JPS5952949B2 - 高強度および高硬度を有する炭化タングステン基超硬合金 - Google Patents
高強度および高硬度を有する炭化タングステン基超硬合金Info
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- JPS5952949B2 JPS5952949B2 JP4001180A JP4001180A JPS5952949B2 JP S5952949 B2 JPS5952949 B2 JP S5952949B2 JP 4001180 A JP4001180 A JP 4001180A JP 4001180 A JP4001180 A JP 4001180A JP S5952949 B2 JPS5952949 B2 JP S5952949B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、結合相形成成分として高価なコバル)−(
Co)に代ってニッケル(Ni)を使用し、かつ炭化タ
ングステン(以下WCで示す) −Co基超硬合今に匹
適、あるいはこれ以上の高強度と高硬度を有するWC基
超硬合今に関するものである。
Co)に代ってニッケル(Ni)を使用し、かつ炭化タ
ングステン(以下WCで示す) −Co基超硬合今に匹
適、あるいはこれ以上の高強度と高硬度を有するWC基
超硬合今に関するものである。
従来、硬質分散相がWClあるいはWCと、TiC,T
aC,NbCなどからなり、結合相がCoからなる焼結
合金は、通常超硬合金と呼ばれ、きわめて高い強度と硬
さをもつことから、切削工具用として、また耐摩耗工具
用などとして広く用いられている。
aC,NbCなどからなり、結合相がCoからなる焼結
合金は、通常超硬合金と呼ばれ、きわめて高い強度と硬
さをもつことから、切削工具用として、また耐摩耗工具
用などとして広く用いられている。
しかし、上記従来WC−Co基超硬合今において、主原
料であるWは勿論のこと、特に結合相形成成分としての
COは、政治的に不安定な地域に偏在している資源であ
るため、常に供給不安にさらされている原料であり、か
つ価格の変動の激しい材料であることから、生産の安定
化およびC。
料であるWは勿論のこと、特に結合相形成成分としての
COは、政治的に不安定な地域に偏在している資源であ
るため、常に供給不安にさらされている原料であり、か
つ価格の変動の激しい材料であることから、生産の安定
化およびC。
高騰時の原価増の回避などをはかる上で、Coに代る安
定供給可能にして安価な代替材料の開発が強く望まれて
いるのが現状である。
定供給可能にして安価な代替材料の開発が強く望まれて
いるのが現状である。
本発明者等は、上述のような観点から、結合相形成成分
としてCoを使用することなく、しかも従来WC−Co
基超硬合金のもつ特性と同等、あるいはこれ以上の特性
をもつWCC超超硬合金得べく、特にCOと同じ鉄族金
属であるNiに着目し研究を行なった結果、 (a)結合相形成成分としてNiを用いたWC−Ni基
超超硬合金、同じ<COを用いたWC−Co基超硬合今
に比して、強度および硬さがやや低いこと。
としてCoを使用することなく、しかも従来WC−Co
基超硬合金のもつ特性と同等、あるいはこれ以上の特性
をもつWCC超超硬合金得べく、特にCOと同じ鉄族金
属であるNiに着目し研究を行なった結果、 (a)結合相形成成分としてNiを用いたWC−Ni基
超超硬合金、同じ<COを用いたWC−Co基超硬合今
に比して、強度および硬さがやや低いこと。
特に前記画題硬合金を、例えば切削工具用として用いた
場合、WC−Ni基超超硬合金、WC−Co基超超硬合
金比して、フランク摩耗およびクレータ摩耗がやや劣り
、前切刃境界摩耗、耐欠損性、耐塑性変形性、および耐
熱亀裂性にも劣ること。
場合、WC−Ni基超超硬合金、WC−Co基超超硬合
金比して、フランク摩耗およびクレータ摩耗がやや劣り
、前切刃境界摩耗、耐欠損性、耐塑性変形性、および耐
熱亀裂性にも劣ること。
(b)シかし、WC−Ni基超超硬合金、結合相形成成
分としてCrを含有させ、また硬質分散相形成成分とし
て周期律表の4aおよび5a族遷移金属の窒化物(以下
これらを総称して金属の窒化物という)のうちの1種ま
たは2種以上を、さらに必要に応じて周期律表の4aお
よび5a族遷移金属の炭化物、並びに炭化モリブデンか
らなる群(以下これらを総称して金属の炭化物という)
のうちの1種または2種以上を含有させると、WC−C
o基超超硬合金もつ特性と同等、あるいはこれ以上の特
性をもつようになること。
分としてCrを含有させ、また硬質分散相形成成分とし
て周期律表の4aおよび5a族遷移金属の窒化物(以下
これらを総称して金属の窒化物という)のうちの1種ま
たは2種以上を、さらに必要に応じて周期律表の4aお
よび5a族遷移金属の炭化物、並びに炭化モリブデンか
らなる群(以下これらを総称して金属の炭化物という)
のうちの1種または2種以上を含有させると、WC−C
o基超超硬合金もつ特性と同等、あるいはこれ以上の特
性をもつようになること。
以上(a)および(b)項に示される知見を得たのであ
る。
る。
したがって、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、Ni:3〜30%、Cr:0.05〜
4.5%、および金属の窒化物のうちの、1種または2
種以上:0.5〜20%を含有し、さらに必要に応じて
金属の炭化物のうちの1種または2種以上:0.5〜4
0%を含有し、残りがWCおよび不可避不純物からなる
組成(以上重量%、以下%はすべて重量%を意味する)
を有し、かつWC−C。
たものであって、Ni:3〜30%、Cr:0.05〜
4.5%、および金属の窒化物のうちの、1種または2
種以上:0.5〜20%を含有し、さらに必要に応じて
金属の炭化物のうちの1種または2種以上:0.5〜4
0%を含有し、残りがWCおよび不可避不純物からなる
組成(以上重量%、以下%はすべて重量%を意味する)
を有し、かつWC−C。
超超硬合金と同等、あるいはこれ以上の高い強度と硬さ
を有するWCC超超硬合金特徴を有するものである。
を有するWCC超超硬合金特徴を有するものである。
つぎに、この発明のWCC超超硬合金おいて、成分組成
範囲を上記の通りに限定した理由を説明する。
範囲を上記の通りに限定した理由を説明する。
(a) Ni
その含有量が3%未満では焼結時の液相量が不十分で緻
密な焼結体が得にくく、一方30%を越えて含有させる
と合金の硬さが低下し、耐摩耗性が劣化するようになる
ことから、その含有量を3〜30%と定めた。
密な焼結体が得にくく、一方30%を越えて含有させる
と合金の硬さが低下し、耐摩耗性が劣化するようになる
ことから、その含有量を3〜30%と定めた。
(b) Cr
Cr成分には結合相形成成分であるNi中に固溶して、
これを固溶強化する作用があるが、その含有量が0.0
5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方4
.5%を越えて含有させると、合金の強度低下が著しく
なることから、その含有量を0.05〜4.5%と定め
た。
これを固溶強化する作用があるが、その含有量が0.0
5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方4
.5%を越えて含有させると、合金の強度低下が著しく
なることから、その含有量を0.05〜4.5%と定め
た。
(C) 金属の窒化物
これらの成分には、Crとの共存において合金の強度と
硬さを著しく向上させ、特に切削工具用として用いた場
合、前切刃境界摩耗、塑性変形、および熱亀裂を減少さ
せる均等的作用があるが、その含有量が0.5%未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方20%を越え
て含有させると、合金製造時に焼結性が低下して合金中
に空隙が残留するようになることから、その含有量を0
.5〜20%と定めた。
硬さを著しく向上させ、特に切削工具用として用いた場
合、前切刃境界摩耗、塑性変形、および熱亀裂を減少さ
せる均等的作用があるが、その含有量が0.5%未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方20%を越え
て含有させると、合金製造時に焼結性が低下して合金中
に空隙が残留するようになることから、その含有量を0
.5〜20%と定めた。
(d) 金属の炭化物
これらの成分には、合金の耐摩耗性を改善する作用があ
るので、鋼切削用チップなどとして使用する場合のよう
に合金により一層の耐摩耗性が要求される場合に必要に
応じて含有されるが、その含有量が0.5%未満では合
金に所望の耐摩耗性向上効果を付与することができず、
一方40%を越えて含有させると、合金に強度低下が見
られるようになることから、その含有量を0.5〜40
%と定めた。
るので、鋼切削用チップなどとして使用する場合のよう
に合金により一層の耐摩耗性が要求される場合に必要に
応じて含有されるが、その含有量が0.5%未満では合
金に所望の耐摩耗性向上効果を付与することができず、
一方40%を越えて含有させると、合金に強度低下が見
られるようになることから、その含有量を0.5〜40
%と定めた。
なお、この発明の合金は、通常の粉末冶金法によって製
造することができるが、合金の結合相形成成分としての
Crについては、原料粉末として、金属Cr粉末、Ni
−Cr合金粉末、および炭化クロム(Cr3C2)粉末
や窒化クロム(CrN)粉末などのCr化合物粉末のう
ちの1種または2種以上を使用することができ、また同
じく硬質分散相形成成分としての金属の窒化物および炭
化物(WCも含む)については、原料粉末として金属の
窒化物粉末および炭化物粉末のそれぞれ単体を使用して
も、さらにこれらの2種以上の固溶体粉末を使用しても
よいことは勿論である。
造することができるが、合金の結合相形成成分としての
Crについては、原料粉末として、金属Cr粉末、Ni
−Cr合金粉末、および炭化クロム(Cr3C2)粉末
や窒化クロム(CrN)粉末などのCr化合物粉末のう
ちの1種または2種以上を使用することができ、また同
じく硬質分散相形成成分としての金属の窒化物および炭
化物(WCも含む)については、原料粉末として金属の
窒化物粉末および炭化物粉末のそれぞれ単体を使用して
も、さらにこれらの2種以上の固溶体粉末を使用しても
よいことは勿論である。
ついで、この発明の合金を実施例により具体的に説明す
る。
る。
実施例 1
原料粉末として、いずれも市販の平均粒径1.5μrn
を有するWC粉末、TiN粉末、ZrN粉末、TaN粉
末、VN粉末、HfN粉末、およびNbN粉末、また同
1.5μmを有するTiC粉末、ZrC粉末、TaC粉
末、VC粉末、HfC粉末、およびNbC粉末、サラニ
同1,3.czmのVcN (VC/VN=515重量
比)粉末、同1.5μmノ(Ti、Ta、W)CN(T
iN /TiC/TaC/WC= 10/ 15/20
155重量比)粉末、同1.5μmの(Ti、 Ta、
W) C(Tic/TaC/WC= 2572015
5重量比)粉末、同1.5μmノ(Ti、 W) C(
TiC/WC=30/70重量比)粉末、同1.3μm
の(Nb、 Ta) N(NbN/TaN = 501
50重量比)粉末、同1.4μmの(Hf、 Nb)
CN (HfN/HfC/NbC=10/40150重
量比)粉末、同1.5μrn (7)MO2C粉末、同
2.6μmノCr粉末、同1.6μmノCr3C2粉末
、同1.3μmノCrN粉末、同2.2μm (7)N
l粉末、同1.6μmのCo粉末を用意し、これら原料
粉末をそれぞれ第1表に示される通りの配合組成に配合
し、これにさらに全粉末重量に対する割合で0.3%の
パラフィンを添加して湿式ボールミル中で3日間混合し
、乾燥した後、通常の条件で圧粉体に成形し、ついでこ
の圧粉体を、真空中、温度700℃に加熱してパラフィ
ンを揮散させた後、真空中、温度145℃に1時間保持
の条件で焼結することによって実質的に配合組成と同一
の最終成分組成(ただし、この場合Cr3C2およびC
rNは焼結中に分解していずれもCrとなる)をもった
本発明WCC超超硬合金以下本発明合金という)1〜1
7、および従来WC−Co基超硬合金(以下従来合金と
いう)1〜4をそれぞれ製造した。
を有するWC粉末、TiN粉末、ZrN粉末、TaN粉
末、VN粉末、HfN粉末、およびNbN粉末、また同
1.5μmを有するTiC粉末、ZrC粉末、TaC粉
末、VC粉末、HfC粉末、およびNbC粉末、サラニ
同1,3.czmのVcN (VC/VN=515重量
比)粉末、同1.5μmノ(Ti、Ta、W)CN(T
iN /TiC/TaC/WC= 10/ 15/20
155重量比)粉末、同1.5μmの(Ti、 Ta、
W) C(Tic/TaC/WC= 2572015
5重量比)粉末、同1.5μmノ(Ti、 W) C(
TiC/WC=30/70重量比)粉末、同1.3μm
の(Nb、 Ta) N(NbN/TaN = 501
50重量比)粉末、同1.4μmの(Hf、 Nb)
CN (HfN/HfC/NbC=10/40150重
量比)粉末、同1.5μrn (7)MO2C粉末、同
2.6μmノCr粉末、同1.6μmノCr3C2粉末
、同1.3μmノCrN粉末、同2.2μm (7)N
l粉末、同1.6μmのCo粉末を用意し、これら原料
粉末をそれぞれ第1表に示される通りの配合組成に配合
し、これにさらに全粉末重量に対する割合で0.3%の
パラフィンを添加して湿式ボールミル中で3日間混合し
、乾燥した後、通常の条件で圧粉体に成形し、ついでこ
の圧粉体を、真空中、温度700℃に加熱してパラフィ
ンを揮散させた後、真空中、温度145℃に1時間保持
の条件で焼結することによって実質的に配合組成と同一
の最終成分組成(ただし、この場合Cr3C2およびC
rNは焼結中に分解していずれもCrとなる)をもった
本発明WCC超超硬合金以下本発明合金という)1〜1
7、および従来WC−Co基超硬合金(以下従来合金と
いう)1〜4をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた本発明合金1〜17および従
来合金1〜4のそれぞれから試験片を切り出し、第2表
に示される切削条件1〜6のいずれか、またはこれらの
うちの2条件を適用して切削試験を行なった。
来合金1〜4のそれぞれから試験片を切り出し、第2表
に示される切削条件1〜6のいずれか、またはこれらの
うちの2条件を適用して切削試験を行なった。
この試験結果を第3表に示した。
なお、第2表において、切削条件3は鋼切削における通
常の耐摩耗性を、また切削条件4は耐塑性変形性を調べ
るためのものであり、さらにフライス切削試験(切削条
件5)では被削材の幅方向の中心線とカッタ中心を一致
させて切削を行ない、1パス切削後における熱亀裂数を
測定し、断続切削試験(切削条件6)では5切刃のうち
何本に欠損が生じたかを調べた。
常の耐摩耗性を、また切削条件4は耐塑性変形性を調べ
るためのものであり、さらにフライス切削試験(切削条
件5)では被削材の幅方向の中心線とカッタ中心を一致
させて切削を行ない、1パス切削後における熱亀裂数を
測定し、断続切削試験(切削条件6)では5切刃のうち
何本に欠損が生じたかを調べた。
第3表に示される結果から、本発明合金1〜17はいず
れも従来合金1〜4と同等、ないしはこれ以上の切削性
能をもつことが明らかである。
れも従来合金1〜4と同等、ないしはこれ以上の切削性
能をもつことが明らかである。
実施例 2
原料粉末として、市販の平均粒径2.5μmのWC粉末
および同1.8μmノ(Hf、 Nb) CN(HfN
/HfC/NbC= 30/30/40重量比)粉末を
用意し、これらの原料粉末と実施例1で使用したのと同
じTaC粉末、Cr3C2粉末、Ni粉末、およびCo
粉末を使用し、本発明合金18を製造する目的で、WC
粉末:60.5%、 TaC粉末:5%、 (Hf。
および同1.8μmノ(Hf、 Nb) CN(HfN
/HfC/NbC= 30/30/40重量比)粉末を
用意し、これらの原料粉末と実施例1で使用したのと同
じTaC粉末、Cr3C2粉末、Ni粉末、およびCo
粉末を使用し、本発明合金18を製造する目的で、WC
粉末:60.5%、 TaC粉末:5%、 (Hf。
Nb) CN粉末:5%、Cr3C2粉末:4.5%、
Ni粉末:25%からなる配合組成に、また従来合金
5を製造する目的で、WC粉末:65%、TaC粉末:
10%、 Co粉末:25%からなる配合組成にそれぞ
れ配合し、焼結温度を1350℃とする以外は、実施例
1におけると同一の条件にて実質的に前記の配合組成と
同一の最終成分組成をもった本発明合金18製および従
来合金5製モルガンロールをそれぞれ製造した。
Ni粉末:25%からなる配合組成に、また従来合金
5を製造する目的で、WC粉末:65%、TaC粉末:
10%、 Co粉末:25%からなる配合組成にそれぞ
れ配合し、焼結温度を1350℃とする以外は、実施例
1におけると同一の条件にて実質的に前記の配合組成と
同一の最終成分組成をもった本発明合金18製および従
来合金5製モルガンロールをそれぞれ製造した。
この結果得られた両モルガンロールを温度950℃に加
熱された鋼素材の圧延に使用し、500ton処理後の
第1段目ロールの表面状態を観察したところ、従来合金
5製ロールには多数の熱亀裂が深くまで入り、かつスポ
ーリングも生じていたのに対して、本発明合金18製ロ
ールにおいては、浅い熱亀裂がきわめてわずかしか発生
しておらず、しかもスポーリングの発生は皆無であった
。
熱された鋼素材の圧延に使用し、500ton処理後の
第1段目ロールの表面状態を観察したところ、従来合金
5製ロールには多数の熱亀裂が深くまで入り、かつスポ
ーリングも生じていたのに対して、本発明合金18製ロ
ールにおいては、浅い熱亀裂がきわめてわずかしか発生
しておらず、しかもスポーリングの発生は皆無であった
。
上述のように、この発明のWCC超超硬合金、結合相形
成成分としてCoを含有しないので、安定した生産計画
のもとにコスト安く製造することができ、しかもCoを
含有しないのにもかかわらず、従来WC−Co基超硬合
金と同等、あるいはこれ以上のきわめてすぐれた特性を
有するので、切削工具用としては勿論のこと、耐摩耗工
具用として使用した場合にも著しくすぐれた性能を発揮
するなど工業上有用な効果をもたらすものである。
成成分としてCoを含有しないので、安定した生産計画
のもとにコスト安く製造することができ、しかもCoを
含有しないのにもかかわらず、従来WC−Co基超硬合
金と同等、あるいはこれ以上のきわめてすぐれた特性を
有するので、切削工具用としては勿論のこと、耐摩耗工
具用として使用した場合にも著しくすぐれた性能を発揮
するなど工業上有用な効果をもたらすものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ニッケル:3〜30%、 クロム:0.05〜4.5%、 周期律表の4aおよび5a族遷移金属の窒化物のうちの
1種または2種以上:0.5〜20%、炭化タングステ
ンおよび不可避不純物:残り、(以上重量%)からなる
組成を有することを特徴とする高強度および高硬度を有
する炭化タングステン基超硬合金。 2 ニッケル:3〜30%、 クロム:0,05〜4.5%、 周期律表の4aおよび5a族遷移金属の窒化物のうちの
1種または2種以上:0.5〜20%、周期律表の4a
および5a族遷移金属の炭化物、並びに炭化モリブデン
からなる群のうちの1種または2種以上:0.5〜40
%、 炭化タングステンおよび不可避不純物:残り、(以上重
量%)からなる組成を有することを特徴とする高強度お
よび高硬度を有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 |
---|---|---|---|
JP4001180A JPS5952949B2 (ja) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | 高強度および高硬度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 |
---|---|---|---|
JP4001180A JPS5952949B2 (ja) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | 高強度および高硬度を有する炭化タングステン基超硬合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS56136952A JPS56136952A (en) | 1981-10-26 |
JPS5952949B2 true JPS5952949B2 (ja) | 1984-12-22 |
Family
ID=12568959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4001180A Expired JPS5952949B2 (ja) | 1980-03-28 | 1980-03-28 | 高強度および高硬度を有する炭化タングステン基超硬合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5952949B2 (ja) |
-
1980
- 1980-03-28 JP JP4001180A patent/JPS5952949B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56136952A (en) | 1981-10-26 |
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