JPH0127142B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0127142B2 JPH0127142B2 JP15111780A JP15111780A JPH0127142B2 JP H0127142 B2 JPH0127142 B2 JP H0127142B2 JP 15111780 A JP15111780 A JP 15111780A JP 15111780 A JP15111780 A JP 15111780A JP H0127142 B2 JPH0127142 B2 JP H0127142B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- alloy
- zrc
- tic
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 5
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N (1s,3r,4e,6e,8e,10e,12e,14e,16e,18s,19r,20r,21s,25r,27r,30r,31r,33s,35r,37s,38r)-3-[(2r,3s,4s,5s,6r)-4-amino-3,5-dihydroxy-6-methyloxan-2-yl]oxy-19,25,27,30,31,33,35,37-octahydroxy-18,20,21-trimethyl-23-oxo-22,39-dioxabicyclo[33.3.1]nonatriaconta-4,6,8,10 Chemical compound C1C=C2C[C@@H](OS(O)(=O)=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2.O[C@H]1[C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](C)O[C@H]1O[C@H]1/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/C=C/[C@H](C)[C@@H](O)[C@@H](C)[C@H](C)OC(=O)C[C@H](O)C[C@H](O)CC[C@@H](O)[C@H](O)C[C@H](O)C[C@](O)(C[C@H](O)[C@H]2C(O)=O)O[C@H]2C1 PCTMTFRHKVHKIS-BMFZQQSSSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 ZrC and HfC Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
Description
この発明は、耐熱性、耐摩耗性にすぐれた焼結
硬質合金に関するものである。 炭化物は多くの金属化合物のなかでも極めて硬
質であるため切削工具を初めとしてダイスや圧延
ロールなどの各種加工用工具に適しており、WC
やTiCを主成分とした合金が開発され広範に用い
られている。 これらの合金のなかでWCを主成分とした合金
は靭性に富むという特徴を有しているが、耐摩耗
性に欠け、また酸化しやすいという欠点がある。 TiCを主成分とした合金は、WCを主成分とし
た合金に比べると耐摩耗性、耐酸化性では優つて
いるものの、最近の工具材料に対する要望を満た
してはいない。 そのため、これらの合金の耐摩耗性、耐熱性を
改善する目的で、炭化物の内でも融点が高く、硬
さが高く、生成自由エネルギーが大きい化学的に
安定な炭化物であるZrC、HfC等の添加が行なわ
れている。 しかしこれらの炭化物を添加すると結合金属相
との濡れ性が悪くなり焼結性が低下して欠陥を生
じやすくなるため靭性が低下することがある。そ
のためこれらの炭化物の添加量は普通高々10％以
下に限定されている。 一方最近の工具材料に対する要望は、例えば切
削工具を例にとると、ますます高速切削に耐え得
る、したがつて、耐摩耗性、耐熱性に優れた材料
を指向している。 本発明者らは、従来のWCやTiCを主成分とし
た合金よりさらに耐摩耗性、耐熱性に優れた合金
を開発すべく研究を行ない、多元系の炭化物固溶
体に対して相分解を起こさせ、微細粒子組織にし
て超硬質であることを特徴とする合金を開発し
た。 本発明の大きな特徴のひとつは従来焼結性をそ
こなうため添加物としてのみ使用されていたZrC
を有効に使用することにある。 本発明のもうひとつの大きな特徴は、固溶体化
が実現する高温で焼結した後、冷却速度をコント
ロールすること、あるいは固溶体化温度より低温
で熱処理を行ない、相分解をおこさせ微細粒子組
織を達成することにある。 従来ZrCを有効に使用することができなかつた
大きな理由は、ZrCが焼結性をそこなうため欠陥
が生じやすく組織が粗大化するためであつた。 そこで本発明者らはZrCと焼結性の良い合金系
を見出すべく研究を重ねた結果、WC、TiCおよ
びZrCからなる多元系炭化物固溶体を基とする合
金系が極めて焼結性が良いことを発見した。 第２図に本発明合金の１つであるWC−TiC−
ZrC−Ni合金の組織例を示す。本発明合金が焼結
性にすぐれ組織欠陥を生ぜず組織が微細であるこ
とがわかる。 以下に本発明の組成範囲の限定理由について述
べる。 (1) WC、TiC及びZrCの組成範囲 本発明者らの研究の結果WC−TiC−ZrCの
擬３元系状態図で1400℃及び2000℃では第１図
ａ及びｂにそれぞれ示すようになつていること
がわかつた。状態図の決定は主にＸ線回折によ
り行なつた。例として第２図に示したWC−
TiC−ZrC−Ni合金の1400℃及び2000℃でのＸ
線回折結果を第３図に示す。2000℃では１相で
ある炭化物が1400℃では相分解を起こし２相に
分離していることがわかる。 また、これらの相分解の過程では各炭化物間
で活発な反応が生じるため極めて焼結性が良く
なることを見出した。 したがつて、本発明の効果を実現させるため
には相分解を起こす組成範囲であることが必要
であり、第１図ａに示した点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、
点Ｄを頂点とする四辺形ABCDの領域内組成
に限られる。 (2) 硬質相 硬質相の含有量が70％以下では、これに対応
して結合相の含有量が30％を起えて多くなり過
ぎ、耐摩耗性、耐熱性がそこなわれるので、炭
化物相を70％以上含有させなければならない。 (3) 炭（窒）化物相 本合金系の硬質相を１部炭（窒）化物で置換
してもその特徴はそこなわれることはない。そ
れのみならず炭化物間の固溶体硬化、あるいは
粒子の微細化に効果があり、硬さの向上が認め
られたが、20％以上置換すると焼結欠陥が生じ
やすくなり靭性が低下するので、その置換量は
硬質相の20％以下に限定される。 (4) 炭酸（窒）化物相 本合金系の硬質相を１部炭酸（窒）化物相で
置換しても、その特徴はそこなわれることはな
い。それのみならず粒子の微細化に効果があり
硬さの向上が認められたが、20％以上置換する
と焼結欠陥が生じやすくなり靭性が低下するの
でその置換量は硬質相の20％以下に限定され
る。以下本発明を実施例により詳述する。 実施例 １ 市販のWC粉末30％、TiC粉末30％、ZrC粉末
40％よりなる炭化物相94％と結合相形成のための
Ni6％とをボールミル中で湿式混合した後、乾燥
し、この混合粉末を圧力1ton／cm2で成形しついで
真空中で温度2000℃で60分間焼結を行なつた。焼
結後１部を徐冷、１部を急冷した後1400℃で１時
間熱処理を行ない２種類の試料を作成した。得ら
れた試料を用いて硬さ、抗析力等の機械的性質を
測定すると共に、CIS規格SNGN432の切削テス
用チツプを作成し、高硬度のSUJ（軸受鋼）を被
削材として切削テストを行なつた。切削テストは
下記の条件で行なつた。 (1) 被削材硬さ HRC55 (2) 切削速度 700ｍ／min (3) 送り量 0.1mm／rev (4) 切込み量 0.5mm／rev (5) 寿命判定基準 最大フランク摩耗値が0.3mm
になるまでの切削時間 機械的性質の測定値及び切削テスト結果を第１
表に示す。
硬質合金に関するものである。 炭化物は多くの金属化合物のなかでも極めて硬
質であるため切削工具を初めとしてダイスや圧延
ロールなどの各種加工用工具に適しており、WC
やTiCを主成分とした合金が開発され広範に用い
られている。 これらの合金のなかでWCを主成分とした合金
は靭性に富むという特徴を有しているが、耐摩耗
性に欠け、また酸化しやすいという欠点がある。 TiCを主成分とした合金は、WCを主成分とし
た合金に比べると耐摩耗性、耐酸化性では優つて
いるものの、最近の工具材料に対する要望を満た
してはいない。 そのため、これらの合金の耐摩耗性、耐熱性を
改善する目的で、炭化物の内でも融点が高く、硬
さが高く、生成自由エネルギーが大きい化学的に
安定な炭化物であるZrC、HfC等の添加が行なわ
れている。 しかしこれらの炭化物を添加すると結合金属相
との濡れ性が悪くなり焼結性が低下して欠陥を生
じやすくなるため靭性が低下することがある。そ
のためこれらの炭化物の添加量は普通高々10％以
下に限定されている。 一方最近の工具材料に対する要望は、例えば切
削工具を例にとると、ますます高速切削に耐え得
る、したがつて、耐摩耗性、耐熱性に優れた材料
を指向している。 本発明者らは、従来のWCやTiCを主成分とし
た合金よりさらに耐摩耗性、耐熱性に優れた合金
を開発すべく研究を行ない、多元系の炭化物固溶
体に対して相分解を起こさせ、微細粒子組織にし
て超硬質であることを特徴とする合金を開発し
た。 本発明の大きな特徴のひとつは従来焼結性をそ
こなうため添加物としてのみ使用されていたZrC
を有効に使用することにある。 本発明のもうひとつの大きな特徴は、固溶体化
が実現する高温で焼結した後、冷却速度をコント
ロールすること、あるいは固溶体化温度より低温
で熱処理を行ない、相分解をおこさせ微細粒子組
織を達成することにある。 従来ZrCを有効に使用することができなかつた
大きな理由は、ZrCが焼結性をそこなうため欠陥
が生じやすく組織が粗大化するためであつた。 そこで本発明者らはZrCと焼結性の良い合金系
を見出すべく研究を重ねた結果、WC、TiCおよ
びZrCからなる多元系炭化物固溶体を基とする合
金系が極めて焼結性が良いことを発見した。 第２図に本発明合金の１つであるWC−TiC−
ZrC−Ni合金の組織例を示す。本発明合金が焼結
性にすぐれ組織欠陥を生ぜず組織が微細であるこ
とがわかる。 以下に本発明の組成範囲の限定理由について述
べる。 (1) WC、TiC及びZrCの組成範囲 本発明者らの研究の結果WC−TiC−ZrCの
擬３元系状態図で1400℃及び2000℃では第１図
ａ及びｂにそれぞれ示すようになつていること
がわかつた。状態図の決定は主にＸ線回折によ
り行なつた。例として第２図に示したWC−
TiC−ZrC−Ni合金の1400℃及び2000℃でのＸ
線回折結果を第３図に示す。2000℃では１相で
ある炭化物が1400℃では相分解を起こし２相に
分離していることがわかる。 また、これらの相分解の過程では各炭化物間
で活発な反応が生じるため極めて焼結性が良く
なることを見出した。 したがつて、本発明の効果を実現させるため
には相分解を起こす組成範囲であることが必要
であり、第１図ａに示した点Ａ、点Ｂ、点Ｃ、
点Ｄを頂点とする四辺形ABCDの領域内組成
に限られる。 (2) 硬質相 硬質相の含有量が70％以下では、これに対応
して結合相の含有量が30％を起えて多くなり過
ぎ、耐摩耗性、耐熱性がそこなわれるので、炭
化物相を70％以上含有させなければならない。 (3) 炭（窒）化物相 本合金系の硬質相を１部炭（窒）化物で置換
してもその特徴はそこなわれることはない。そ
れのみならず炭化物間の固溶体硬化、あるいは
粒子の微細化に効果があり、硬さの向上が認め
られたが、20％以上置換すると焼結欠陥が生じ
やすくなり靭性が低下するので、その置換量は
硬質相の20％以下に限定される。 (4) 炭酸（窒）化物相 本合金系の硬質相を１部炭酸（窒）化物相で
置換しても、その特徴はそこなわれることはな
い。それのみならず粒子の微細化に効果があり
硬さの向上が認められたが、20％以上置換する
と焼結欠陥が生じやすくなり靭性が低下するの
でその置換量は硬質相の20％以下に限定され
る。以下本発明を実施例により詳述する。 実施例 １ 市販のWC粉末30％、TiC粉末30％、ZrC粉末
40％よりなる炭化物相94％と結合相形成のための
Ni6％とをボールミル中で湿式混合した後、乾燥
し、この混合粉末を圧力1ton／cm2で成形しついで
真空中で温度2000℃で60分間焼結を行なつた。焼
結後１部を徐冷、１部を急冷した後1400℃で１時
間熱処理を行ない２種類の試料を作成した。得ら
れた試料を用いて硬さ、抗析力等の機械的性質を
測定すると共に、CIS規格SNGN432の切削テス
用チツプを作成し、高硬度のSUJ（軸受鋼）を被
削材として切削テストを行なつた。切削テストは
下記の条件で行なつた。 (1) 被削材硬さ HRC55 (2) 切削速度 700ｍ／min (3) 送り量 0.1mm／rev (4) 切込み量 0.5mm／rev (5) 寿命判定基準 最大フランク摩耗値が0.3mm
になるまでの切削時間 機械的性質の測定値及び切削テスト結果を第１
表に示す。
【表】
第１表に示すように本発明合金は切削工具とし
て使用すると極めて優れた耐摩耗性を示すことが
わかる。 実施例 ２ 市販のWC粉末、TiC粉末、ZrC粉末及びTi
（Ｃ、Ｎ）粉末（Ｃ／Ｎ比１／１）を使用して第
２表に示す組成からなる硬質相90％、結合相10％
の合金を配合し、通常の粉末冶金の手法でプレス
成形体を作成し、2000℃１時間焼結した後急冷
し、その後1400℃で１時間熱処理した。 得られた試料を用いて硬さ、抗析力等の機械的
性質を測定すると共に、焼結欠陥の有無、Ｘ線回
折による相の固定を行なつた。結果を第３表に示
す。本発明合金は欠陥がなく高硬度であることが
わかる。
て使用すると極めて優れた耐摩耗性を示すことが
わかる。 実施例 ２ 市販のWC粉末、TiC粉末、ZrC粉末及びTi
（Ｃ、Ｎ）粉末（Ｃ／Ｎ比１／１）を使用して第
２表に示す組成からなる硬質相90％、結合相10％
の合金を配合し、通常の粉末冶金の手法でプレス
成形体を作成し、2000℃１時間焼結した後急冷
し、その後1400℃で１時間熱処理した。 得られた試料を用いて硬さ、抗析力等の機械的
性質を測定すると共に、焼結欠陥の有無、Ｘ線回
折による相の固定を行なつた。結果を第３表に示
す。本発明合金は欠陥がなく高硬度であることが
わかる。
【表】
【表】
以上詳述したように本発明合金は極めて優れた
特性を持つており、工具材料として極めて有用で
ある。
特性を持つており、工具材料として極めて有用で
ある。
第１図ａ，ｂは本発明合金の主成分をなす炭化
物であるWC−TiC−ZrCの擬それぞれ1400℃及
び2000℃における擬３元状態図、第２図は本発明
合金の一実施例のWC−TiC−ZrC−Ni合金の顕
微鏡組織写真、第３図は本発明合金の一実施例の
WC−TiC−ZrC−Ni合金の1400℃及び2000℃に
おけるＸ線回折結果である。
物であるWC−TiC−ZrCの擬それぞれ1400℃及
び2000℃における擬３元状態図、第２図は本発明
合金の一実施例のWC−TiC−ZrC−Ni合金の顕
微鏡組織写真、第３図は本発明合金の一実施例の
WC−TiC−ZrC−Ni合金の1400℃及び2000℃に
おけるＸ線回折結果である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 多成分系複合炭化物xWC−yTiC−zZrCをあ
らわした組成図第１図ａにおいて、 ｘ＝0.4 ｙ＝0.4 ｚ＝0.2 の点Ａ ｘ＝0.5 ｙ＝0.1 ｚ＝0.4 の点Ｂ ｘ＝0.0 ｙ＝0.2 ｚ＝0.8 の点Ｃ ｘ＝0.0 ｙ＝0.85 ｚ＝0.15 の点Ｄ を頂点とする四辺形Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの領域内組成
の複合炭化物からなる硬質相が重量％で70％以上
（ただし、100％を含まず）と、結合金属として鉄
族金属30％以下（ただし、０％を含まず）とから
なることを特徴とする焼結硬質合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15111780A JPS5776146A (en) | 1980-10-28 | 1980-10-28 | Sintered hard alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15111780A JPS5776146A (en) | 1980-10-28 | 1980-10-28 | Sintered hard alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5776146A JPS5776146A (en) | 1982-05-13 |
| JPH0127142B2 true JPH0127142B2 (ja) | 1989-05-26 |
Family
ID=15511727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15111780A Granted JPS5776146A (en) | 1980-10-28 | 1980-10-28 | Sintered hard alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5776146A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61195951A (ja) * | 1985-02-26 | 1986-08-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高靭性超硬合金 |
| JP2706502B2 (ja) * | 1989-01-13 | 1998-01-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 工具用サーメット |
-
1980
- 1980-10-28 JP JP15111780A patent/JPS5776146A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5776146A (en) | 1982-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3490901A (en) | Method of producing a titanium carbide-containing hard metallic composition of high toughness | |
| US4270952A (en) | Process for preparing titanium carbide-tungsten carbide base powder for cemented carbide alloys | |
| KR920004669B1 (ko) | 씨메트(cermet) 절삭공구 | |
| JPS6112847A (ja) | 微細な炭化タングステン粒子を含有する超硬合金 | |
| JPS583903A (ja) | 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 | |
| JPH0127142B2 (ja) | ||
| JP3318887B2 (ja) | 微粒超硬合金及びその製造方法 | |
| JPH0698540B2 (ja) | 耐摩耗性のすぐれたサ−メツト製切削工具の製造法 | |
| JP2502322B2 (ja) | 高靭性サ―メット | |
| JP3102167B2 (ja) | 炭化タングステン基超硬合金製造用微細複合炭化物粉末の製造法 | |
| JPH06198504A (ja) | 高硬度焼結体切削工具 | |
| JPH0450373B2 (ja) | ||
| US2067166A (en) | Tantalum carbide alloy | |
| JP3359221B2 (ja) | ＴｉＣＮ基サーメット工具とその製造方法 | |
| JPS6056781B2 (ja) | 切削工具および熱間加工工具用サ−メツト | |
| JP2805339B2 (ja) | 高密度相窒化ホウ素基焼結体及び複合焼結体 | |
| RU2133296C1 (ru) | Твердый сплав (варианты) и способ его получения | |
| JPS59229430A (ja) | 高硬度高靭性サ−メツトの製造法 | |
| JPS636618B2 (ja) | ||
| JPH075384B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素系焼結体 | |
| JPH0256419B2 (ja) | ||
| JP2000073136A (ja) | 耐欠損性のすぐれたＴｉ系複合金属炭窒化物サーメット製切削工具の製造方法 | |
| JPS602379B2 (ja) | 切削および耐摩耗工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 | |
| JPS6245295B2 (ja) | ||
| JPS60135552A (ja) | 超微細炭化タングステン基焼結合金 |