JPH02221354A - 耐摩工具用超硬合金及びその製造方法 - Google Patents
耐摩工具用超硬合金及びその製造方法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、耐摩工具用超硬合金及びその製造方法に関し
、例えば耐摩耗性のパンチ、ヘッダ等の冷間鍛造工具、
温熱鍛造工具に用いるソリッド工具等の靭性とｔｉＩ４
摩耗性を兼ね備えたコニ其に適用することのできる上記
合金及びその製造方法に関するものである。
、例えば耐摩耗性のパンチ、ヘッダ等の冷間鍛造工具、
温熱鍛造工具に用いるソリッド工具等の靭性とｔｉＩ４
摩耗性を兼ね備えたコニ其に適用することのできる上記
合金及びその製造方法に関するものである。
［従来の技術］
従来、」−記のような耐摩、耐衝撃用工具として、Ｗ
Ｃ−Ｇ ｏ系合金が用いられてきた。
Ｃ−Ｇ ｏ系合金が用いられてきた。
このＷＣＣＯ系合金では、ＷＣの粒度やＧ。
の量の組合わせによって、耐摩耗性又は靭性の向、Ｉ：
、を図ってきた。
、を図ってきた。
１発明が解決しようとする課題］
しかし、耐摩耗性と靭性とは相反する性質故に、上記の
Ｗ Ｃ−Ｃｏ系合金において、高靭性を付与するために
Ｇｏを増加させると、必然的に耐摩耗性が低下してしま
うという欠点があった。
Ｗ Ｃ−Ｃｏ系合金において、高靭性を付与するために
Ｇｏを増加させると、必然的に耐摩耗性が低下してしま
うという欠点があった。
このようなことから、ＷＣ−Ｇｏｏ系合金耐摩、耐衝撃
用工具としての用途は、ハイス（ハイスピードの略、高
速度）系合金に比し、制限されていた。
用工具としての用途は、ハイス（ハイスピードの略、高
速度）系合金に比し、制限されていた。
また、ＧｏをＮｉ等に置き換えたり、ｗｃを（ＭｏＷ）
Ｃで置換した合金も検討されてきた。
Ｃで置換した合金も検討されてきた。
しかし、本質的な問題は解決されていなかった。
本発明は、耐摩耗性と靭性の両者を兼ね備えたソリッド
エ貝等用の超硬合金及びその製造方法を提供することを
目的とする。
エ貝等用の超硬合金及びその製造方法を提供することを
目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記目的を、Ｗ Ｃ−Ｃｏ系等のＷＣ−鉄族
金属系超硬合金を表面上特定領域部と内部とでＣｏの結
合相量を変えた複合構造とすることにより、達成するも
のである。
金属系超硬合金を表面上特定領域部と内部とでＣｏの結
合相量を変えた複合構造とすることにより、達成するも
のである。
すなわち、本発明は、ＷＣと鉄族金属からなる超硬合金
の表面下０．５〜２ｍｍの間が鉄族金属の結合相富化層
であることを特徴とする耐摩工具用超硬合金に関するも
のである。
の表面下０．５〜２ｍｍの間が鉄族金属の結合相富化層
であることを特徴とする耐摩工具用超硬合金に関するも
のである。
また、本発明は、ＷＣと鉄族金属を結合相とする超硬合
金に予め遊離炭素を含有させ、該合金を１３００℃から
１２００℃までを５℃／ｍｉｎ．以下の冷却速度で真空
又は酸化性雰囲気中で冷却した後、引き続いて１２８０
〜１２６０℃の温度域まで５℃／ｍｉｎ．以下の昇温速
度で酸化性雰囲気中で加熱し、該１２８０〜１２６０℃
の温度域で真空又は酸化性雰囲気中で保持することを特
徴とする耐摩工具用超硬合金の製造方法に関するもので
ある。
金に予め遊離炭素を含有させ、該合金を１３００℃から
１２００℃までを５℃／ｍｉｎ．以下の冷却速度で真空
又は酸化性雰囲気中で冷却した後、引き続いて１２８０
〜１２６０℃の温度域まで５℃／ｍｉｎ．以下の昇温速
度で酸化性雰囲気中で加熱し、該１２８０〜１２６０℃
の温度域で真空又は酸化性雰囲気中で保持することを特
徴とする耐摩工具用超硬合金の製造方法に関するもので
ある。
［作用］
本発明超硬合金は、表面部のＣｏ等鉄族金属の結合相が
内部へ移行し、表面下０．５〜２ｍｍの間の００等鉄族
金属の結合相が富化した複合構造となっている。
内部へ移行し、表面下０．５〜２ｍｍの間の００等鉄族
金属の結合相が富化した複合構造となっている。
従って、表面のＣＯ等銑鉄族金属結合相減少し、表面の
嗣１？粍性が向−トする。
嗣１？粍性が向−トする。
一方、表面下０．５〜２膳霞の間では、００等鉄族金属
の結合相が富化しているため、万一表面に亀裂が入り、
該亀裂が内部へ伝搬しても、該亀裂の伝搬はこの富化部
により遮断され、結果的に靭性向上につながる。
の結合相が富化しているため、万一表面に亀裂が入り、
該亀裂が内部へ伝搬しても、該亀裂の伝搬はこの富化部
により遮断され、結果的に靭性向上につながる。
なお、このような構造の一例として、特開昭６１−１７
９８４６号公報において、り相を含むものが開示されて
いる。しかし、この公知例のものでは、靭性が不足し、
本発明の耐衝撃性工具として必要な靭性を得ることはで
きない。
９８４６号公報において、り相を含むものが開示されて
いる。しかし、この公知例のものでは、靭性が不足し、
本発明の耐衝撃性工具として必要な靭性を得ることはで
きない。
この時、００等鉄族金属の結合相富化領域を０．５〜２
■とするのは、０．５ｍｓ未満では耐摩耗性の低下が生
じ、２■より厚くても結合相富化領域の効果が生じない
からである。
■とするのは、０．５ｍｓ未満では耐摩耗性の低下が生
じ、２■より厚くても結合相富化領域の効果が生じない
からである。
本発明方法は、以上のような複合構造の超硬合金を製造
するものである。
するものである。
本発明方法においては、先ず、ＷＣと鉄族金属を結合相
とする超硬合金に予め遊離炭素を含有させておく。
とする超硬合金に予め遊離炭素を含有させておく。
この遊離炭素の含有量は、以下に述べる徐冷工程で００
等鉄族金属と反応させ融体相として表面部へ移動させ易
くする」―では０．１５−１量％とすることが好ましい
が、この徐冷に引き続いて行われる昇温過程で脱炭され
難いためＯ，ＯＳ〜Ｏ，ＩＱ重量％程度とすることがよ
り好ましい。
等鉄族金属と反応させ融体相として表面部へ移動させ易
くする」―では０．１５−１量％とすることが好ましい
が、この徐冷に引き続いて行われる昇温過程で脱炭され
難いためＯ，ＯＳ〜Ｏ，ＩＱ重量％程度とすることがよ
り好ましい。
次いで、上記の遊離炭素を含有させた超硬合金を１３０
０℃から１２００℃まで５℃／１ｎ、以下の冷却速度で
真空又は酸化性雰囲気中で徐冷する。
０℃から１２００℃まで５℃／１ｎ、以下の冷却速度で
真空又は酸化性雰囲気中で徐冷する。
主として、遊離炭素と００等鉄族金属で生じていた融体
相が固相化する温度は、遊離炭素量によって変化するが
、その最低温度は約１２６０℃と考えられる。従って、
安全のため、１３００〜１２００℃間を真空又は酸化性
雰囲気で徐冷すると、合金内外に炭素量の差を生じ、こ
れによって融体相量の差が生じ、合金表面部へ該融体相
が移動する。
相が固相化する温度は、遊離炭素量によって変化するが
、その最低温度は約１２６０℃と考えられる。従って、
安全のため、１３００〜１２００℃間を真空又は酸化性
雰囲気で徐冷すると、合金内外に炭素量の差を生じ、こ
れによって融体相量の差が生じ、合金表面部へ該融体相
が移動する。
この結果、合金表面部にＣＯ等銑鉄族金属富化層生じる
。
。
この時、５℃／ｍｉｎ．以下の冷却速度とするのは、結
合相の拡散速度を考慮したものである。
合相の拡散速度を考慮したものである。
なお、冷却速度の下限値は、量産性の低下を防止する等
の理由により、０．１℃／ｍｉｎ．とすることが好まし
い。
の理由により、０．１℃／ｍｉｎ．とすることが好まし
い。
また、１３００℃から１２００℃まで冷却するのは、焼
結炉は温度分布を持ち、量産性を考慮すれば、その最低
温度は幅を持たせることが重要であり、少な（とも１２
００℃とすれば、従来の焼結法と何ら変わりな（Ｘ量産
性とすることができるからである。
結炉は温度分布を持ち、量産性を考慮すれば、その最低
温度は幅を持たせることが重要であり、少な（とも１２
００℃とすれば、従来の焼結法と何ら変わりな（Ｘ量産
性とすることができるからである。
また、真空又は酸化性雰囲気中で徐冷するのは、合金内
外で炭素量の差を与えるためである。
外で炭素量の差を与えるためである。
この真空度は、脱炭性雰囲気を与えるために、１０”ｂ
−１０−”Ｔｏｒｒ程度とすることが好ましく、酸化性
雰囲気としては、例えばＣＯ２、ＣＯｌとＨ２の混合ガ
ス等が好ましく挙げられる。
−１０−”Ｔｏｒｒ程度とすることが好ましく、酸化性
雰囲気としては、例えばＣＯ２、ＣＯｌとＨ２の混合ガ
ス等が好ましく挙げられる。
以上の徐冷の後、１２００℃から引き続いて１２８０〜
１２６０℃の温度域まで５℃／ｍｉｎ．以下の昇温速度
で酸化性雰囲気中で加熱する。
１２６０℃の温度域まで５℃／ｍｉｎ．以下の昇温速度
で酸化性雰囲気中で加熱する。
この工程によって、合金中の遊離炭素が酸化脱炭され、
消滅する。
消滅する。
この時の加熱温度を１２８０〜１２６０℃とするのは、
１２６０℃未満であれば遊離炭素の酸化脱炭が充分に生
ぜず、１２８０℃を超えても遊離炭素の酸化脱炭の作用
は飽和してしまうため、経済的に意味がないからである
。
１２６０℃未満であれば遊離炭素の酸化脱炭が充分に生
ぜず、１２８０℃を超えても遊離炭素の酸化脱炭の作用
は飽和してしまうため、経済的に意味がないからである
。
この温度域への昇温速度を５℃／ｍｉｎ．以下とするの
は、これより速いと遊離炭素の酸化脱炭が充分に進行し
ないからである。
は、これより速いと遊離炭素の酸化脱炭が充分に進行し
ないからである。
なお、あまり遅い昇温速度であると、脱炭量が太き（、
り相（Ｃｏ、Ｗ、Ｃ）等の発生があるため、昇温速度の
下限値は０．１℃／ｍｉｎ．程度とすることが好ましい
。
り相（Ｃｏ、Ｗ、Ｃ）等の発生があるため、昇温速度の
下限値は０．１℃／ｍｉｎ．程度とすることが好ましい
。
そして、上記の１２８０〜１２６０℃の温度域で真空又
は酸化性雰囲気中で保持する。
は酸化性雰囲気中で保持する。
この過程で、表面の００等鉄族金属の富化領域部から内
部に向かって炭素量が減少し、固液界面が内部へ移動す
る。この移動に伴い、表面の富化したＣｏ等鉄族金属が
内部へ移動して行き、表面下０．５〜２■の間が富化層
となると推測される。
部に向かって炭素量が減少し、固液界面が内部へ移動す
る。この移動に伴い、表面の富化したＣｏ等鉄族金属が
内部へ移動して行き、表面下０．５〜２■の間が富化層
となると推測される。
この過程を真空又は酸化性雰囲気中で行うのは、合金内
外に炭素量の差を与え、液相発生温度を変化させるため
である。
外に炭素量の差を与え、液相発生温度を変化させるため
である。
この時の真空度は、脱炭性雰囲気にするために、１０−
’〜１Ｇ−”Ｔｏｒｒ程度とすることが好ましい。
’〜１Ｇ−”Ｔｏｒｒ程度とすることが好ましい。
また、酸化性雰囲気としては、例えばＣＯ、。
ＣＯ２とＨｔの混合ガス等が好ましく使用される。
また、この過程の保持時間は１〜１００時間程度が好ま
しく、１時間未満であると表面の富化したＣｏ等鉄族金
属の内部への移動が充分に進まず、逆に１００時間より
長いと移動が進み過ぎ、上記の表面下０．５〜２ｍｍの
間での富化が得られない。
しく、１時間未満であると表面の富化したＣｏ等鉄族金
属の内部への移動が充分に進まず、逆に１００時間より
長いと移動が進み過ぎ、上記の表面下０．５〜２ｍｍの
間での富化が得られない。
［実施例］
実施例１
ＷＣ−１０％（重量％、以下同じ）Ｃｏ合金（０，１０
％の遊離炭素を含む）を１４００℃で３０う１間焼結し
た後、１３００℃まで１０℃／ｍｉｎ．の冷却速度で真
空中で冷却し、次いで１２００℃まで２℃／ｍｉｎ．の
冷却速度で５ＴｏｒｒのＣＯ１雰囲気中で冷却した。
％の遊離炭素を含む）を１４００℃で３０う１間焼結し
た後、１３００℃まで１０℃／ｍｉｎ．の冷却速度で真
空中で冷却し、次いで１２００℃まで２℃／ｍｉｎ．の
冷却速度で５ＴｏｒｒのＣＯ１雰囲気中で冷却した。
引き続いて、１２７０℃まで５℃／ｍｉｎ．の昇温速度
で昇温し、この１２７０℃で３０分間２ＴｏｒｒのＣＯ
１雰囲気中で保持した。
で昇温し、この１２７０℃で３０分間２ＴｏｒｒのＣＯ
１雰囲気中で保持した。
この結果、表面下０．５ｍｓの所に２〜３μＩのＣｏラ
メラ−状組織が観察された。
メラ−状組織が観察された。
また、合金分析結果では、遊離炭素の量は０．０１％で
、表面のＨｖは内部に比し５０％向上していた。
、表面のＨｖは内部に比し５０％向上していた。
上記合金を用いて、ポンチを作製し、８３５Ｃ（炭素鋼
−０，３５重量％Ｃ）（初期形状φ２０、長さ／径＝１
．３）を鍛造（後方押出し）によって、ギアブランク（
ギア素材）を加工した。
−０，３５重量％Ｃ）（初期形状φ２０、長さ／径＝１
．３）を鍛造（後方押出し）によって、ギアブランク（
ギア素材）を加工した。
この時の、ポンチの寿命は約８万個のショットが可能で
あった。
あった。
比較のために、通常のＷＣ−１０％Ｃｏ合金）では２万
個のショットで割損が発生した。
個のショットで割損が発生した。
実施例２
実施例１と同一の合金を用い、実施例１と同一の条件で
焼結、冷却、昇温し、１２７０℃での保持時間を１時間
、２時間、３時間として合金を製造した。
焼結、冷却、昇温し、１２７０℃での保持時間を１時間
、２時間、３時間として合金を製造した。
この結果、ＣＯ富化層領域は、夫々表面下０．７■−，
１，Ｏｓ−、’ ２．３ｇ１ｍであった。
１，Ｏｓ−、’ ２．３ｇ１ｍであった。
また、これらの合金を実施例１と同一条件で寿命テスト
した。
した。
この結果、夫々９万個、６万個、２．５万個のショット
が可能であった。
が可能であった。
「発明の効果コ
以」二詳述したように、本発明合金及び方法においては
、耐摩耗性と靭性と言う相反する両性質を、合金の表面
上特定領域のＣｏ等鉄族金属結合相量を多くする（富化
する）ことにより、高度に付与することができる。
、耐摩耗性と靭性と言う相反する両性質を、合金の表面
上特定領域のＣｏ等鉄族金属結合相量を多くする（富化
する）ことにより、高度に付与することができる。
この結果、Ｗ Ｃ−Ｃｏ３鉄族金属系合金の耐摩、耐衝
撃用工具としての用途を、ハイス系合金と同等若しくは
それ以上に広げることができ、本発明は、耐摩耗性と靭
性の両者を兼ね備えたソリッド工具用の超硬合金及びそ
°の製造方法として有益で ある。
撃用工具としての用途を、ハイス系合金と同等若しくは
それ以上に広げることができ、本発明は、耐摩耗性と靭
性の両者を兼ね備えたソリッド工具用の超硬合金及びそ
°の製造方法として有益で ある。
Claims (2)
- （１）ＷＣと鉄族金属からなる超硬合金の表面下０．５
〜２ｍｍの間が鉄族金属の結合相富化層であることを特
徴とする耐摩工具用超硬合金。 - （２）ＷＣと鉄族金属を結合相とする超硬合金に予め遊
離炭素を含有させ、該合金を１３００℃から１２００℃
までを５℃／ｍｉｎ．以下の冷却速度で真空又は酸化性
雰囲気中で冷却した後、引き続いて１２８０〜１２６０
℃の温度域まで５℃／ｍｉｎ．以下の昇温速度で酸化性
雰囲気中で加熱し、該１２８０〜１２６０℃の温度域で
真空又は酸化性雰囲気中で保持することを特徴とする耐
摩工具用超硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039197A JP2760007B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 耐摩工具用超硬合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1039197A JP2760007B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 耐摩工具用超硬合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02221354A true JPH02221354A (ja) | 1990-09-04 |
| JP2760007B2 JP2760007B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=12546398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1039197A Expired - Lifetime JP2760007B2 (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 耐摩工具用超硬合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760007B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102126025A (zh) * | 2011-02-22 | 2011-07-20 | 中南大学 | 一种表层脱碳WC-Co梯度硬质合金预制体的制备工艺 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61179846A (ja) * | 1984-11-13 | 1986-08-12 | サントレ−ド リミテイド | 超硬合金ボデイ− |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP1039197A patent/JP2760007B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61179846A (ja) * | 1984-11-13 | 1986-08-12 | サントレ−ド リミテイド | 超硬合金ボデイ− |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102126025A (zh) * | 2011-02-22 | 2011-07-20 | 中南大学 | 一种表层脱碳WC-Co梯度硬质合金预制体的制备工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2760007B2 (ja) | 1998-05-28 |
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