JPS60255952A - 温、熱間鍛造用超硬合金 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）技術分野 本発明は温間鍛造、熱間鍛造用工具に用いられる高性能
、高寿命の超硬合金を提供するものである。

（ロ）従来技術とその問題点 従来熱間鍛造用工具である金型、パンチはダイス鋼（Ｓ
ＫＤ　Ｇ１）が主に使われていた。ダイス鋼は表面に熱
亀裂変形が発生しやすいため、寿命は短かく、製品の寸
法精度が悪いのが現状である。

従って熱間鍛造後の部品は、研削加工が必要とされてい
る。最近の動向として、温間鍛造、熱間鍛造による精密
鍛造を行い、後加工を省略する方向の開発が進められて
いる。これには高性能鍛造用工具が必要とされる。従来
から用いられている熱間ダイス鋼では肌荒れ、変形、熱
亀裂が著しく丈た鋼の熱膨張が大きいため高精度を出す
ことは出来ない。高温での硬度が硬い５ＫＨ−５１でも
８膨は望ましいが、現在市場で用いられている超硬合金
は耐熱衝撃性、靭性が低いため熱間鍛造の如く、厳しい
使用条件下でｉｔ使用にｉえない。

（ハ）発明の開示 本発明は温間、熱間鍛造用工具として、高温硬度が高く
、熱膨張率が低い超硬合金の改良を進めた結果、耐熱亀
裂性、耐割損性の優れた軌間塑性加工用超硬合金を開発
できたものである。

本発明の要旨は硬質相と結合金属相よりなる超硬合金に
おいて、硬質相が炭化夕／ゲステア　（ＷＣ）であり、
結合金属相が鉄族金属のＮｉ、　Ｃｏ、　Ｆｅの１種も
しくは２種以上からなり、これを主成分とじＣｒ＋　Ｍ
ｏ＋　Ｗの１種または２種以上固溶させたことを特徴と
する合金が温、熱間鍛造用工具に適していることを見出
したち０である。

温間、熱間鍛造では被加工物の湿度が高く、また鍛造材
料の変形による発熱にて金型表面の湿度が急上昇する。

一方ワーク取り出し後潤滑剤、冷繁 動水、冷却油等を金屑表面に吹きつけるため急冷される
などの熱衝撃により工具表面の損傷が起こる。なおここ
でいう温間とは約２００〜８００°Ｃであり、熱間とは
約８００〜１１００℃の範囲を示すものである。

本発明では、急激な熱サイクル、に興表面湿度の上昇に
よる高温硬度の低下、鍛造時に必要な高温靭性、冷却水
による工具表面の腐食、被加工物による摩耗等の悪条件
下でも使用可能な超硬合金を見出したものである。例え
ば熱間で使用される超硬合金として鋼線材圧延に用いら
れる圧延ロールが知られているが、これは圧延時は、均
等荷重下で用いられ、本願の熱間鍛造工具のような強い
衝撃は加わっていないことからも、本願でいう使用条件
がいかに厳しいかが推定できるわけである。

本発明の要旨は、温、熱間鍛造工具として必要かつ十分
なる合金組織にある。

超硬合金の靭性及び熱亀裂性を改善するには結合金属相
の量を増せばよいが、そうすると合金の硬度が下り鍛造
金型としての条件を満足しない。

本発明の狙いは常温硬度が下っても温間、熱間鍛造条件
下の高温（２００〜１１００°Ｃ）での硬度を高く維持
することのできる合金組成及び組織である。

第１図は各種合金の高４硬度の変化を示す図であり、１
が本発明合金、２が通常のＷＣ−Ｃｏ、　３が５ＫＨ９
，４がＳＫＤ　［ｉｌである。

本発明合金の全結合金属相は１５〜３０重量％に限定さ
れる。１５％以下では靭性が不足し７．３５％以１−で
は硬度が不足して鍛造金型用として効果がでない。そし
てこの結合金属相の主成分はＮ　ｉ　、ＣＯ＋Ｆｅなる
鉄族金属であり、この中にＣｒ＋　Ｍｏ＋　Ｗの１種又
は２種辺上が０，５〜ｌＯ重量％（結合相に対し）固溶
していることが不可欠である。１０Ｖｏ以ト固溶すると
却って靭性が低下し、０５％以下では合金の高温硬度を
上げる効果がない。

更に高温硬度を上げるために、Ｂ＋　ＡＱ＋　Ｓ　ｉｔ
Ｍｇ＋　Ｃａの１種又は２Ｎ以上を０１〜５重量％（結
合相中で）添加すると効果があることが判明した。

０１％以下では効果少く、５％以上では合金の靭性が不
足である。

鍛造金型の寿命を長くするために種々合金組成を検討し
たところ結合金属相の結晶粒度を０．３ｗ以下とするを
効果があることが判明した。

更に上記発明の超硬合金を基体としその表面にＴ　＋　
Ｃ＋　Ｔ　ｉ　ＣＮ＋　Ｔ　＋　ＣＯｌＴ　ｉ　ＣＮ０
１ＡＱ　２０３等の単層あるいは２種以上を多層に被覆
した鍛造用工具は表面硬度が高くなり型寿命を著しく延
ばす効果があった。

このようにして得られた超硬合金は熱間、湿間鍛造用塑
性加工工具として、ダイ、パンチ、ノックアウト、エジ
ェクタービン、ンヤー刃、ロール等に応用して効果があ
る。

実施例１ ６μのＷＣ粉末にＣｏ　＋　Ｎ　ｒ　、Ｆ　ｅ及びＣｒ
、Ｗ、Ｍｏを第１表の如く配合組成で配合し、湿式混合
粉砕を行った。これを外径１００箇讃、内径４０５ｍ１
高さ８ｏ鵬−の円筒状に成型し、１４００℃にて真空類
結を行った。

合金配合組成と性能の関係を第１表に示した。性能は３
５φ１議棒鋼を１２００℃に加熱し、切断後アブセット
工程で鍛造した結果を示す。

第　１　表　（ｗｔ　％） 本発明において鉄族金属であるＣ　０１　Ｎ　Ｉ＋　Ｆ
　ｅの結合相にＣｒｌ　Ｍｏ、　Ｗを固溶したものは、
型寿命が長いことが判明した。

実施例２ 実施例１の実験において■の合金にＢ−ＡＱ　＋　Ｓ　
＋　＋Ｍｇ、Ｃａを添加し、性能試験を行った。

第２表に配合組成と性能との関係を示した。

第　２　表 Ｂ、　ＡＱ＋　ｓｉ、　Ｍｇ＋　Ｃａ等の添加物を加え
ると性能がさらに向上することがわかった。

実施例３ 実施例１において■〜■の合金の焼結時において急冷を
行うことにより結合金属相の凝固粒度を０．３ｍｍにし
たきこる該合金の工具寿命は２割はど性能が向上した。

実施例４ 実施例１において■の合金を基体とし、その表面にＴｉ
　Ｃｒ　Ｔ　ｉＮ、　ＴｉＣ０，ＡＱ２０３を被覆した
。被覆ル し合金の性能を第３表に示した。

第　３　表 被覆したことにより寿命がさらに向上するこきが認めら
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の合金と本発明合金との高温硬度変化を比
較する図である。 １：本発明合金、２：従来のＷＣ−Ｃｏ合金３：工具鋼
ＳＫＨ９，４：工具鋼５ＫＤＧＩ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）炭化タングステンの硬質相と結合金属相からなる
   超硬合金において、結合金属相が１５〜３０重量％であ
   り、該結合金属相は鉄族金属のＮｉ＋　Ｃｏ。 Ｆｅの１種もしくは２種以上を主成分とし、この中にＣ
   ｒ、　Ｍｏ＋　Ｗの１種または２種以上が固溶している
   ことを特徴とする温、熱間鍛造用超硬合金。 （２、特許請求の範囲第１項記載の超硬合金において該
   結合金属相中に固溶するＣ　ｒ＋　Ｍｏ＋　Ｗの量が結
   合金属相に対し０．５％〜ｌＯ％であることを特徴とす
   る温、熱間鍛造用超硬合金。 （３）炭化タングステンの硬質相と結合金属相からなる
   超硬合金において、結合金属相が１５〜３０重量％であ
   り、該金属結合相は鉄族金属のＮｆ＋Ｃｏ。 Ｆｅの１種もしくは２種以上も主成分とし、この中にＣ
   ｒ、　Ｍｏ、　Ｗの１種または２種以上が結合金属相に
   対し０．５％〜１０％固溶しており、さらにＢ、　ＡＱ
   Ｓｉ＋　Ｍｇ、　Ｃａが１種またはそれ以上が０．１〜
   ５％添加していることを特徴とする温、熱間鍛造超硬合
   金。 （４）炭化タングステンの硬質相と結合金属相からなる
   超硬合金を基体止し、該超硬合金中の結合金属相は１５
   〜３０重量％であり、該結合金属相は鉄族金属のＮＬ　
   Ｃｏ、　Ｆｅの１種または２種以上を主成分とし、この
   中にＣｒ＋　Ｍｏ＋　Ｗの１種または２種以上が結合金
   属相に対し０．５〜１０％固溶しており、あるいは更に
   ＡＬ　Ｂｔ　Ｓｔ、　Ｍｇ＋　Ｃａが結合金属相に対し
   ０．１〜５重量％添加しており、上記超硬合金基体表面
   にＴｉＣ＋　ＴｉＮ＋　ＴｉＧＯ，ＴｉＣＮ０＋　ＡＵ
   ２０．＋の１種または２種以上被覆されていることを特
   徴とする温、熱間鍛造用超硬合金。 （５）特許請求の範囲第１項、第３項、及び第４項にお
   いて、該結合金属相の凝固粒度が０，３■■以下である
   ことを特徴とする温、熱間鍛造用超硬合金。