JP3165564B2 - 超硬合金 - Google Patents
超硬合金Info
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- JP3165564B2 JP3165564B2 JP20066193A JP20066193A JP3165564B2 JP 3165564 B2 JP3165564 B2 JP 3165564B2 JP 20066193 A JP20066193 A JP 20066193A JP 20066193 A JP20066193 A JP 20066193A JP 3165564 B2 JP3165564 B2 JP 3165564B2
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- Japan
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- cemented carbide
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- toughness
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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超硬合金に関し、特にト
ンネル掘削用シールド掘進機に取付けられるカッタービ
ットあるいは工作機械用切削工具に用いられる超硬合金
に関し、超硬合金製チップを取付けて使用する岩盤ある
いはコンクリート切削用のカッター等、超硬合金を使用
する各種製品に有利に適用しうる超硬合金に関する。
ンネル掘削用シールド掘進機に取付けられるカッタービ
ットあるいは工作機械用切削工具に用いられる超硬合金
に関し、超硬合金製チップを取付けて使用する岩盤ある
いはコンクリート切削用のカッター等、超硬合金を使用
する各種製品に有利に適用しうる超硬合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】カッタービット等の建設工具に使用され
ている従来の超硬合金はＷＣ粒径が１〜１０μｍで、か
つ、比較的粒径が均等な材質が多く、微粒〜粗粒を混粒
化した材質のものはなく、また結合相のＣｏ含有量は７
〜１６重量％のものが一般的である。
ている従来の超硬合金はＷＣ粒径が１〜１０μｍで、か
つ、比較的粒径が均等な材質が多く、微粒〜粗粒を混粒
化した材質のものはなく、また結合相のＣｏ含有量は７
〜１６重量％のものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】カッタービット等、超
硬合金工具の長寿命化を達成するためには、超硬合金の
硬さと靱性を共に向上させて耐摩耗性と耐欠損性を高め
る必要がある。ＷＣ−Ｃｏ超合金では、一般に硬質相の
ＷＣ粒径を小さくするか、または結合相のＣｏ量を少な
くするにつれてＷＣ粒境界のＣｏ層の厚さが低下するた
め、硬さは向上するが靱性は低下する傾向がある。ま
た、ＷＣ粒径を大きくするか、またはＣｏ量を多くすれ
ば逆に靱性は向上するが硬さは低下する。以上のよう
に、硬さと靱性を両立させて共に向上させることは困難
であり、これが従来材の問題点である。
硬合金工具の長寿命化を達成するためには、超硬合金の
硬さと靱性を共に向上させて耐摩耗性と耐欠損性を高め
る必要がある。ＷＣ−Ｃｏ超合金では、一般に硬質相の
ＷＣ粒径を小さくするか、または結合相のＣｏ量を少な
くするにつれてＷＣ粒境界のＣｏ層の厚さが低下するた
め、硬さは向上するが靱性は低下する傾向がある。ま
た、ＷＣ粒径を大きくするか、またはＣｏ量を多くすれ
ば逆に靱性は向上するが硬さは低下する。以上のよう
に、硬さと靱性を両立させて共に向上させることは困難
であり、これが従来材の問題点である。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、硬さと靱性
を両立させて共に向上させた超硬合金を提供しようとす
るものである。
を両立させて共に向上させた超硬合金を提供しようとす
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はＷＣを硬質相、
Ｃｏを結合相として焼結されてなる超硬合金において、
１．５〜３μｍ粒径のＷＣ粉末：２０〜３０ｖｏｌ％、
５〜８μｍ粒径のＷＣ粉末：２０〜３０ｖｏｌ％及び１
０〜３０μｍ粒径のＷＣ粉末：４０〜６０ｖｏｌ％の粒
径分布を有するＷＣ粉末に、Ｃｏ：７〜１０重量％含有
させた組成よりなることを特徴とする超硬合金である。
Ｃｏを結合相として焼結されてなる超硬合金において、
１．５〜３μｍ粒径のＷＣ粉末：２０〜３０ｖｏｌ％、
５〜８μｍ粒径のＷＣ粉末：２０〜３０ｖｏｌ％及び１
０〜３０μｍ粒径のＷＣ粉末：４０〜６０ｖｏｌ％の粒
径分布を有するＷＣ粉末に、Ｃｏ：７〜１０重量％含有
させた組成よりなることを特徴とする超硬合金である。
【０００６】
【作用】本発明の超硬合金は硬質相であるＷＣの粒径を
１．５〜３μｍの比較的微粒なものから、従来例には使
われていない１０〜３０μｍの粗大粒まで広範囲に分布
させたものである。本発明は硬さを維持した上で靱性を
向上させることにある。靱性を上げるにはＷＣの粗粒化
によって結合相であるＣｏ層を厚くすることが適切であ
るので、先ず、１０〜３０μｍの粗大粒を主体として、
この粒径のものを全体の４０〜６０ｖｏｌ％になるよう
にした。しかし、粗大粒のみでは硬さが得られないの
で、ＷＣ層を緻密にして硬さを確保するため、粗大粒の
隙間を中粒、細粒のＷＣ粒子で埋めるようにしたもので
ある。この場合、粗大ＷＣ粒間を埋めて緻密化し過ぎる
と結合層であるＣｏ層が薄くなって靱性の向上が困難と
なるので、１．５〜３μｍの粒径（細粒）のものを２０
〜３０ｖｏｌ％、５〜８μｍの粒径（中粒）のものを２
０〜３０ｖｏｌ％として、全体の平均粒径は従来材に比
べてかなり粗大側（全体の平均粒径：約８μｍ）になる
ようにしたものである。また、結合相としてのＣｏ含有
量は硬さを従来材以上に維持するために、１０ｗｔ％以
下とし、靱性を確保するために７ｗｔ％以上とした。
１．５〜３μｍの比較的微粒なものから、従来例には使
われていない１０〜３０μｍの粗大粒まで広範囲に分布
させたものである。本発明は硬さを維持した上で靱性を
向上させることにある。靱性を上げるにはＷＣの粗粒化
によって結合相であるＣｏ層を厚くすることが適切であ
るので、先ず、１０〜３０μｍの粗大粒を主体として、
この粒径のものを全体の４０〜６０ｖｏｌ％になるよう
にした。しかし、粗大粒のみでは硬さが得られないの
で、ＷＣ層を緻密にして硬さを確保するため、粗大粒の
隙間を中粒、細粒のＷＣ粒子で埋めるようにしたもので
ある。この場合、粗大ＷＣ粒間を埋めて緻密化し過ぎる
と結合層であるＣｏ層が薄くなって靱性の向上が困難と
なるので、１．５〜３μｍの粒径（細粒）のものを２０
〜３０ｖｏｌ％、５〜８μｍの粒径（中粒）のものを２
０〜３０ｖｏｌ％として、全体の平均粒径は従来材に比
べてかなり粗大側（全体の平均粒径：約８μｍ）になる
ようにしたものである。また、結合相としてのＣｏ含有
量は硬さを従来材以上に維持するために、１０ｗｔ％以
下とし、靱性を確保するために７ｗｔ％以上とした。
【０００７】本発明の超硬合金と従来の超硬合金材のき
裂部のミクロ組織の模式図を図１、図２に示す。従来材
では、図２に示すように、ＷＣ粒径が比較的均等で、粗
大粒を含まないため、き裂１はＷＣ粒２の境界に沿って
直線的に伝播し易く、破壊に要するエネルギーが小さく
なるため低靱性となる。一方、本発明による粗大粒を混
粒化した材質では、図１に示すように、き裂が粗大ＷＣ
粒３の境界に沿って回り込む経路を伝播し易く、破壊に
要するエネルギーが大きくなるとともに、粗大粒３がき
裂の伝播阻止効果を与える。したがって靱性が向上す
る。粗大粒３のみの均等粒径では、公知のようにＣｏ層
４が厚くなるため、靱性は向上するが、硬さが得られな
い。本発明の材質では、これを補うため１．５〜８μｍ
の比較的小粒径のＷＣ粒５を混粒化してＣｏ層の厚さを
従来材並びに保っているため、硬さ低下を防止できる。
裂部のミクロ組織の模式図を図１、図２に示す。従来材
では、図２に示すように、ＷＣ粒径が比較的均等で、粗
大粒を含まないため、き裂１はＷＣ粒２の境界に沿って
直線的に伝播し易く、破壊に要するエネルギーが小さく
なるため低靱性となる。一方、本発明による粗大粒を混
粒化した材質では、図１に示すように、き裂が粗大ＷＣ
粒３の境界に沿って回り込む経路を伝播し易く、破壊に
要するエネルギーが大きくなるとともに、粗大粒３がき
裂の伝播阻止効果を与える。したがって靱性が向上す
る。粗大粒３のみの均等粒径では、公知のようにＣｏ層
４が厚くなるため、靱性は向上するが、硬さが得られな
い。本発明の材質では、これを補うため１．５〜８μｍ
の比較的小粒径のＷＣ粒５を混粒化してＣｏ層の厚さを
従来材並びに保っているため、硬さ低下を防止できる。
【０００８】
【実施例】本発明実施例の組成、ビッカース硬さ、破壊
靱性及びカッタビットを製作して礫層切削を行った結果
を従来材２種類と比較して表１に示す。この実施例で
は、原料として平均粒径２０μｍ（粒径分布：１０〜２
５μｍ）の粗大粒ＷＣ粉末を５０ｖｏｌ％、平均粒径６
μｍ（粒径分布：５．５〜７．５μｍ）と平均粒径２．
５μｍ（粒径分布：１．８〜３μｍ）のＷＣ粉末を各々
２５ｖｏｌ％の混粒とし、Ｃｏを９ｗｔ％配合した。得
られた超硬合金は混練時に若干粉砕されるため、その
分、配合粒径とやゝ異なるが、その粒度分布は原料のそ
れと略同じである。
靱性及びカッタビットを製作して礫層切削を行った結果
を従来材２種類と比較して表１に示す。この実施例で
は、原料として平均粒径２０μｍ（粒径分布：１０〜２
５μｍ）の粗大粒ＷＣ粉末を５０ｖｏｌ％、平均粒径６
μｍ（粒径分布：５．５〜７．５μｍ）と平均粒径２．
５μｍ（粒径分布：１．８〜３μｍ）のＷＣ粉末を各々
２５ｖｏｌ％の混粒とし、Ｃｏを９ｗｔ％配合した。得
られた超硬合金は混練時に若干粉砕されるため、その
分、配合粒径とやゝ異なるが、その粒度分布は原料のそ
れと略同じである。
【０００９】従来材１は現状のカッタビットに使われて
いる材質であるが、この実施例材の方が硬さ、靱性共に
優れており、切削テスト結果でも従来材１が欠損した条
件下で、この実施例材は欠損していない。また、従来材
２は平均粒径が１．５μｍと比較的微粒の均等粒径で、
Ｃｏ量も従来材１より少なくして硬さを上げたものであ
り、それだけ実施例材より硬さは高いが、靱性が劣って
いる。
いる材質であるが、この実施例材の方が硬さ、靱性共に
優れており、切削テスト結果でも従来材１が欠損した条
件下で、この実施例材は欠損していない。また、従来材
２は平均粒径が１．５μｍと比較的微粒の均等粒径で、
Ｃｏ量も従来材１より少なくして硬さを上げたものであ
り、それだけ実施例材より硬さは高いが、靱性が劣って
いる。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の効果】本発明の超硬合金は従来材に比べて靱性
及び耐欠損性に優れており、硬さも低下することなく現
状のカッタービット材である従来材より優れている。
及び耐欠損性に優れており、硬さも低下することなく現
状のカッタービット材である従来材より優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超硬合金の一実施例のき裂部のミクロ
組織の模式図。
組織の模式図。
【図２】従来の超硬合金の一態様のミクロ組織の模式
図。
図。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＷＣを硬質相、Ｃｏを結合相として焼結
されてなる超硬合金において、１．５〜３μｍ粒径のＷ
Ｃ粉末：２０〜３０ｖｏｌ％、５〜８μｍ粒径のＷＣ粉
末：２０〜３０ｖｏｌ％及び１０〜３０μｍ粒径のＷＣ
粉末：４０〜６０ｖｏｌ％の粒径分布を有するＷＣ粉末
に、Ｃｏ：７〜１０重量％含有させた組成よりなること
を特徴とする超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20066193A JP3165564B2 (ja) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | 超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20066193A JP3165564B2 (ja) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | 超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0754094A JPH0754094A (ja) | 1995-02-28 |
| JP3165564B2 true JP3165564B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=16428125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20066193A Expired - Fee Related JP3165564B2 (ja) | 1993-08-12 | 1993-08-12 | 超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3165564B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102773472A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-11-14 | 江汉石油钻头股份有限公司 | 一种聚晶金刚石钻头胎体粉 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102534341B (zh) * | 2012-02-27 | 2013-11-06 | 中南大学 | 消除超粗和特粗晶硬质合金相界处wc晶粒碎裂现象的方法 |
-
1993
- 1993-08-12 JP JP20066193A patent/JP3165564B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102773472A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-11-14 | 江汉石油钻头股份有限公司 | 一种聚晶金刚石钻头胎体粉 |
| CN102773472B (zh) * | 2012-05-30 | 2014-12-10 | 江汉石油钻头股份有限公司 | 一种聚晶金刚石钻头胎体粉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0754094A (ja) | 1995-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010130 |
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