JPS61180637A - 温、熱間鍛造用工具 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は高性能、°高寿命の超硬合金を用いた温、熱間
鍛造用工具に関するものである。

（従来技術） 従来熱間鍛造用工具である金型、パンチはダイス鋼（Ｓ
ＫＤ６１）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
。

（発明が解決しようとする問題点） 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、ま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−５）でも熱膨
張、熱亀裂、クラックの問題があり高寿命を望めない。

高温での熱膨張が鋼の１／２である超硬合金は望ましい
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は
使用に耐えない。

上記に鑑み本発明はこの様な問題点を解消するため開発
されたものである。即ち本発明は、高温硬度が高く、熱
膨張率が低い超硬合蚕の改良を進めた結果、耐熱亀裂性
、耐割損性の優れた熱間塑性加工用超硬合金を用いた温
間、熱間鍛造用工具を開発したものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、工具部材と゛しての硬質相と結合金属
相よりなる超硬合金において、硬質相が炭化タングステ
ン（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
を主成分としＣｒ　、　Ｍｏ　、　Ｗの１種または２種
以上固溶させたことを特徴とするものである。

（作用） 上記により、合金を温、熱間鍛造用工具に適せしめた。

以下に本発明の詳細な説明する。温間、熱間鍛造では被
加工物の温度が高く、また鍛造材料の変形による発熱に
て金型表面の温度が急上昇する。

一方ワーク取り出し後潤滑剤、冷却水、冷却油等を金型
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２０
０〜８００℃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、工具表面温度の上昇に
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　　　□を見出しこれを工具
としたものである。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℃）での硬度を高轟維持す
ることのできる合金組成及び組織である。第１図は各種
合金の高温硬度の変化を示す図であり、（１）が本発明
に於ける合金、（２）が通常のｗｃ−Ｃｏ、　（３）が
５ＫＨ９、（４）が５ＫＤ６１である。

本発明に於ける合金の全結合金属相は１５〜３５重量％
に限定される。１５チ未満では靭性が不足し、３５％を
超えると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Ｎｉ　、　Ｇｏ　、
　Ｆｅなる鉄族金属であり、この中にＣｒ。

Ｍｏ　、　Ｗの１種又は２種以上が０．５〜１０重量％
（結合相に対し）固溶していることが不可欠である。

１０％を超えて固溶すると却って靭性が低下し、０．５
チ未満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、Ａ／、Ｓｉ、Ｍｇ。

Ｃａの１種又は２種以上を０．５〜５重量％（結合相中
で）添加すると効果があることが判明した。０．１チ未
満では効果が少く、５チを超えると合金の靭性が不足で
ある。

そし、て本発明は、前記特徴を有する超硬合金（１）を
≠第２図に示す様に工具の一部としてワークと接触する
部分に用いその他の部分に鋼（４）を用いてこれら両者
を電子ビーム溶接し工具としたものである。図中（５）
は電子ビーム溶接部である。

電子ビームにより従来のろう付けよりも疲労強度も高く
温、熱間の使用温度範囲（〜１２００℃）でも溶接体で
可能にし、工具コストの低減を図ったものである。

しかし本発明は前記特徴を有する超硬合金を工具の全部
に用いても差支えない。

更に上記発明に於ける超硬合金を基体としその表面にＴ
ｉＣ、ＴｉＮ　、　Ｔ１ＣＮ　、　ＴｉＣ０、ＴｉＣＮ
０　、　Ａｊ’２０５　。

Ａ１０Ｎ　、　Ａｊ’Ｎ　、　Ｓｉ　５Ｎ４　、　Ｓｔ
Ｃ、ＢＮ　、　Ｃ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凄巷響噌、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、温間鍛造用塑
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、シャー刃、ロール等に応用して効果があ
る。

（実施例） 以下に本発明の理解を助けるため実施例を述べる。

実施例１゜ ６μのＷＣ粉末にＣｏ　、Ｎｉ　、　Ｆｅ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＋ｍ１内径４０ｍ
１　高さ８０団の円筒状に成型し、１４００℃にて真空
焼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３５ｍｍΦ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。

本発明において鉄族金属であるＧｏ　、　Ｎｉ　、　Ｆ
ｅの結合相にＣｒ、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Ｚ 実施例１の実験においてＳ■の合金にＢ、ＡＩ。

Ｓｉ　、　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。Ｂ、Ａ／
、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。

第　　２　　表 実施例３゜ 実施例１に示した実験扁■の嘲合金を用いて、１つは本
発明の工具である鋼（ＳＫＤ６１）と電子ビ−ムで溶接
したものと他は比較例としてろう付けしたものの性能を
評価した。得られた性能を第３表に示した。

第　　３　　表 実施例４゜ 実施例１において扁■の合金を基体とし、その表面にＴ
ｉＣ、ＴｉＮ　、　ＴｉＣ０、ＡＩ！２０Ｂを被覆した
。被覆した合金の性能を第４表に示した。被覆したこと
により寿命がさらに向上することが認められた。

第　　４　　表 （発明の効果） 以上本発明を説明したが、本発明によれば温間、熱間鍛
造条件下の高温（２００〜１１００℃）での硬度を高く
維持することのでき、しかも靭性及び熱亀裂性を改善し
た温、熱間鍛造用工具が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の合金と本発明に於ける合金との高温硬度
変化を比較する図、第２図は本発明の一つである溶接し
た工具の模式図を夫々例示している。 （１）・・・本発明に於ける合金、 （２）・・・従来のＷＣ−Ｃｏ合金、（３）・・・工具
鋼５ＫＨ９、（４）・・・工具鋼５ＫＤ６１　、（５）
・・・電子ビーム溶接部第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化タングステンの硬質相と、１５〜３５重量％
   の結合金属相とからなり、該結合金属相は鉄属金属のＮ
   ｉ、Ｃｏ、Ｆｅの１種または２種以上を主成分としこの
   主成分の中にＣｒ、Ｍｏ、Ｗの１種または２種以上を固
   溶している超硬合金を工具の全部あるいは一部に用いた
   ことを特徴とする温、熱間鍛造用工具。
2. （２）超硬合金の結合金属相中に固溶するＣｒ、Ｍｏ、
   Ｗの量が、結合金属相に対して０．５〜１０重量％であ
   る特許請求の範囲第（１）項記載の温、熱間鍛造用工具
   。
3. （３）超硬合金の結合金属相中に更にＢ、Ａｌ、Ｓｉ、
   Ｍｇ、Ｃａが１種または２種以上を結合金属相に対して
   ０．１〜５重量％添加している特許請求の範囲第（１）
   項記載の温、熱間鍛造用工具。
4. （４）超硬合金を工具の一部に用いる場合に於いて、被
   加工物との接触部に超硬合金を用い、鋼と電子ビーム溶
   接により一体化した特許請求の範囲第（１）項記載の温
   、熱間鍛造用工具。
5. （５）工具表面にＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ
   、ＴｉＣＮＯ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＡｌＯＮ、ＡｌＮ、Ｓ
   ｉ＿３Ｎ＿４、ＳｉＣ、ＢＮ、Ｃの１種または２種以上
   を被覆している特許請求の範囲第（１）項記載の温、熱
   間鍛造用工具。