強靭性の向上と突発
的な破壊現象の回避を可能とする。 【構成】主としてＷＣとＣｏからなる超硬合金におい
て、飽和磁化（μＴｍ３／ｋｇ）のＣｏ含有量（重量
％）に対する比を１．４４〜１．７４の範囲とし、かつ
保磁力（Ａ／ｍ）の範囲を２４０００〜５２０００の範
囲とし、かつ光学顕微鏡断面観察において最大径が２μ
ｍ以上のＷＣ粒子が１ｍｍ２当り０個以上５個以下存在
せしめて構成する。
同時に一定値以下に下げ超硬合金の強靭性の向上と突発
的な破壊現象の回避を可能とする。 【構成】主としてＷＣとＣｏからなる超硬合金におい
て、飽和磁化（μＴｍ３／ｋｇ）のＣｏ含有量（重量
％）に対する比を１．４４〜１．７４の範囲とし、かつ
保磁力（Ａ／ｍ）の範囲を２４０００〜５２０００の範
囲とし、かつ光学顕微鏡断面観察において最大径が２μ
ｍ以上のＷＣ粒子が１ｍｍ２当り０個以上５個以下存在
せしめて構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は切削分野や耐摩耗部
品等に用いられる強度と靭性に優れた微粒超硬合金素材
に関する
品等に用いられる強度と靭性に優れた微粒超硬合金素材
に関する
【０００２】
【従来の技術】従来より平均粒径が１μｍ未満の、いわ
ゆる微粒超硬合金は平均粒径がそれ以上の合金に比べて
強度及び靭性が高いために普く使用されてきた。しかし
ながら、その使用状況を詳しく調査してみると突発的に
破壊にいたる場合が多々あり、その原因は硬さが飛躍的
に上りその反動として破壊靭性値Ｋ１Ｃの低下を招来す
るものとされてきた。ただし突発的な破壊は破壊靭性値
の本質的な低下だけが原因でなく、従来からも指摘され
ているように顕微鏡断面組識観察で見られる２μｍ以上
に粒成長したＷＣ（以下、巨炭と称す）が破壊の起点と
なり突発的な破壊を誘発する場合も多々みとめられる。
既に論じられているようにたとえ粒径が１μｍ未満のＷ
Ｃ粉末を原料として焼結法で超硬合金を製造しても、焼
結過程中で一部著しく粒成長が起こり巨炭が出現するこ
とは避けられないようである。
ゆる微粒超硬合金は平均粒径がそれ以上の合金に比べて
強度及び靭性が高いために普く使用されてきた。しかし
ながら、その使用状況を詳しく調査してみると突発的に
破壊にいたる場合が多々あり、その原因は硬さが飛躍的
に上りその反動として破壊靭性値Ｋ１Ｃの低下を招来す
るものとされてきた。ただし突発的な破壊は破壊靭性値
の本質的な低下だけが原因でなく、従来からも指摘され
ているように顕微鏡断面組識観察で見られる２μｍ以上
に粒成長したＷＣ（以下、巨炭と称す）が破壊の起点と
なり突発的な破壊を誘発する場合も多々みとめられる。
既に論じられているようにたとえ粒径が１μｍ未満のＷ
Ｃ粉末を原料として焼結法で超硬合金を製造しても、焼
結過程中で一部著しく粒成長が起こり巨炭が出現するこ
とは避けられないようである。
【０００３】巨炭の数は当然のことながら少ないほうが
望ましいので従来より種々の粒成長抑制剤を用いる検討
が加えられてきた。その効果が大きい元素はＶ、Ｔａ、
Ｃｒなどでそれらを金属あるいは炭化物、窒化物などの
化合物のかたちで適量を１種または２種以上添加するこ
とが行われてきた。こうすることで炭化物の平均粒径の
目安となる保磁力の値が大きくなり、焼結超硬合金の全
体としての粒径の粗大化の抑止が図られてきた。しかし
ながらＶ、Ｔａ、Ｃｒ等の添加は平均粒径の微細化には
大きな効果があるもののところどころに点在する巨炭の
数を一定値以下に下げることは困難で、このことが大き
な問題であった。尚、保磁力を用いて超硬合金の品質を
規定した例として特開平１１−２４１１３８号がある。
望ましいので従来より種々の粒成長抑制剤を用いる検討
が加えられてきた。その効果が大きい元素はＶ、Ｔａ、
Ｃｒなどでそれらを金属あるいは炭化物、窒化物などの
化合物のかたちで適量を１種または２種以上添加するこ
とが行われてきた。こうすることで炭化物の平均粒径の
目安となる保磁力の値が大きくなり、焼結超硬合金の全
体としての粒径の粗大化の抑止が図られてきた。しかし
ながらＶ、Ｔａ、Ｃｒ等の添加は平均粒径の微細化には
大きな効果があるもののところどころに点在する巨炭の
数を一定値以下に下げることは困難で、このことが大き
な問題であった。尚、保磁力を用いて超硬合金の品質を
規定した例として特開平１１−２４１１３８号がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】すなわち微粒超硬合金
の平均粒径のみならず巨炭の数も同時に一定値以下に下
げることが本発明が解決しようとする課題であり、その
実現により超硬合金の強靭性の向上と突発的な破壊現象
の回避が可能となり工業上有意義なものとなる。
の平均粒径のみならず巨炭の数も同時に一定値以下に下
げることが本発明が解決しようとする課題であり、その
実現により超硬合金の強靭性の向上と突発的な破壊現象
の回避が可能となり工業上有意義なものとなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】発明者らは巨炭の数、保
磁力、飽和磁化、Ｃｏ含有量、合金カーボン量、粒成長
抑制剤の種類と量についてあらためて詳細な検討を加え
た結果、次の結論に達した。すなわち、たとえ過多と思
える量の粒成長抑制剤を添加したとしても、飽和磁化が
ある範囲にない限り巨炭の量は一定値よりも減少しない
こと。飽和磁化は合金のＣｏ量とＣ量に関係すること。
また平均粒径の目安となる保磁力も飽和磁化に関与し、
飽和磁化がある値以上となると保磁力は急速に低下する
ことなどを見出した。さらに巨炭の数については最大径
が２μｍを超えるものの数が顕微鏡断面組識観察で１ｍ
ｍ２当り６個以上存在すると突発的な破壊が生じる頻度
が高くなることを見出した。巨炭が生じる原因は、原料
のＷＣ粉末の凝集、Ｃの偏析、粒成長抑制剤の不均一分
散などいくつかの原因が考えられるが、いずれにしても
焼結過程でのＷＣのＣｏ中への固溶と析出の繰り返しが
粒成長を誘発もしくは助長する。従って概してＣｏ含有
量が多いほど巨炭が生じる頻度は高いと想像される。
磁力、飽和磁化、Ｃｏ含有量、合金カーボン量、粒成長
抑制剤の種類と量についてあらためて詳細な検討を加え
た結果、次の結論に達した。すなわち、たとえ過多と思
える量の粒成長抑制剤を添加したとしても、飽和磁化が
ある範囲にない限り巨炭の量は一定値よりも減少しない
こと。飽和磁化は合金のＣｏ量とＣ量に関係すること。
また平均粒径の目安となる保磁力も飽和磁化に関与し、
飽和磁化がある値以上となると保磁力は急速に低下する
ことなどを見出した。さらに巨炭の数については最大径
が２μｍを超えるものの数が顕微鏡断面組識観察で１ｍ
ｍ２当り６個以上存在すると突発的な破壊が生じる頻度
が高くなることを見出した。巨炭が生じる原因は、原料
のＷＣ粉末の凝集、Ｃの偏析、粒成長抑制剤の不均一分
散などいくつかの原因が考えられるが、いずれにしても
焼結過程でのＷＣのＣｏ中への固溶と析出の繰り返しが
粒成長を誘発もしくは助長する。従って概してＣｏ含有
量が多いほど巨炭が生じる頻度は高いと想像される。
【０００６】しかしながら発明者らが鋭意検討した結
果、飽和磁化（μＴｍ３／ｋｇ）をＣｏ含有量（重量
％）で除した値が１．４４〜１．７４の範囲にあれば合
金のＣｏ量に関係なく巨炭の数を極めて低い値に収める
ことが可能となるのである。さらに保磁力の値も２４０
００〜５２０００Ａ／ｍの範囲に収めることが可能とな
る。換言すると合金の飽和磁化をＣｏ含有量（重量％）
で除した値が１．７４を超えると保磁力が急激に低下す
る。このことはＷＣの平均粒径が大きくなり強靭性が低
下することを意味する。飽和磁化をＣｏ含有量（重量
％）で除した値が１．４４未満では脱炭相が出現する場
合が生じ合金の性能が不安定となる。粒成長抑制剤はＣ
ｒ、Ｔａ、Ｖ金属やそれら元素の化合物の添加が良い
が、それらの量は金属分として合計重量％をＣｏ含有量
（重量％）で除した値が０．０４〜０．３の範囲にある
ことが望ましい。それより多いと靭性の低下を招き、少
ないと粒成長抑制の効果が希薄となる。以下、本発明を
実施例にて具体的に説明する。
果、飽和磁化（μＴｍ３／ｋｇ）をＣｏ含有量（重量
％）で除した値が１．４４〜１．７４の範囲にあれば合
金のＣｏ量に関係なく巨炭の数を極めて低い値に収める
ことが可能となるのである。さらに保磁力の値も２４０
００〜５２０００Ａ／ｍの範囲に収めることが可能とな
る。換言すると合金の飽和磁化をＣｏ含有量（重量％）
で除した値が１．７４を超えると保磁力が急激に低下す
る。このことはＷＣの平均粒径が大きくなり強靭性が低
下することを意味する。飽和磁化をＣｏ含有量（重量
％）で除した値が１．４４未満では脱炭相が出現する場
合が生じ合金の性能が不安定となる。粒成長抑制剤はＣ
ｒ、Ｔａ、Ｖ金属やそれら元素の化合物の添加が良い
が、それらの量は金属分として合計重量％をＣｏ含有量
（重量％）で除した値が０．０４〜０．３の範囲にある
ことが望ましい。それより多いと靭性の低下を招き、少
ないと粒成長抑制の効果が希薄となる。以下、本発明を
実施例にて具体的に説明する。
【０００７】
【実施例】種々の平均粒径のＷＣ粉末およびＣｏ粉末及
びＣｒ、Ｔａ、Ｖの化合物さらに合金のＣ量を調整する
ために粉末Ｃを適宜適当量を表１のように配合し、アト
ライターを用いて粉末量に対し１．２重量％の比率でパ
ラフィンワックスをいれたアルコール中で４時間混合後
スプレードライヤーを用いて乾燥、造粒を行なった後プ
レス成型した。
びＣｒ、Ｔａ、Ｖの化合物さらに合金のＣ量を調整する
ために粉末Ｃを適宜適当量を表１のように配合し、アト
ライターを用いて粉末量に対し１．２重量％の比率でパ
ラフィンワックスをいれたアルコール中で４時間混合後
スプレードライヤーを用いて乾燥、造粒を行なった後プ
レス成型した。
【０００８】
【表１】
【０００９】該プレス体を適宜適切な焼結条件で焼結を
行ない種々の物性値を測定した。また顕微鏡断面観察を
行ない、最大径が２μｍ以上のＷＣ粒子の数を数えた。
また抗折力を３０試料測定し、抗折力が３０００ＭＰａ
以下の数を求めた。表２に結果を示す。
行ない種々の物性値を測定した。また顕微鏡断面観察を
行ない、最大径が２μｍ以上のＷＣ粒子の数を数えた。
また抗折力を３０試料測定し、抗折力が３０００ＭＰａ
以下の数を求めた。表２に結果を示す。
【００１０】
【表２】 **は請求項１及び２に係る発明の範囲外 *は請求項２に係る発明の範囲外
【００１１】表２より、微粒超硬合金の平均粒径と巨炭
の数をコントロールした本発明例１では、高い抗折力が
安定して得られ、抗折力３０００ＭＰａ以下のものはな
かった。また、同じ粒度の比較（試料番号５〜９）で
は、飽和磁化が高くなるに従い、抗折力が３０００ＭＰ
ａ以下の本数が増えているが、この原因は巨炭の数によ
り、巨炭が多いほど抗折力３０００ＭＰａ以下の本数が
増えている。このことは、本発明の課題として説明した
突発的な破壊現象をより少なめることが出来ることを意
味し、安定した強度が得られる。
の数をコントロールした本発明例１では、高い抗折力が
安定して得られ、抗折力３０００ＭＰａ以下のものはな
かった。また、同じ粒度の比較（試料番号５〜９）で
は、飽和磁化が高くなるに従い、抗折力が３０００ＭＰ
ａ以下の本数が増えているが、この原因は巨炭の数によ
り、巨炭が多いほど抗折力３０００ＭＰａ以下の本数が
増えている。このことは、本発明の課題として説明した
突発的な破壊現象をより少なめることが出来ることを意
味し、安定した強度が得られる。
【００１２】表２の結果から明らかなように、飽和磁化
（μＴｍ３／ｋｇ）をＣｏ含有量（重量％）で除した値
が１．４４を下回るもの（比較例５）は抗折力が低い場
合が多く性能が不安定である。これは合金組織中に脱炭
相が出現する場合があったためと思われる。逆に飽和磁
化（μＴｍ３／ｋｇ）をＣｏ含有量（重量％）で除した
値が１．７４を超えた場合（比較例９）には巨炭数が増
え、やはり抗折力が不安定となる。但し、結果飽和磁化
（μＴｍ３／ｋｇ）をＣｏ含有量（重量％）で除した値
が１．７４を超えない場合も他の要因により巨炭数が増
え、抗折力が不安定となる場合がある。試料１０は粒成
長抑制剤が不足して巨炭数が増えた例である。試料１１
及び１２は粒成長抑制剤が多すぎて靭性の低下を招いた
例であるが、特に保磁力の大きい比較例１２において靭
性の低下が著しい。
（μＴｍ３／ｋｇ）をＣｏ含有量（重量％）で除した値
が１．４４を下回るもの（比較例５）は抗折力が低い場
合が多く性能が不安定である。これは合金組織中に脱炭
相が出現する場合があったためと思われる。逆に飽和磁
化（μＴｍ３／ｋｇ）をＣｏ含有量（重量％）で除した
値が１．７４を超えた場合（比較例９）には巨炭数が増
え、やはり抗折力が不安定となる。但し、結果飽和磁化
（μＴｍ３／ｋｇ）をＣｏ含有量（重量％）で除した値
が１．７４を超えない場合も他の要因により巨炭数が増
え、抗折力が不安定となる場合がある。試料１０は粒成
長抑制剤が不足して巨炭数が増えた例である。試料１１
及び１２は粒成長抑制剤が多すぎて靭性の低下を招いた
例であるが、特に保磁力の大きい比較例１２において靭
性の低下が著しい。
【００１３】
【発明の効果】これらに対し本発明例では抗折力が比較
的安定していることが明らかである。すなわち本発明に
よれば微粒超硬合金の平均粒径のみならず巨炭の数も同
時に一定値以下に下げることができ、超硬合金の強靭性
の向上と突発的な破壊現象の回避が可能となり工業上有
意義なものである。
的安定していることが明らかである。すなわち本発明に
よれば微粒超硬合金の平均粒径のみならず巨炭の数も同
時に一定値以下に下げることができ、超硬合金の強靭性
の向上と突発的な破壊現象の回避が可能となり工業上有
意義なものである。
Claims (2)
- 【請求項１】 主としてＷＣとＣｏからなる超硬合金に
おいて、飽和磁化のＣｏ含有量に対する比がＣｏ１重量
％あたり１．４４〜１．７４μＴｍ３／ｋｇの範囲にあ
り、かつ保磁力の範囲が２４０００〜５２０００Ａ／ｍ
の範囲にあり、かつ光学顕微鏡断面観察において最大径
が２μｍ以上のＷＣ粒子が１ｍｍ２当り０個以上５個以
下存在することを特徴とする強靭性微粒超硬合金。 - 【請求項２】 請求項１記載の強靭性微粒超硬合金にお
いて、該強靭性微粒超硬合金はＣｒ，Ｔａ及びＶ金属及
び／又はそれらの化合物から選ばれた１種または２種以
上を含み、ＣｒとＴａとＶの合計含有量のＣｏ含有量に
対する重量比が０．０４〜０．３の範囲にあることを特
徴とする強靭性微粒超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29599899A JP3422957B2 (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 強靭性微粒超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29599899A JP3422957B2 (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 強靭性微粒超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001115229A true JP2001115229A (ja) | 2001-04-24 |
| JP3422957B2 JP3422957B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=17827820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29599899A Ceased JP3422957B2 (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 強靭性微粒超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3422957B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006043421A1 (ja) | 2004-10-19 | 2006-04-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 超硬合金 |
| JP2006218589A (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 非晶質炭素皮膜被覆部材 |
| US7972409B2 (en) | 2005-03-28 | 2011-07-05 | Kyocera Corporation | Cemented carbide and cutting tool |
| CN101768679B (zh) * | 2010-01-29 | 2012-07-04 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 非均匀结构硬质合金的制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5900800B2 (ja) * | 2012-06-06 | 2016-04-06 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具用の基材およびそれを含む表面被覆切削工具 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0297640A (ja) * | 1988-10-03 | 1990-04-10 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 精密金型用超硬合金及び精密金型用被覆超硬合金 |
| JPH0598385A (ja) * | 1991-10-08 | 1993-04-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高性能超硬合金 |
| JPH11117037A (ja) * | 1997-10-13 | 1999-04-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金の材質を評価して分類する方法と装置 |
| JPH11241138A (ja) * | 1998-02-25 | 1999-09-07 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 超硬合金製金型用部品 |
-
1999
- 1999-10-18 JP JP29599899A patent/JP3422957B2/ja not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0297640A (ja) * | 1988-10-03 | 1990-04-10 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 精密金型用超硬合金及び精密金型用被覆超硬合金 |
| JPH0598385A (ja) * | 1991-10-08 | 1993-04-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高性能超硬合金 |
| JPH11117037A (ja) * | 1997-10-13 | 1999-04-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金の材質を評価して分類する方法と装置 |
| JPH11241138A (ja) * | 1998-02-25 | 1999-09-07 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 超硬合金製金型用部品 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006043421A1 (ja) | 2004-10-19 | 2006-04-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 超硬合金 |
| JP2006218589A (ja) * | 2005-02-14 | 2006-08-24 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 非晶質炭素皮膜被覆部材 |
| US7972409B2 (en) | 2005-03-28 | 2011-07-05 | Kyocera Corporation | Cemented carbide and cutting tool |
| DE112006000769B4 (de) * | 2005-03-28 | 2014-06-12 | Kyocera Corporation | Hartmetall und Schneidwerkzeug |
| DE112006000769C5 (de) | 2005-03-28 | 2022-08-18 | Kyocera Corporation | Hartmetall und Schneidwerkzeug |
| CN101768679B (zh) * | 2010-01-29 | 2012-07-04 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 非均匀结构硬质合金的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3422957B2 (ja) | 2003-07-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |