JPS5831061A - 高強度および高耐酸化性を有する炭化タングステン基超硬合金 - Google Patents
高強度および高耐酸化性を有する炭化タングステン基超硬合金Info
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- JPS5831061A JPS5831061A JP12848681A JP12848681A JPS5831061A JP S5831061 A JPS5831061 A JP S5831061A JP 12848681 A JP12848681 A JP 12848681A JP 12848681 A JP12848681 A JP 12848681A JP S5831061 A JPS5831061 A JP S5831061A
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- oxidation resistance
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- superhard
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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】
この発明は、常温および高温において高強度を有すると
共に、すぐれた耐酸化性を有し、かつ高温耐食性、耐熱
衝撃性および耐熱疲労性にもすぐれた炭化タングステン
（以下ＷＣで示す）超超硬合金に関するものである。
共に、すぐれた耐酸化性を有し、かつ高温耐食性、耐熱
衝撃性および耐熱疲労性にもすぐれた炭化タングステン
（以下ＷＣで示す）超超硬合金に関するものである。
近年、例えば熱間圧延ロールや熱間圧延ガイドローラ、
掘削用ピット、熱間鍛造ダイス、シーミングロールなど
の耐摩部品や耐食部品、さらに耐熱部品の製造には、工
具鋼や鋳鉄に代って、Ｗ’Ｃ−Ｃｏ系、 ’Ｗ Ｃ−Ｃ
ｏ−Ｎｉ系、およびＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系のＷＣＣ
超超硬合金使用されるようになってきたが、これらＷＣ
Ｃ超超硬合金すぐれた靭性および耐摩耗性をもつものの
、特に高温強度、耐酸化性（耐熱性）、および高温耐食
性が不足するために、例えば鋼線材の熱間圧延ロールに
おけるように、ロール面が走行する約１０００〜１．１
ＬＯＣ１℃の鋼線材によシ圧力を付加された状態で高温
加熱され、一方そのロール表面は水冷もされる↓うな加
熱と冷却の繰シ返し条件にさらされた場合、熱亀裂や肌
荒れを生じ、比較的使用寿命の短かいものであった。
掘削用ピット、熱間鍛造ダイス、シーミングロールなど
の耐摩部品や耐食部品、さらに耐熱部品の製造には、工
具鋼や鋳鉄に代って、Ｗ’Ｃ−Ｃｏ系、 ’Ｗ Ｃ−Ｃ
ｏ−Ｎｉ系、およびＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系のＷＣＣ
超超硬合金使用されるようになってきたが、これらＷＣ
Ｃ超超硬合金すぐれた靭性および耐摩耗性をもつものの
、特に高温強度、耐酸化性（耐熱性）、および高温耐食
性が不足するために、例えば鋼線材の熱間圧延ロールに
おけるように、ロール面が走行する約１０００〜１．１
ＬＯＣ１℃の鋼線材によシ圧力を付加された状態で高温
加熱され、一方そのロール表面は水冷もされる↓うな加
熱と冷却の繰シ返し条件にさらされた場合、熱亀裂や肌
荒れを生じ、比較的使用寿命の短かいものであった。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
耐摩部品や耐食部品、さらに耐熱部品の製造に適した材
料を得べく、特に結合相とのぬれ性にすぐれ、かつ結合
相との界面強度も高く、さらに高温硬さも他の炭化物よ
シすぐれているＷＣを分散相形成成分として含有し、そ
れ自体もすぐれ、た靭性と耐摩耗性を有するＷＣＣ超超
硬合金着目し、との超硬合金の特に結合相に高温強度、
耐酸化性（耐熱性）、および高温耐食性を付与すぺ〈研
究を行なった結果、Ｃｒ： ０．１〜２ ％、 Ａ１：
０１１〜３％、Ｎｉ：５〜３０％、 Ｃｏ： ２．５
〜ｌ ５ ｔｓ、 Ｙ。
耐摩部品や耐食部品、さらに耐熱部品の製造に適した材
料を得べく、特に結合相とのぬれ性にすぐれ、かつ結合
相との界面強度も高く、さらに高温硬さも他の炭化物よ
シすぐれているＷＣを分散相形成成分として含有し、そ
れ自体もすぐれ、た靭性と耐摩耗性を有するＷＣＣ超超
硬合金着目し、との超硬合金の特に結合相に高温強度、
耐酸化性（耐熱性）、および高温耐食性を付与すぺ〈研
究を行なった結果、Ｃｒ： ０．１〜２ ％、 Ａ１：
０１１〜３％、Ｎｉ：５〜３０％、 Ｃｏ： ２．５
〜ｌ ５ ｔｓ、 Ｙ。
Ｌａ、 Ｓｍ、およびＣｅ（以下これらを総称して希土
類金属という）’ ： ０．０１〜０．５ ％を含有し
、さらにＭＯ＝０．１〜１チを含有し、残シがｗｅと不
可避不純物からなる組成（以上重量％）を有するＷＣＣ
超超硬合金、その組織が、結合相中にＷＣのほかに、ｒ
’（Ｎｉ、ＩＡｌり相が微細均一に析出したものからな
ることと合まって、著しく高い高温強度をもつほか、耐
酸化性（耐熱性）および高温耐食性にすぐれ、かつすぐ
れた耐熱衝撃性および耐熱疲労性をもつという知見を得
たのである。
類金属という）’ ： ０．０１〜０．５ ％を含有し
、さらにＭＯ＝０．１〜１チを含有し、残シがｗｅと不
可避不純物からなる組成（以上重量％）を有するＷＣＣ
超超硬合金、その組織が、結合相中にＷＣのほかに、ｒ
’（Ｎｉ、ＩＡｌり相が微細均一に析出したものからな
ることと合まって、著しく高い高温強度をもつほか、耐
酸化性（耐熱性）および高温耐食性にすぐれ、かつすぐ
れた耐熱衝撃性および耐熱疲労性をもつという知見を得
たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成範囲を上記の通シに限定した理由を
説明する。
て、以下に成分組成範囲を上記の通シに限定した理由を
説明する。
（ａ） ０ｒ
ｃｒ酸成分は高温耐食性および耐酸化性を向上させる作
用があるが、その含有量が０．１％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方２チを越えて含有させると
靭性が劣化するよう、になる゛ことから、１その含有量
を０．１〜２％と定めた。
用があるが、その含有量が０．１％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方２チを越えて含有させると
靭性が劣化するよう、になる゛ことから、１その含有量
を０．１〜２％と定めた。
（ｂ）ＡＩ
Ｍ成分には、結合相中に固溶すると共に、Ｎｉと金属間
化合物であるど（Ｎｔ、Ｕ）相を形成して、結合相の高
温強度および耐酸化性（、耐熱性）を向上させる作用が
あるが、その含有量が０．１％未満では所望の向上効果
が得られず、一方３チを越えて含有させると、γ′相に
代って同じく金属間化合物であるＮｉＡ１相が析出する
ようになって合金が脆化するようになることから、その
含有量を０．１〜３チと定めた。
化合物であるど（Ｎｔ、Ｕ）相を形成して、結合相の高
温強度および耐酸化性（、耐熱性）を向上させる作用が
あるが、その含有量が０．１％未満では所望の向上効果
が得られず、一方３チを越えて含有させると、γ′相に
代って同じく金属間化合物であるＮｉＡ１相が析出する
ようになって合金が脆化するようになることから、その
含有量を０．１〜３チと定めた。
（ｃ） Ｎｉ
Ｎｉ成分には、上記のようにＭと結合してγ′相を形成
し、もって高温強度を向上させる作用があるほか、ＷＣ
粒の結合作用があるが、その含有量が５％未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方３０チを越えて含有
させると、硬さ低下をきたすようになることがら−、そ
の含有量を５〜３０チと定めた。
し、もって高温強度を向上させる作用があるほか、ＷＣ
粒の結合作用があるが、その含有量が５％未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方３０チを越えて含有
させると、硬さ低下をきたすようになることがら−、そ
の含有量を５〜３０チと定めた。
（ｄ） Ｃ。
Ｃｏ成分には、結合相に固溶して、これを強化すると共
に、耐酸化性（耐熱性）を向上させる作用があるが、そ
の含有量が２．５チ未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方１５チを越えて含有させると、Ｎｌと同様
に硬さが低下するようになることから、その含有量を２
．５〜１５チと定めた。
に、耐酸化性（耐熱性）を向上させる作用があるが、そ
の含有量が２．５チ未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方１５チを越えて含有させると、Ｎｌと同様
に硬さが低下するようになることから、その含有量を２
．５〜１５チと定めた。
（ｅ） 希土類金属
これらの成分には、結合相中に固溶して、これ（耐熱性
）および高温耐食性を向上さ せる作用があるが、その含有量が０．０１％未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方０．５％を越えて
含有させると、ＣＯおよびＮ１などと金属間化合物を形
成して靭性を低下させるようになることから、その含有
量を０．０１〜０．５チと定めた。
）および高温耐食性を向上さ せる作用があるが、その含有量が０．０１％未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方０．５％を越えて
含有させると、ＣＯおよびＮ１などと金属間化合物を形
成して靭性を低下させるようになることから、その含有
量を０．０１〜０．５チと定めた。
（ｆ） Ｍ。
Ｍｏ成分には、結合相中に固溶して、これの耐酸化性お
よび耐食性をよシ一段と向上させる作用があるので、特
にこれらの特性によシ一層の改善が望まれる場合に必要
に応じて含有され′るが、その含有量が０．１％未満で
は所望の改善効果が得られず、一方１チを越えて含有さ
せると、靭性が低下するようになることから、その含有
量を０．１−１チと定めた。
よび耐食性をよシ一段と向上させる作用があるので、特
にこれらの特性によシ一層の改善が望まれる場合に必要
に応じて含有され′るが、その含有量が０．１％未満で
は所望の改善効果が得られず、一方１チを越えて含有さ
せると、靭性が低下するようになることから、その含有
量を０．１−１チと定めた。
なお、この発明の合金は、通常の粉末冶金法により製造
することができるが、特に原料粉末に関しては、ｃｒ酸
成分窒化クロム（以下ＣｒＪ Ｎ ）粉末。
することができるが、特に原料粉末に関しては、ｃｒ酸
成分窒化クロム（以下ＣｒＪ Ｎ ）粉末。
Ｍ成分は窒化アルミニウム（以下ＡＩＮで示す）粉末、
さらに希土類金属も窒化物またはｃｏおよびＮ１などと
の化合物の形で配合するのが望ましく、このように窒化
物粉末を使用しても、真空焼結時に脱窒を生じ、Ｃｒ、
ＡＮ、および希土類金属だけが結合相中にきわめて容易
に拡散し、焼結体が窒素を含有することはほとんどなく
、緻密な焼結体となシ、また必要に応じて焼結体に熱間
静水圧プレスを施すと、微小巣が除去されて、よシ緻密
化するようｋなるものである。
さらに希土類金属も窒化物またはｃｏおよびＮ１などと
の化合物の形で配合するのが望ましく、このように窒化
物粉末を使用しても、真空焼結時に脱窒を生じ、Ｃｒ、
ＡＮ、および希土類金属だけが結合相中にきわめて容易
に拡散し、焼結体が窒素を含有することはほとんどなく
、緻密な焼結体となシ、また必要に応じて焼結体に熱間
静水圧プレスを施すと、微小巣が除去されて、よシ緻密
化するようｋなるものである。
つぎに、この発明の超硬合金を実施例によシ比較例と対
比しなか・ら具体的に説明する。
比しなか・ら具体的に説明する。
実施例
原料粉末として、いずれも市販の平均粒径：５μｍを有
するＷＣ粉末、同１．５μｍのＮ１粉末、同１．２μｍ
のＧｏ粉末、同ｆ２ｐｍのＣｒ、 Ｎ粉末、同１，２μ
ｍのＡ１．Ｎ粉末、同０．７μｍのＭＯ粉末、さらに同
１．５μｍのＹＮ粉末、同ＳｐａのＬａＮ粉末、同３μ
ｍのＳｍＮ粉末、同１．５μｍのｃｅ粉末を用意し、こ
れら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成に配
合し、通常の条件で混合し、圧粉体に成形し、ついでと
の圧粉体を真空中、１３５０〜１４８０℃の温度範囲内
の所定温度に１・時間保持の条件で焼結すること−によ
って、本発明超硬合金１〜１９および比較超硬合金１〜
７をそれぞれ製造した。
するＷＣ粉末、同１．５μｍのＮ１粉末、同１．２μｍ
のＧｏ粉末、同ｆ２ｐｍのＣｒ、 Ｎ粉末、同１，２μ
ｍのＡ１．Ｎ粉末、同０．７μｍのＭＯ粉末、さらに同
１．５μｍのＹＮ粉末、同ＳｐａのＬａＮ粉末、同３μ
ｍのＳｍＮ粉末、同１．５μｍのｃｅ粉末を用意し、こ
れら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成に配
合し、通常の条件で混合し、圧粉体に成形し、ついでと
の圧粉体を真空中、１３５０〜１４８０℃の温度範囲内
の所定温度に１・時間保持の条件で焼結すること−によ
って、本発明超硬合金１〜１９および比較超硬合金１〜
７をそれぞれ製造した。
なお、比較超硬合金１〜７は、いずれも構成成分のうち
のいずれかの成分含有量（第１表に※印を付して表示し
たもの）がこの発明の範囲から外れた組成をもつもので
ある。
のいずれかの成分含有量（第１表に※印を付して表示し
たもの）がこの発明の範囲から外れた組成をもつもので
ある。
つぎに、上記本発明超硬合金１〜１９および比較超硬合
金の引張強さ、常温硬さくロックウェル硬さＡスケール
）、温、度：８００℃における高温硬さくビッカース硬
さ）、抗折力、および温度＝８００℃に１時間保持後の
酸化増量を測定した。
金の引張強さ、常温硬さくロックウェル硬さＡスケール
）、温、度：８００℃における高温硬さくビッカース硬
さ）、抗折力、および温度＝８００℃に１時間保持後の
酸化増量を測定した。
この測定結果を第１表に合せて示した。
第１表に示される結果から、本発明超硬合金１〜１９は
、いずれも高強度および高靭性、さらに高い常温および
高温硬さを有し、かつ耐酸化性（耐熱性）にもすぐれて
いるのに対して、比較超硬合金１〜７は、これらの特性
のうち少なくともいずれかの特性が劣ったものになって
いることが明らかである。
、いずれも高強度および高靭性、さらに高い常温および
高温硬さを有し、かつ耐酸化性（耐熱性）にもすぐれて
いるのに対して、比較超硬合金１〜７は、これらの特性
のうち少なくともいずれかの特性が劣ったものになって
いることが明らかである。
ついで、上記本発明超硬合金４．１５．および１８、さ
らに従来の球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ ５５ ）およびＷＣ
Ｃ超超硬合金 ＷＣ−１５％Ｃｏ）よシ、普通鋼線材の
熱間圧延ロールのガイドローラを製造し、実機に組込み
試験した。なお、このガイドローラは、圧延線材をガイ
ドし、かつその振動を抑えるために設けられるもので、
一方何が加熱線材によシ加熱され、他方側が水冷される
加熱・冷却の繰返しが加わる厳しい条件下で使用される
ものである。また、使用条件は、線材温度：１１００℃
、線材通過速度：４５ｍ／ｓｅｃで行ない、使用寿命に
至るまでの線材通過量を測定した。
らに従来の球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ ５５ ）およびＷＣ
Ｃ超超硬合金 ＷＣ−１５％Ｃｏ）よシ、普通鋼線材の
熱間圧延ロールのガイドローラを製造し、実機に組込み
試験した。なお、このガイドローラは、圧延線材をガイ
ドし、かつその振動を抑えるために設けられるもので、
一方何が加熱線材によシ加熱され、他方側が水冷される
加熱・冷却の繰返しが加わる厳しい条件下で使用される
ものである。また、使用条件は、線材温度：１１００℃
、線材通過速度：４５ｍ／ｓｅｃで行ない、使用寿命に
至るまでの線材通過量を測定した。
この結果、球状黒鉛鋳鉄製のガイドローラは、１１０
ｔｏｎの線材通過量でカリバ一部の摩耗が大きく′寿命
に達し、また従来超硬合金製のものは、’７２０ ｊ、
Ｏｆｉの線材通過量でカリバ一部に熱亀裂および剥離現
象が発生し、使用寿命に至った。これに対して、本発明
超硬合金製のものは、いずれも２３００’ ｔｏｎ以上
の線材が通過した後でもカリバ一部にわずかに熱亀裂が
認められる程度で、未だ十分使用を続行できるものであ
った。
ｔｏｎの線材通過量でカリバ一部の摩耗が大きく′寿命
に達し、また従来超硬合金製のものは、’７２０ ｊ、
Ｏｆｉの線材通過量でカリバ一部に熱亀裂および剥離現
象が発生し、使用寿命に至った。これに対して、本発明
超硬合金製のものは、いずれも２３００’ ｔｏｎ以上
の線材が通過した後でもカリバ一部にわずかに熱亀裂が
認められる程度で、未だ十分使用を続行できるものであ
った。
上述のように、この発明のＷＣＣ超超硬合金、ＷＣＣ超
超硬合金もつすぐれた靭性および耐摩耗性を保持した状
態で、特に高温強度、耐酸化性（耐熱性）、および高温
耐食性にすぐれ、かつすぐれた耐熱衝撃性および耐熱疲
労性も具備するので、これらの特性が要求される耐摩部
品や耐食部品、さらに耐熱部品の製造に使用した場合に
、きわめて長期に亘ってすぐれた性能を発揮するなど工
業上有用な特性を有するのである。
超硬合金もつすぐれた靭性および耐摩耗性を保持した状
態で、特に高温強度、耐酸化性（耐熱性）、および高温
耐食性にすぐれ、かつすぐれた耐熱衝撃性および耐熱疲
労性も具備するので、これらの特性が要求される耐摩部
品や耐食部品、さらに耐熱部品の製造に使用した場合に
、きわめて長期に亘ってすぐれた性能を発揮するなど工
業上有用な特性を有するのである。
出願人 三菱金属株式会社
代理人 富 １） 和 夫
Claims (2)
- （１） Ｃｒ：Ｏ，１〜２％、 ＡＱ： ０．１〜３
％、 Ｎｉ： ５〜３０％、 Ｃｏ： ２．５〜１
５％＊ ’Ｙ ｒ Ｌａ ＋ Ｓｍ ｌ およびＣｅ
のうちの１種または２種以上・：０．０１〜０．５係を
含有し、残シが炭化タングステンと不可避不純物からな
る組成（以上重量％）を有し、かつ結合相中に微細なγ
’（Ｎｉ３Ａｌり相が均一に析出した組織を有すること
を特徴とする高強度および高耐酸化性を有する炭化タン
グステン基超硬合金。 - （２）’ Ｃｒ’： ０．１〜２％、 Ａｔ ： ０
．１〜３％、Ｎｉ：５〜３０ ％、 Ｃｏ： ２．５〜
１５％、 Ｙ 、 ’Ｌａ、 Ｓｍ、 およびＣｅ
のうちの１種または２種以上：０．０１〜０．５チを含
有し、さらにＭｏ： ０．１〜１チを含有し、残シが炭
化タングステンと不可避不純物からなる組成（以上重量
％）を有し、かつ結合相中に微細なγ’（Ｎｉ、ＡＡ）
相が均一に析出した組織を有することを特徴とする炭化
タングステン基超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12848681A JPS601387B2 (ja) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | 高強度および高耐酸化性を有する炭化タングステン基超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12848681A JPS601387B2 (ja) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | 高強度および高耐酸化性を有する炭化タングステン基超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5831061A true JPS5831061A (ja) | 1983-02-23 |
| JPS601387B2 JPS601387B2 (ja) | 1985-01-14 |
Family
ID=14985933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12848681A Expired JPS601387B2 (ja) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | 高強度および高耐酸化性を有する炭化タングステン基超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS601387B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010046224A2 (de) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | H.C. Starck Gmbh | Metallpulver |
| CN105063451A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-18 | 苏州西凌铂睿特种材料有限公司 | 一种抗氧化硬质合金材料 |
| CN109136603A (zh) * | 2017-06-16 | 2019-01-04 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种铝掺杂硬质合金的制备方法 |
| CN109266938A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-01-25 | 长沙百川超硬材料工具有限公司 | 一种耐高温硬质合金材料及其制备方法 |
| CN115141966A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-10-04 | 江西理工大学 | 一种稀土硬质合金及其制备方法和应用 |
-
1981
- 1981-08-17 JP JP12848681A patent/JPS601387B2/ja not_active Expired
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010046224A2 (de) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | H.C. Starck Gmbh | Metallpulver |
| WO2010046224A3 (de) * | 2008-10-20 | 2010-10-14 | H.C. Starck Gmbh | Molybdänhaltiges metallpulver zur herstellung von hartmetallen auf wolframcarbid-basis |
| CN102187005A (zh) * | 2008-10-20 | 2011-09-14 | H.C.施塔克股份有限公司 | 用于生产基于碳化钨的硬质金属的含钼金属粉末 |
| CN105063451A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-11-18 | 苏州西凌铂睿特种材料有限公司 | 一种抗氧化硬质合金材料 |
| CN105063451B (zh) * | 2015-08-31 | 2017-09-01 | 江苏中色锐毕利实业有限公司 | 一种抗氧化硬质合金材料 |
| CN109136603A (zh) * | 2017-06-16 | 2019-01-04 | 荆门市格林美新材料有限公司 | 一种铝掺杂硬质合金的制备方法 |
| CN109266938A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-01-25 | 长沙百川超硬材料工具有限公司 | 一种耐高温硬质合金材料及其制备方法 |
| CN109266938B (zh) * | 2018-11-13 | 2019-10-15 | 长沙百川超硬材料工具有限公司 | 一种耐高温硬质合金材料及其制备方法 |
| CN115141966A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-10-04 | 江西理工大学 | 一种稀土硬质合金及其制备方法和应用 |
| US11788174B1 (en) | 2022-06-02 | 2023-10-17 | Central South University | Rare earth hard alloy and preparation method and application thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS601387B2 (ja) | 1985-01-14 |
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