JPH05230588A - Hard alloy - Google Patents

Hard alloy

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Publication number
JPH05230588A
JPH05230588A JP7355792A JP7355792A JPH05230588A JP H05230588 A JPH05230588 A JP H05230588A JP 7355792 A JP7355792 A JP 7355792A JP 7355792 A JP7355792 A JP 7355792A JP H05230588 A JPH05230588 A JP H05230588A
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JP
Japan
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alloy
hard alloy
hard
weight
binder phase
Prior art date
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Application number
JP7355792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Maruyama
正男 丸山
Hiroshi Nakagaki
博司 中垣
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to AT92918325T priority patent/ATE173030T1/en
Priority to DE69227503T priority patent/DE69227503T2/en
Priority to US07/969,816 priority patent/US5421852A/en
Priority to EP92918325A priority patent/EP0559901B1/en
Priority to PCT/JP1992/001108 priority patent/WO1993005191A1/en
Publication of JPH05230588A publication Critical patent/JPH05230588A/en
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Abstract

PURPOSE:To produce a hard alloy where hardness is improved and deterioration in toughness is prevented by incorporating CoxWyCz into a sintered compact of a hard alloy containing specific percentages of WC of specific grain size, Co, and group IVa, Va, and VIa metals. CONSTITUTION:CoxWyCz (where the symbols X, Y, and Z represent atomic ratios) is incorporated into a sintered compact of a hard alloy having a composition consisting of, by weight, >=80% of WC of <=2mu average grain size, >=0.2% Co, and the balance one or >=2 kinds among the metals, carbides, nitrides, and carbonitrides of the group IVa, Va, and VIa metals of the periodic table. The intermetallic compound CoxWyCz so far known is Co3W9C4, Co3W3C1, Co6W6C1, Co2W4C1. Further, 2.0-7.0wt.% of Mo and/or Mo2C and 0.2-0.6wt.% of VC and/or CrC can be added, if necessary. By this method, the hard alloy where hardness is improved and deterioration in toughness is prevented can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、高圧水流ノズル用、
切削、摺動、線引ダイス等の工具用として切削特性に優
れた高硬度、高耐摩耗、高耐食、高剛性の硬質合金に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a high pressure water jet nozzle,
The present invention relates to a hard alloy having excellent cutting characteristics, such as high hardness, high wear resistance, high corrosion resistance, and high rigidity, which is used for tools such as cutting, sliding, and drawing dies.

【0002】[0002]

【従来の技術】高圧水流ノズル用、切削、摺動、線引ダ
イス等の工具用として切削特性に優れた高硬度、高耐摩
耗、高耐食、高剛性の硬質合金を得るためには、従来か
ら、炭化硅素や、窒化けい素、また炭化硼素などのセラ
ミックを改良したものが考えられる。これらのセラミッ
クスは原料粉末を最終形状に近い形に成型した後、焼結
することによって得られる。一方では、耐摩耗性が良
く、切削特性に優れる工具用硬質合金が、 IVa,Va,VI
a 族金属元素の炭化物、窒化物などからなる硬質相と鉄
族金属の結合相とから得られていることは周知である。
特に、WC−Co系超硬合金は、機械的性質に最も優れ
るため、切削工具や耐摩耗工具の分野では有用である。
このWC−Co系超硬合金は、WC粉末(硬質相)とC
o粉末(結合相)からなる混合粉末を、乾燥・造粒した
ものをプレスして焼結することにより得られる。
2. Description of the Related Art In order to obtain a hard alloy with high hardness, high wear resistance, high corrosion resistance, and high rigidity, which has excellent cutting characteristics for tools such as high-pressure water jet nozzles, cutting, sliding, and wire drawing dies, Therefore, it is considered that silicon carbide, silicon nitride, and improved ceramics such as boron carbide are used. These ceramics are obtained by molding raw material powder into a shape close to the final shape and then sintering. On the other hand, hard alloys for tools with good wear resistance and excellent cutting characteristics are IVa, Va, VI
It is well known that it is obtained from a hard phase composed of a carbide or nitride of a group a metal element and a bonded phase of an iron group metal.
In particular, WC-Co based cemented carbide is most useful in the field of cutting tools and wear resistant tools because it has the best mechanical properties.
This WC-Co based cemented carbide is composed of WC powder (hard phase) and C
It is obtained by pressing a powder obtained by drying and granulating a mixed powder of o powder (bonding phase) and sintering the powder.

【0003】しかしながら、セラミックスは硬度はなる
ほど高いが靭性が低いために、衝撃を受けるような分野
への応用はかなり困難である。また、 IVa,Va,VIa 族
金属元素の炭化物、窒化物の硬質相と鉄族金属の結合相
とからなる超硬合金でも、その硬度には限界があるとさ
れている。なぜなら硬度を向上させようとして結合相量
を減らすと逆に合金の靭性が低下し、特に合金中2重量
%未満の結合相量しかない場合は硬質相であるWC粒子
の表面に結合相を均一に分散させることが非常に困難で
あり、靭性低下が著しくなるので、通常の超硬合金では
Co等からなる結合相を2重量%未満にできないからで
ある。
However, since ceramics have higher hardness but lower toughness, it is quite difficult to apply them to a field that receives an impact. Further, it is said that the hardness of a cemented carbide composed of hard phases of carbides and nitrides of IVa, Va, and VIa group metal elements and a binding phase of iron group metals has a limit. This is because when the amount of binder phase is reduced in an attempt to improve hardness, the toughness of the alloy decreases, and when the amount of binder phase in the alloy is less than 2% by weight, the binder phase is uniform on the surface of the WC particles, which is a hard phase. This is because it is very difficult to disperse it in the steel, and the toughness is remarkably deteriorated. Therefore, the binder phase made of Co or the like cannot be made less than 2% by weight in a normal cemented carbide.

【0004】ここで、この発明の出願人が先に出願した
特願平3−250437号においては、WC−Co混合
物に、Mo2 C及びVCを所定量添加し、Co量を減ら
してもWC−Coのぬれ性が阻害されないようにし、更
にWC粒度の選択、およびHIPの条件をこの結合相量
の材質における最適値にすることで結合相量が少量のW
C−Mo2 C−VC−Coからなる硬質合金を可能とし
ていた。
Here, in Japanese Patent Application No. 3-250437 previously filed by the applicant of the present invention, even if a predetermined amount of Mo 2 C and VC are added to the WC-Co mixture and the Co amount is reduced, WC is reduced. -By preventing the wettability of Co from being impaired, and further selecting the WC grain size and adjusting the HIP conditions to the optimum value for the material of this binder phase amount, W containing a small amount of binder phase is obtained.
It was capable of hard alloy consisting of C-Mo 2 C-VC- Co.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の硬質合
金であっても、組成がWC−Mo2 C−VC−Coの4
相となっており、このように合金中でCoが金属として
存在して通常の結合相の役割をしている限り、硬度と靭
性には従来と同様に限界がある。又、硬質相と結合相と
の間でヤング率、硬度等の特性の差が大きいため、界面
に大きなストレスが存在し、合金の靭性を損なうことに
なる。
[SUMMARY OF THE INVENTION However, even the above hard alloy, the composition of WC-Mo 2 C-VC- Co 4
As long as Co is present as a metal in the alloy and functions as a normal binder phase, the hardness and toughness have the same limits as before. Further, since there are large differences in properties such as Young's modulus and hardness between the hard phase and the binder phase, a large stress is present at the interface, impairing the toughness of the alloy.

【0006】この発明は、上記従来の課題に鑑みてなさ
れたもので、少ない結合相量で従来より以上に合金の硬
度を向上させ、更に合金の靭性低下を防止することがで
きる硬質合金を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and provides a hard alloy capable of improving the hardness of an alloy more than before with a small amount of binder phase and preventing the toughness of the alloy from decreasing. The purpose is to do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、高圧水流ノ
ズルや切削、摺動、線引ダイス等の工具用の中でも特に
硬度が高く、かつ、靭性と耐摩耗性の高い材料を提供す
ることを目的とするものである。靭性が不足しているの
で、まずセラミックスを検討の範囲から除外することと
し、超硬合金の組成等を改良することによって、前記の
目的を達成することについて検討を進めた。
The present invention provides a material having particularly high hardness and high toughness and wear resistance among tools such as high-pressure water jet nozzles, cutting, sliding, and drawing dies. The purpose is. Since the toughness is insufficient, ceramics were first excluded from the scope of study, and studies were conducted to achieve the above-mentioned object by improving the composition of the cemented carbide.

【0008】そして超硬合金の結合相の量を極端に低減
させることについて検討した。基本的には、靭性、強度
および硬度について優れた性質を有するWCを硬質相の
中心成分とすることにしたので、WCは硬質焼結体中で
80重量%以上である。80重量%未満では目的とする
硬度、靭性、耐摩耗性の硬質合金を得ることはできな
い。
Then, a study was made to extremely reduce the amount of the binder phase of the cemented carbide. Basically, WC, which has excellent properties in toughness, strength, and hardness, is used as the central component of the hard phase, so WC is 80% by weight or more in the hard sintered body. If it is less than 80% by weight, it is impossible to obtain a hard alloy having desired hardness, toughness and wear resistance.

【0009】従来の超硬合金に関連する技術の分野にお
いては、結合相の量が約5重量%未満のものは、製造不
能または硬度が高くなっても靭性が低いという理由でほ
とんど実用化されていなかった。
In the technical field related to conventional cemented carbides, those having a binder phase content of less than about 5% by weight are practically used because they are unmanufacturable or have low toughness even when hardness increases. I didn't.

【0010】発明者らは、上記の原因について鋭意検討
を進めることとし、結合相として機能するであろうと思
われるCoの量を、2重量%以下とすることについて検
討を開始した。結合相量が少ないのであるから、硬質合
金中の成分は、相互にぬれ性の良い材料であることが必
要である。その意味でMoまたはMo2 Cを添加するこ
とを考えた。これらの添加成分は、硬質焼結体中でどの
ような形態で存在するかは確認されていない。しかしな
がら、Mo2 Cは比較的安定な化合物なので、Mo2
になっている可能性が高い。
The inventors have made intensive studies on the above causes, and have begun to study the amount of Co, which is considered to function as a binder phase, to be 2% by weight or less. Since the amount of binder phase is small, it is necessary that the components in the hard alloy have good wettability with each other. In that sense, it was considered to add Mo or Mo 2 C. It has not been confirmed in what form these additive components exist in the hard sintered body. However, since Mo 2 C is a relatively stable compound, Mo 2 C
Is likely to be.

【0011】このようにして得られた硬質合金は、添加
していない合金と比較すると、焼結体としての強度が向
上することがわかった。しかしながら、2.0重量%未
満の場合には、その効果が少なく、また、7.0重量%
を越えると、硬度が低下することがわかった。これらの
添加物は、WCと結合相のぬれ性を向上する上で効果が
あったものと思われる。
It has been found that the hard alloy thus obtained has improved strength as a sintered body as compared with an alloy not added. However, when it is less than 2.0% by weight, its effect is small, and it is 7.0% by weight.
It was found that the hardness was lowered when it exceeded. It is considered that these additives were effective in improving the wettability of WC and the binder phase.

【0012】しかしながら、前記した組成では、硬質合
金の密度が安定せず、従って硬質合金の特性は不安定な
ものとなった。この原因を解明するために予備実験を進
めた。予備的な実験によれば、WCの粒度と焼結体の密
度との間には密接な関連があることがわかった。さらに
この効果について、詳細に検討したところ、図1に示す
結果が得られた。即ち、硬質合金中のWCの平均粒度が
2μm以下とすることによって、高い密度の硬質焼結体
を得ることができる。そして、約1.0μmのWCの平
均粒度としたときに、密度はほぼ100%に達する。
However, with the above composition, the density of the hard alloy was not stable, and therefore the characteristics of the hard alloy became unstable. Preliminary experiments were conducted to clarify the cause. Preliminary experiments have shown that there is a close relationship between the grain size of WC and the density of the sintered body. Furthermore, when this effect was examined in detail, the results shown in FIG. 1 were obtained. That is, by setting the average grain size of WC in the hard alloy to be 2 μm or less, a hard sintered body having a high density can be obtained. When the average particle size of WC is about 1.0 μm, the density reaches almost 100%.

【0013】ここで重要なことは、焼結体中のWCの粒
度を2μm以下に保つことであるが、一般的には焼結の
条件によってWC粒度は変動する。焼結温度が高かった
り、また、焼結時間が長くなると、WC粒度は大きくな
る。また、当然のことながら原料粉末中のWCの粒度や
粒度分布も焼結体中のWCの粒度に影響を与える。
What is important here is to keep the grain size of WC in the sintered body at 2 μm or less, but generally, the grain size of WC varies depending on the sintering conditions. The higher the sintering temperature and the longer the sintering time, the larger the WC grain size. Naturally, the particle size and particle size distribution of WC in the raw material powder also affect the particle size of WC in the sintered body.

【0014】従って、焼結体中のWCの粒度は極めて不
安定であり、この発明の目的を達成するには、焼結体中
のWCの粒度をいかに制御するかということが1つの重
要な要素であることがわかった。
Therefore, the particle size of WC in the sintered body is extremely unstable, and in order to achieve the object of the present invention, how to control the particle size of WC in the sintered body is one important factor. It turned out to be an element.

【0015】実用化されている超硬合金においては、V
CやCrCがWCの粒子成長抑制材としてよく知られて
いる。しかしながら、本発明のように微量な結合相の超
硬合金の場合でも、従来の常識がそのまま通用するかど
うかについては不明である。
In cemented carbide that has been put to practical use, V
C and CrC are well known as a grain growth inhibitor for WC. However, even in the case of a cemented carbide having a small amount of binder phase as in the present invention, it is unclear whether the conventional common sense can be applied as it is.

【0016】即ち、従来の超硬合金では、焼結体中には
Coが溶けて、その中にWCが溶解し、再析出する過程
を経ると考えられている。この過程でCrCやVCはW
Cの粒子成長を抑制するのである。本発明のように、結
合相のCoが2重量%以下の場合には、焼結機構がどの
ようなものであるかは知られていない。
That is, it is considered that in the conventional cemented carbide, Co is dissolved in the sintered body, WC is dissolved therein, and re-precipitation is performed. In this process, CrC and VC are W
The particle growth of C is suppressed. As in the present invention, when the binder phase Co is 2 wt% or less, it is not known what the sintering mechanism is.

【0017】発明者らは、どのような結果が得られるか
不明であるが、とにかく種々の量のVCおよびCrCの
効果を調べた。その結果、焼結体の中で、0.2〜0.
6重量%のVC又は、CrCを添加すれば大変効果があ
ることがわかった。0.2重量%未満ではその効果はな
く、また、0.6重量%を越えると極端に焼結性が悪く
なる。
Although it is unclear what results will be obtained, the inventors investigated the effect of various amounts of VC and CrC anyway. As a result, 0.2 to 0.
It was found that adding 6% by weight of VC or CrC was very effective. If it is less than 0.2% by weight, the effect is not obtained, and if it exceeds 0.6% by weight, the sinterability is extremely deteriorated.

【0018】微少量の結合相ではあるが、さらに硬度の
高い硬質合金を得るためには、結合相の量が0.2〜
1.0重量%のCoの方が望ましい。しかしながら、結
合相の量が少ないので、硬質焼結体の中には少なからず
欠陥が残っている。工程内で合金欠陥を潰すためには、
HIP処理すると効果があるが、HIP前の合金が正常
に近い状態でないとHIPの効果は現れない。HIP後
に正常な合金とするためには、少なくともHIP前に密
度が98%以上になっていることが必要である。これ
は、密度が低すぎると、合金中の巣は、ある程度表面と
つながっているものと思われ、HIPの圧力が巣内部に
もおよび、潰すことができなくなるためと思われる。
Although it is a very small amount of binder phase, in order to obtain a hard alloy having a higher hardness, the amount of binder phase is 0.2-.
1.0 wt% Co is preferred. However, since the amount of the binder phase is small, not a few defects remain in the hard sintered body. In order to crush alloy defects in the process,
HIP treatment is effective, but the effect of HIP does not appear unless the alloy before HIP is in a state close to normal. In order to obtain a normal alloy after HIP, it is necessary that the density be 98% or more at least before HIP. This is probably because if the density is too low, the cavities in the alloy seem to be connected to the surface to some extent, and the HIP pressure reaches the inside of the cavities and cannot be collapsed.

【0019】その他に、周期律表の第 IVa,Va,VIa 族
金属の炭化物,窒化物および炭窒化物を添加しても、本
発明と同様の効果がある。硬質焼結体中の炭素が不足し
ている場合には、W2 Cが生じるが、特別悪い影響を与
えるものではない。
In addition, addition of carbides, nitrides, and carbonitrides of Group IVa, Va, and VIa metals of the periodic table has the same effect as that of the present invention. When carbon in the hard sintered body is insufficient, W 2 C is generated, but it does not have a particularly bad influence.

【0020】このようにして得られた硬質合金は、図2
〜図4に示すように、硬度が高く、破壊靭性値も実用的
に耐え得る程度の高さであり、かつ耐摩耗性にも優れて
いる。
The hard alloy thus obtained is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the hardness is high, the fracture toughness is practically high enough, and the wear resistance is also excellent.

【0021】発明者らは、このような硬質合金中の中で
も特に耐摩耗性に優れた硬質合金をX線回析分析により
調べた。その1例を図5に示す。ここで明らかになった
のは、予想すらしていなかったCo24 CやW2 Cと
思われるピークがWCのピークと共に見られる点であ
る。この発明の硬質合金では、前記した通り通常液相焼
結である。従って一度WCがCoの液相の中に溶け込み
再析出する時に、Cの量が不足している場合、余ってい
る場合等で析出物が異なる。そのような観点から種々の
焼結体を作製し、硬質焼結体中の相を確認した。
Among the hard alloys mentioned above, the inventors have examined X-ray diffraction analysis for a hard alloy having particularly excellent wear resistance. One example is shown in FIG. What has been clarified here is that the unexpected peaks of Co 2 W 4 C and W 2 C are seen together with the peak of WC. The hard alloy of the present invention is normally liquid phase sintered as described above. Therefore, when WC once dissolves in the liquid phase of Co and is re-precipitated, the precipitates differ depending on whether the amount of C is insufficient or excessive. From such a viewpoint, various sintered bodies were produced and the phases in the hard sintered body were confirmed.

【0022】その結果、Co394 ,Co33
1 ,Co661 ,Co241 と思われる種々な
金属間化合物が存在しているという驚くべき事実がわか
った。
As a result, Co 3 W 9 C 4 and Co 3 W 3 C
The surprising fact that various intermetallic compounds, which are supposed to be 1 , Co 6 W 6 C 1 and Co 2 W 4 C 1 , are present has been found.

【0023】このような金属間化合物は、通常の硬質合
金中に含まれてはならないとされている化合物であっ
た。従って、これらの化合物のない焼結体を得るため
に、各種の焼結条件や、配合組成等を制御することによ
ってこれらの化合物をなくして製品としている。この発
明者も、同様に、これらの金属間化合物を除去するため
に種々検討したが、性能の良い硬質合金では、完全にな
くす技術はまだ開発されていない。
Such an intermetallic compound was a compound which should not be contained in a usual hard alloy. Therefore, in order to obtain a sintered body free of these compounds, various compounds are eliminated by controlling various sintering conditions, compounding compositions, etc. The present inventor also conducted various studies to remove these intermetallic compounds, but a hard alloy having good performance has not been developed yet.

【0024】[0024]

【作用】金属間化合物Coxyz は、硬度において
WC,Coより高いものであり、合金の硬度を向上させ
る作用があるが、一方、通常の結合相であるCoより靭
性は低く、単独ではもろいものである。この金属間化合
物Coxyz は大きい組織では靭性が小となるの
で、微少に析出させることにより合金の靭性低下を極力
抑制することができる。
The intermetallic compound Co x W y C z has a hardness higher than those of WC and Co, and has an action of improving the hardness of the alloy. On the other hand, the toughness thereof is lower than that of the ordinary binder phase Co, It is fragile by itself. Since the intermetallic compound Co x W y C z has a small toughness in a large structure, the toughness of the alloy can be suppressed as much as possible by precipitating it in a minute amount.

【0025】Coxyz の(x,y,z)は、現在
知られているもので(3,9,4)、(3,3,1)、
(6,6,1)、(2,4,1)があるが、これらのい
ずれも上記の作用を有する。
The (x, y, z) of Co x W y C z are those known at present (3, 9, 4), (3, 3, 1),
There are (6, 6, 1) and (2, 4, 1), all of which have the above-mentioned effects.

【0026】合金中のMo2 C又はMoは、原料WC粉
末中の遊離炭素と反応し(aWC+bC+cMo2
(又はMo)→a’WC+dMo2 C+eMo)、硬質
相と結合相のぬれ性を向上させる。又、合金組成にVC
を加えれば、液相焼結過程におけるWCの粒成長を抑制
することができ、合金の高密度化を達成することができ
る。また、遊離炭素が不在の場合にMoを添加すると、
WCの一部が分解してW2 CとMo2 Cが生成したりす
る。
Mo 2 C or Mo in the alloy reacts with free carbon in the raw WC powder (aWC + bC + cMo 2 C).
(Or Mo) → a′WC + dMo 2 C + eMo) to improve the wettability of the hard phase and the binder phase. In addition, the alloy composition has VC
By adding the above, the grain growth of WC in the liquid phase sintering process can be suppressed, and the densification of the alloy can be achieved. Also, if Mo is added in the absence of free carbon,
Part of WC decomposes to form W 2 C and Mo 2 C.

【0027】合金中のCo含有量が1重量%未満である
いわゆる擬バインダーレス超硬合金とした場合、前述の
Coxyz の存在が、合金硬度をさらに向上させ、
又、Coxyz はWC硬質相とのぬれ性が良好であ
り、更に、このCoxyz を微少組織として析出さ
せることにより、合金靭性の低下を防止できるので、正
常な合金が得られるようになる。
In the case of a so-called pseudo binderless cemented carbide in which the Co content in the alloy is less than 1% by weight, the presence of Co x W y C z described above further improves the alloy hardness,
In addition, Co x W y C z has a good wettability with the WC hard phase, and by precipitating this Co x W y C z as a microstructure, it is possible to prevent deterioration of alloy toughness, The alloy can be obtained.

【0028】原料のWC粒度には適切な値があり、粒度
があまり大きいと粒子間の間隔が大きくなり過ぎて、巣
のない正常な合金にするための結合相量が多くなってく
るので、結合相量が極めて少ない擬バインダーレス超硬
合金においてはWC粒子が大きいと合金中に巣が多く発
生する。そこでWC粒度は0.5〜3.0μm程度であ
ることが望ましい。
There is an appropriate value for the WC grain size of the raw material. If the grain size is too large, the spacing between grains becomes too large, and the amount of binder phase for forming a normal alloy with no cavities becomes large. In a quasi-binderless cemented carbide with an extremely small amount of binder phase, if the WC particles are large, many voids are generated in the alloy. Therefore, it is desirable that the WC particle size is about 0.5 to 3.0 μm.

【0029】一方、焼結体中の巣を潰すためにHIP処
理が行なわれるが、HIP前の合金の巣が多く密度があ
まり低いと、巣が表面とある程度つながってくるので、
HIPの圧力が巣内部にも及んで潰すことができなくな
る。従ってHIP前の状態で密度がある程度高くなって
いることが必要である。そのため、得られた焼結体はH
IP前で理論密度比98%以上であることが望ましい。
On the other hand, HIP treatment is carried out in order to crush the cavities in the sintered body, but if there are many cavities in the alloy before HIP and the density is too low, the cavities are connected to the surface to some extent.
The pressure of the HIP reaches the inside of the nest and it becomes impossible to crush it. Therefore, it is necessary that the density be high to some extent before HIP. Therefore, the obtained sintered body is H
It is desirable that the theoretical density ratio is 98% or more before IP.

【0030】[0030]

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0031】(実施例1):(Example 1):

【0032】表1に示す配合組成(重量%)のものをそ
れぞれボールミルにて約8時間混合して原料粉を作成し
た。ここで用いたWCの平均粒度は 1.5μmであった。
これらの原料粉を乾燥・造粒後、 1.0T/cm2 でプレス
成形し、約1時間1470℃で予備焼結を行なったのち、ア
ルゴンガス雰囲気下で1000kg/cm2 の高圧力で1320℃、
1時間の熱間静水圧プレス焼結(HIP)を行ない、硬
質合金を得た。
Raw materials were prepared by mixing the blended compositions (% by weight) shown in Table 1 in a ball mill for about 8 hours. The average particle size of the WC used here was 1.5 μm.
After drying and granulating these raw material powders, press molding at 1.0 T / cm 2 and pre-sintering at 1470 ° C for about 1 hour, then 1320 ° C at a high pressure of 1000 kg / cm 2 in an argon gas atmosphere. ,
Hot isostatic pressing sintering (HIP) was carried out for 1 hour to obtain a hard alloy.

【0033】これらの合金の特性を同じく表1で示す。
尚、試料番号6および7は、この発明の範囲外の比較例
である。
The properties of these alloys are also shown in Table 1.
Sample Nos. 6 and 7 are comparative examples outside the scope of the present invention.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】(実施例2):(Example 2):

【0036】この発明の硬質合金において、使用するW
C粒度を0.7μm,1.0μm,2μm,3μm,4
μmの5種類のWC粒度の原料を用いて、結合相量が
0.8重量%未満の、いわゆる擬バインダーレス超硬合
金を実施例1と同様にして製作した。
W used in the hard alloy of the present invention
C grain size is 0.7μm, 1.0μm, 2μm, 3μm, 4
A so-called pseudo-binderless cemented carbide having a binder phase content of less than 0.8% by weight was produced in the same manner as in Example 1 by using five kinds of WC particle size raw materials having a particle size of μm.

【0037】得られた合金のそれぞれのWC粒度におけ
る合金密度を図1に示す。合金密度はWC粒子により変
化し、1.0μm付近で合金密度が一番向上しているの
がわかる。
The alloy densities at the respective WC grain sizes of the obtained alloy are shown in FIG. It can be seen that the alloy density changes depending on the WC particles, and the alloy density is most improved in the vicinity of 1.0 μm.

【0038】図2は、実施例の擬バインダーレス合金の
硬度を、通常のWC−Co合金の結合相量を変化させた
特性と比較したもので、Aはこの発明の実施例に係る擬
バインダーレス超硬合金の特性を示す点で、Bは粗粒W
C−Co合金、Cは中粒WC−Co合金、及びDは超微
粒WC−Co合金の結合相量と硬度との関係を示す曲線
である。
FIG. 2 compares the hardness of the pseudo-binderless alloys of the examples with the characteristics of a conventional WC-Co alloy with the amount of binder phase varied, where A is the pseudo-binder according to the examples of the present invention. B is a coarse-grained W because it shows the characteristics of the less cemented carbide.
C-Co alloy, C is a medium-grain WC-Co alloy, and D is a curve showing the relationship between the amount of binder phase and the hardness of ultrafine-grain WC-Co alloy.

【0039】図2から明らかなように、この発明の擬バ
インダーレス合金は、超微粒材質の各結合相量における
硬度の延長線上にある。これは、粗粒のWCを有する材
質では結合相量が少なくなっても、WC粒子の間隙を埋
めている結合相量の体積が多く、結合相の特性に依存す
る割合が高いのに対し、超微粒材質では、結合相の特性
への依存性が少ないためであり、この延長線上にこの発
明の擬バインダーレス合金があることがわかる。
As is apparent from FIG. 2, the pseudo-binderless alloy of the present invention is on the extension line of the hardness in each binder phase amount of the ultrafine grained material. This is because, in a material having coarse particles of WC, even if the amount of the binder phase is small, the volume of the binder phase filling the gaps of the WC particles is large, and the ratio depending on the characteristics of the binder phase is high. This is because the ultrafine grained material has little dependence on the properties of the binder phase, and it can be seen that the pseudo binderless alloy of the present invention is present on this extension line.

【0040】図3は、実施例の合金を用いCCPAによ
る耐摩耗性の評価を行ない、その結果を結合相量に対し
て示したのが図3である(但し、Aは密度99%の擬バ
インダーレス合金で、A’は密度93%の擬バインダー
レス合金)。
FIG. 3 shows the results of evaluation of wear resistance by CCPA using the alloys of the examples, and the results are shown with respect to the amount of binder phase (where A is a pseudo of 99% density). Binderless alloy, A'is a pseudo binderless alloy with a density of 93%).

【0041】図3から明らかなように、この発明の擬バ
インダーレス合金は、通常の超硬合金に対し、10倍か
ら100倍以上の耐摩耗性を示す。これは、摩耗は基本
的には柔らかい結合相から起こるので、結合相が極度に
少ないこの実施例の合金は極めて耐摩耗性に優れるので
ある。但し、密度の低い合金A’では、巣の存在により
WC粒子同士が結合相により充分に結合されていないの
で、高耐摩耗性は実現できていない。
As is clear from FIG. 3, the pseudo-binderless alloy of the present invention exhibits wear resistance 10 times to 100 times or more that of ordinary cemented carbide. This is because the wear basically originates from the soft binder phase, so the alloy of this example with extremely low binder phase is extremely wear resistant. However, in the alloy A ′ having a low density, since the WC particles are not sufficiently bonded by the binder phase due to the presence of the cavities, high wear resistance cannot be realized.

【0042】図3は、ヴィッカース法により求めた実施
例の擬バインダーレス合金の破壊靭性を通常の超硬合金
と比較したものである。合金の破壊靭性(KIC)は、結
合相の厚み、及び、WCと結合相の界面により左右され
る値である。結合相が極微量な本実施例の合金では、通
常の合金よりも低い破壊靭性値を示すが、Coxyz
の存在により、大幅な靭性低下を防止している。
FIG. 3 compares the fracture toughness of the pseudo-binderless alloys of the examples obtained by the Vickers method with those of ordinary cemented carbides. The fracture toughness (K IC ) of an alloy is a value that depends on the thickness of the binder phase and the interface between WC and the binder phase. The alloy of this example with an extremely small amount of binder phase has a lower fracture toughness value than the ordinary alloy, but Co x W y C z
The presence of the element prevents a significant decrease in toughness.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上のように、この発明によると、硬質
合金の硬度をより向上させ、WCを主成分とする硬質相
と結合相のぬれ性を向上させて合金靭性の低下を防止で
き、特にCoが微少で靭性が低下しやすい擬バインダレ
ス合金に適用すれば硬度向上と靭性低下防止に効果があ
る。
As described above, according to the present invention, the hardness of the hard alloy can be further improved, the wettability of the hard phase and the binder phase containing WC as a main component can be improved, and the deterioration of the alloy toughness can be prevented. In particular, when it is applied to a pseudo-binderless alloy in which Co is minute and the toughness is likely to be lowered, it is effective in improving the hardness and preventing the toughness from being lowered.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例で、原料のWC粒度と合金
密度との関係図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a WC grain size of a raw material and an alloy density in an example of the present invention.

【図2】この発明の一実施例を従来例と比較するため示
した結合相量と硬度との関係図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the amount of binder phase and hardness shown in order to compare one example of the present invention with a conventional example.

【図3】この発明の一実施例を従来例と比較するため示
した結合相量と耐摩耗性との関係図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the amount of binder phase and wear resistance, which is shown in order to compare one embodiment of the present invention with a conventional example.

【図4】この発明の一実施例を従来例と比較するため示
した結合相量と破壊靭性との関係図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of binder phase and fracture toughness, which is shown in order to compare one example of the present invention with a conventional example.

【図5】この発明の実施例1の試料No.3の硬質合金をX
線回析により分析した回析図である。
[Fig. 5] X-ray of the hard alloy of Sample No. 3 of Example 1 of the present invention
It is a diffraction diagram analyzed by line diffraction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 擬バインダーレス合金(密度99%) A’ 擬バインダーレス合金(密度93%) B 粗粒WC−Co C 中粒WC−Co D 超微粒WC−Co A Pseudo binderless alloy (density 99%) A'Pseudo binderless alloy (density 93%) B Coarse grain WC-Co C Medium grain WC-Co D Ultrafine grain WC-Co

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平均粒径2μm以下のWC80重量%以
上、0.2重量%以上,2重量%以下のCo、残部が周
期律表の第 IVa,Va,VIa 族金属の金属,炭化物,窒化
物および炭窒化物の1種または2種以上を含有する硬質
合金であって、該焼結体中にCoxyz (x,y,
zは原子比を示す)を含有することを特徴とする硬質合
金。
1. A WC having an average particle size of 2 μm or less, 80% by weight or more, 0.2% by weight or more and 2% by weight or less of Co, and the balance being a metal, carbide or nitriding group IVa, Va or VIa metal of the periodic table. A hard alloy containing one or more of a metal oxide and a carbonitride, wherein Co x W y C z (x, y,
z represents an atomic ratio).
【請求項2】 請求項1において、周期律表の第 IVa,
Va,VIa 族金属の金属,炭化物,窒化物および炭窒化物
の1種または2種以上が、硬質合金中で2.0〜7.0
重量%のMo,Mo2 Cの1種以上であることを特徴と
する硬質合金。
2. The method according to claim 1, wherein the IVa of the periodic table is
One or more of Va, VIa group metals, carbides, nitrides, and carbonitrides are 2.0 to 7.0 in the hard alloy.
A hard alloy comprising at least one of Mo and Mo 2 C in weight%.
【請求項3】 請求項1または請求項2において、周期
律表の第 IVa,Va,VIa 族金属の金属,炭化物,窒化物
および炭窒化物の1種または2種以上が、硬質合金中で
0.2〜0.6重量%のVC,CrCの1種以上である
ことを特徴とする硬質合金。
3. The hard alloy according to claim 1, wherein one or more of metals, carbides, nitrides and carbonitrides of Group IVa, Va and VIa metals of the periodic table are in a hard alloy. A hard alloy comprising 0.2 to 0.6% by weight of one or more of VC and CrC.
【請求項4】 請求項1乃至請求項3において、周期律
表の第 IVa,Va,VIa 族金属の金属,炭化物,窒化物お
よび炭窒化物の1種または2種以上が、W2Cであるこ
とを特徴とする硬質合金。
4. The method according to claim 1, wherein one or more kinds of metals, carbides, nitrides and carbonitrides of Group IVa, Va and VIa metals of the periodic table are W 2 C. A hard alloy characterized by being present.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4において、Coが
硬質焼結体中で0.2重量%以上1重量%以下であるこ
とを特徴とする硬質合金。
5. The hard alloy according to claim 1, wherein Co is 0.2% by weight or more and 1% by weight or less in the hard sintered body.
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