JPS601387B2 - 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
- Publication number
- JPS601387B2 JPS601387B2 JP12848681A JP12848681A JPS601387B2 JP S601387 B2 JPS601387 B2 JP S601387B2 JP 12848681 A JP12848681 A JP 12848681A JP 12848681 A JP12848681 A JP 12848681A JP S601387 B2 JPS601387 B2 JP S601387B2
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- Japan
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- cemented carbide
- oxidation resistance
- resistance
- carbide
- based cemented
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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）基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）基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、
掘削用ビット、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、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ一Ｃｏ−Ｎｊ
系、およびＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系のＷＣ基超硬合金
が使用されるようになってきたが、これらＷＣ基超硬合
金はすぐれた級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１０００〜１１００ｑｏの
鋼線材により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ような加熱と冷却の繰
り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つた。
掘削用ビット、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、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ一Ｃｏ−Ｎｊ
系、およびＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系のＷＣ基超硬合金
が使用されるようになってきたが、これらＷＣ基超硬合
金はすぐれた級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１０００〜１１００ｑｏの
鋼線材により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ような加熱と冷却の繰
り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つた。
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通した材
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
りすぐれているＷＣを分散相形成成分として含有し、そ
れ自体もすぐれた級性と耐摩耗性を有するＷＣ基超硬合
金に着目し、こ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べく研究
を行なった結果、Ｃｒ：０．１〜２％、ＡＩ：０．１〜
３％、Ｎｉ：５〜３０％、Ｃｏ：２．５〜１５％、Ｙ、
Ｌａ、Ｓｍ、およびＣｅ（以下これらを総称して希±額
金属という）：０．０１〜０．５％を含有し、さらにＭ
ｏ：０．１〜１％を含有し、残りがＷＣと不可避不純物
からなる組成（以上重量％）を有するＷＣ基超硬合金は
、その組織が、結合相中にＷＣのほかに、ｙ′（ＮもＡ
Ｉ）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っという知見を得たのである。
耐摩部品や耐食部品、さらに耐熱部品の製造に通した材
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
りすぐれているＷＣを分散相形成成分として含有し、そ
れ自体もすぐれた級性と耐摩耗性を有するＷＣ基超硬合
金に着目し、こ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べく研究
を行なった結果、Ｃｒ：０．１〜２％、ＡＩ：０．１〜
３％、Ｎｉ：５〜３０％、Ｃｏ：２．５〜１５％、Ｙ、
Ｌａ、Ｓｍ、およびＣｅ（以下これらを総称して希±額
金属という）：０．０１〜０．５％を含有し、さらにＭ
ｏ：０．１〜１％を含有し、残りがＷＣと不可避不純物
からなる組成（以上重量％）を有するＷＣ基超硬合金は
、その組織が、結合相中にＷＣのほかに、ｙ′（ＮもＡ
Ｉ）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っ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適切こ限定した理由を
説明する。
て、以下に成分組成範囲を上記の適切こ限定した理由を
説明する。
｛ａ）Ｃｒ
Ｃｒ成分に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％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、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％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、その含有量を０．
１〜２％と定めた。
（ｂ｝ ＡＩ
ＡＩ成分には、結合相中に固落すると共に、Ｎｉと金属
間化合物であるｙ′（ＮもＡＩ）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％を越えて含有させると、ｙ′相
に代って同じく金属間化合物であるＮｉ幻相が析出する
ようになって合金が縦化するようになることから、その
含有量を０．１〜３％と定めた。
間化合物であるｙ′（ＮもＡＩ）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％を越えて含有させると、ｙ′相
に代って同じく金属間化合物であるＮｉ幻相が析出する
ようになって合金が縦化するようになることから、その
含有量を０．１〜３％と定めた。
‘ｃｌ Ｎｉ
Ｎｉ成分には、上記のようにＡＩと結合してｙ′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、Ｗ
Ｃ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％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から、そ
の含有量を５〜３０％と定めた。
成し、もって高温強度を向上させる作用があるほか、Ｗ
Ｃ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％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から、そ
の含有量を５〜３０％と定めた。
【ｄ）Ｃｏ
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％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方１５％を越えて含有させると、Ｎｊ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％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％未満では前記作用に所望の効果が得
られず、一方１５％を越えて含有させると、Ｎｊ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％と定めた。
‘ｅ）希±鶏金属
これらの成分には、結合相中に固溶して、これの耐酸化
性（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％禾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Ｎｉなどと金属間化合物を形成して鞠性を低
下させるようになることから、その含有量を０．０１〜
０．５％と定めた。
性（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％禾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Ｎｉなどと金属間化合物を形成して鞠性を低
下させるようになることから、その含有量を０．０１〜
０．５％と定めた。
【ｆ｝ Ｍｏ
Ｍｏ成分には、結合相中に固溶して、これの耐酸化性お
よび耐食性をより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り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％を越えて含有させ
ると、鋤性が低下するようになることから、その含有量
を０．１〜１％と定めた。
よび耐食性をより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り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％を越えて含有させ
ると、鋤性が低下するようになることから、その含有量
を０．１〜１％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成
分は窒化クロム（以下Ｃｒ２Ｎ）粉末、Ｎ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Ｎｉ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、真空蛭結時に脱窒を生じ、Ｃｒ、ＡＩ、および希
±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、繊密な暁結体
となり、また必要に応じて暁結体に熱間静水圧プレスを
施すと、微小巣が除去されて、より繊密化するようにな
るものである。
することができるが、特に原料粉末に関しては、Ｃｒ成
分は窒化クロム（以下Ｃｒ２Ｎ）粉末、Ｎ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Ｎｉ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、真空蛭結時に脱窒を生じ、Ｃｒ、ＡＩ、および希
±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、繊密な暁結体
となり、また必要に応じて暁結体に熱間静水圧プレスを
施すと、微小巣が除去されて、より繊密化するようにな
るものである。
つぎに、この発明の超硬合金を実施例により比較例と対
比しながら具体的に説明する。
比しなが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：５仏のを有
するＷＣ粉末、同１．５仏ののＮｉ粉末、同１．２仏の
のＣｏ粉末、同２仏肌のＣｒ２Ｎ粉末、同１．２仏のの
ＡＩＮ粉末、同０．７山肌のＭｏ粉末、さらに同１．５
一肌のＹＮ粉末、同３仏肌のＬａＮ粉末、同３仏ののＳ
ｍＮ粉末、同１．５〃仇の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、ついでこの圧粉
体を真空中、１３５０〜１４８００Ｃ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１．５仏ののＮｉ粉末、同１．２仏の
のＣｏ粉末、同２仏肌のＣｒ２Ｎ粉末、同１．２仏のの
ＡＩＮ粉末、同０．７山肌のＭｏ粉末、さらに同１．５
一肌のＹＮ粉末、同３仏肌のＬａＮ粉末、同３仏ののＳ
ｍＮ粉末、同１．５〃仇の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、ついでこの圧粉
体を真空中、１３５０〜１４８００Ｃ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。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（ロックゥェル硬さＡス
ケール）、温度：８００ｏ０における高温硬さ（ビッカ
ース硬さ）、抗折力、および温度：８００午Ｃに１時間
保持後の酸化増量を測定した。
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（ロックゥェル硬さＡス
ケール）、温度：８００ｏ０における高温硬さ（ビッカ
ース硬さ）、抗折力、および温度：８００午Ｃ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
度および高級性、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。
る結果から、本発明超硬合金１〜１９は、いずれも高強
度および高級性、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。
Ｓ
聡
船
Ｓ
桃
船
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（ＦＣＤ５５）およびＷＣ基超
硬合金（ＷＣ−１５％Ｃｏ）より、普通鋼線材の熱間圧
延ロールのガイドローラを製造し、実機に絹込み誌験し
た。
らに従来の球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ５５）およびＷＣ基超
硬合金（ＷＣ−１５％Ｃｏ）より、普通鋼線材の熱間圧
延ロールのガイドローラを製造し、実機に絹込み誌験し
た。
なお、このガイドローフは、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、一方側が加
熱線村により加熱され、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：１１００ｑｏ、線材通
過速度：４５肌／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，、１１■ｏｎの糠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、７２Ｗｏｎの線材通過量でカリバー部に熱亀裂お
よび剥離現象が発生し、使用寿命に至った。
その振動を抑えるために設けられるもので、一方側が加
熱線村により加熱され、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：１１００ｑｏ、線材通
過速度：４５肌／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，、１１■ｏｎの糠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、７２Ｗｏｎの線材通過量でカリバー部に熱亀裂お
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２
３０仇ｏｎ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ＷＣ基
超硬合金は、ＷＣ基超硬合金の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、きわめて長期に亘つてすぐれた
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
。
３０仇ｏｎ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ＷＣ基
超硬合金は、ＷＣ基超硬合金の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、きわめて長期に亘つてすぐれた
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
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃｒ：０．１〜２％、Ａｌ：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％を含有し、残り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＿３Ａｌ）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％、Ａｌ：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％を含有し、さらにＭｏ：０．１〜１％を含有し、
残り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
＿３Ａｌ）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 JPS5831061A (ja) | 1983-02-23 |
| JPS601387B2 true 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) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110286877A1 (en) * | 2008-10-20 | 2011-11-24 | Benno Gries | Metal powder |
| 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 |
| CN109136603B (zh) * | 2017-06-16 | 2020-09-29 | 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 |
| 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 |
| CN115141966B (zh) | 2022-06-02 | 2023-01-17 | 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5831061A (ja) | 1983-02-23 |
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