JPS63216942A - 温、熱間鍛造用工具 - Google Patents
温、熱間鍛造用工具Info
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- JPS63216942A JPS63216942A JP5112687A JP5112687A JPS63216942A JP S63216942 A JPS63216942 A JP S63216942A JP 5112687 A JP5112687 A JP 5112687A JP 5112687 A JP5112687 A JP 5112687A JP S63216942 A JPS63216942 A JP S63216942A
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Landscapes
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- Forging (AREA)
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】
（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。
鍛造用工具に関するものである。
（従来技術）
従来、温、熱間鍛造用工具であるグイやパンチは、ハイ
スやダイス鋼（ＳＫＤ６１）が主として使われていた。
スやダイス鋼（ＳＫＤ６１）が主として使われていた。
これら型材は表面に熱亀裂が発生しやすく、耐摩耗性も
低いため、寿命が短く、製品の寸法精度が悪いのが現状
であった。
低いため、寿命が短く、製品の寸法精度が悪いのが現状
であった。
したがって、温、熱間鍛造後の部品は切削加工や研削加
工が必要とされてきた。最近の動向として、温間鍛造、
熱間鍛造による精密鍛造、密閉鍛造を行ない、後加工を
省略する方向への開発が進められている。
工が必要とされてきた。最近の動向として、温間鍛造、
熱間鍛造による精密鍛造、密閉鍛造を行ない、後加工を
省略する方向へ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
、熱亀裂発生が著しく、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。高温での硬度の高い５ＫＨ
−ｓｌでも熱膨張熱亀裂、クランク発生の問題があり高
寿命は得られない。
、熱亀裂発生が著しく、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。高温での硬度の高い５ＫＨ
−ｓｌでも熱膨張熱亀裂、クランク発生の問題があり高
寿命は得られない。
高温での熱膨張係数が鋼の７である超硬合金はこれら問
題に対して望ましい材質である。しかしながら、現在市
場で用いられている超硬合金は、たとえばＷＣ−１８１
ＣｏやＷＣ−１０１Ｃｏ−１０’ＸＮｉ−２％Ｃｒなど
種々の合金があるものの、温、熱間鍛造用の超硬合金と
して必要な高温靭性、耐熱衝撃性、強度などの特性のい
ずれも低くく、厳しい使用条件下での使用に耐えない。
題に対して望ましい材質である。しかしながら、現在市
場で用いられている超硬合金は、たとえばＷＣ−１８１
ＣｏやＷＣ−１０１Ｃｏ−１０’ＸＮｉ−２％Ｃｒなど
種々の合金があるものの、温、熱間鍛造用の超硬合金と
して必要な高温靭性、耐熱衝撃性、強度などの特性のい
ずれも低くく、厳しい使用条件下での使用に耐えない。
上記に鑑み本発明はこの様な問題点を解消するために開
発されたものである。即ち本発明は高温靭性が高く、耐
熱亀裂性、耐割損性に優れた温、熱間鍛造用工具を開発
したものである。
発されたものである。即ち本発明は高温靭性が高く、耐
熱亀裂性、耐割損性に優れた温、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、工具あるいはその先端部材として、硬
質相と結合金属相から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ＣｏおよびＮｉの２成分かＮｉ らなり、この−６−の比が０．０２以上で０．２５以下
であり、結合金属量が３重量％以上１１重量％未満であ
る事、更には炭化タングステンの粒径が主として０．５
〜１０μｍの範囲にあり、２μｍ以上の粒子が６０％以
上合金断面の研摩面で観察される超硬合金を用いること
を特徴とするものである。
質相と結合金属相から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ＣｏおよびＮｉの２成分かＮｉ らなり、この−６−の比が０．０２以上で０．２５以下
であり、結合金属量が３重量％以上１１重量％未満であ
る事、更には炭化タングステンの粒径が主として０．５
〜１０μｍの範囲にあり、２μｍ以上の粒子が６０％以
上合金断面の研摩面で観察される超硬合金を用いること
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忙よる発熱
にて金型表面の温度が急上昇する。
被加工物の温度が高く、また鍛造材料の変形忙よる発熱
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衡撃により
工具表面の損傷が起こる。なおこ＼でいう温間とは、約
２００〜８００℃であり、熱間とは８００〜１１００℃
の範囲を示すものである。
型表面に吹きつけるため急冷されるなどの熱衡撃により
工具表面の損傷が起こる。なおこ＼でいう温間とは、約
２００〜８００℃であり、熱間とは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。
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、本願の温、熱間鍛造工具の
ような強い衝撃が加わっていない事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。
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、本願の温、熱間鍛造工具の
ような強い衝撃が加わっていない事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
る合金組成および組織にある。
る合金組成および組織にある。
超硬合金の靭性は結合金属相の量を増せば良くなるが、
１１重量％以上になると、合金硬度が下がり鍛造金型と
しての条件を満足しない。また、３重量％未満では靭性
が不足し、耐衝撃性が不良となる。
１１重量％以上になると、合金硬度が下がり鍛造金型と
しての条件を満足しない。また、３重量％未満では靭性
が不足し、耐衝撃性が不良となる。
更にＷＣ粒径が０．５μｍ未満のものが混入すると亀裂
が進展しやすくなり、１０μｍを越えるものが入ると亀
裂の進展は押えられるものの、このＷＣ粒界に欠陥の発
生確率が高くなり、０．５μｍ以上１０μｍ以下がＷＣ
粒径としては適当である。更にこれらＷＣ粒径の範囲内
でも２μｍ未満が４０％を越えると、合金全体としての
靭性および亀裂進展抵抗が下がるため、２μｍ以上のＷ
Ｃ粒径が６０％以上が耐衝撃性には最適である。
が進展しやすくなり、１０μｍを越えるものが入ると亀
裂の進展は押えられるものの、このＷＣ粒界に欠陥の発
生確率が高くなり、０．５μｍ以上１０μｍ以下がＷＣ
粒径としては適当である。更にこれらＷＣ粒径の範囲内
でも２μｍ未満が４０％を越えると、合金全体としての
靭性および亀裂進展抵抗が下がるため、２μｍ以上のＷ
Ｃ粒径が６０％以上が耐衝撃性には最適である。
温、熱間鍛造用工具としては高温での硬度、靭性が求め
られる。このためには、結合金属としてＮｉ ＣｏおよびＮｉが必要で、しかも０．０２≦−６−（重
量比）≦０．２５の範囲が温、熱間鍛造工具で長寿命を
示す。
られる。このためには、結合金属としてＮｉ ＣｏおよびＮｉが必要で、しかも０．０２≦−６−（重
量比）≦０．２５の範囲が温、熱間鍛造工具で長寿命を
示す。
この理由としては、この比が０．０２未満では高温での
靭性は高いものの硬度が低い事、逆に０．２５を越える
場合には高温における硬度は高くなるものの靭性が低下
するため、温、熱間鍛造用工具の長寿命の効果を示す領
域が、この比０．０２から０．２５である。
靭性は高いものの硬度が低い事、逆に０．２５を越える
場合には高温における硬度は高くなるものの靭性が低下
するため、温、熱間鍛造用工具の長寿命の効果を示す領
域が、この比０．０２から０．２５である。
更に高温硬度、靭性の両者を効果的に上げるためにはＣ
ｒ 、Ｍｏ 、Ｗ、 Ｂ 、 ＡＩ、 Ｓｉ ＋Ｍｇ
、 Ｃａを１種または２種以上を結合金属相に対して０
．０５以上０．５重量％未満添加する事が望ましい。０
．０５重量％未満では添加効果が少なく、０．５重量％
以上添加すると靭性が大きく下がるため前記範囲が最適
である。
ｒ 、Ｍｏ 、Ｗ、 Ｂ 、 ＡＩ、 Ｓｉ ＋Ｍｇ
、 Ｃａを１種または２種以上を結合金属相に対して０
．０５以上０．５重量％未満添加する事が望ましい。０
．０５重量％未満では添加効果が少なく、０．５重量％
以上添加すると靭性が大きく下がるため前記範囲が最適
である。
そして本発明に於いては、前記特徴を有する超硬台合い
）を例えば第１図に示す様にパンチェ具の一部としてワ
ークと接触する部分に用いその他の部分に鋼（２）を用
いてこれら両者を電子ビーム溶接し工具とする。図中（
３）は電子ビーム溶接部である。
）を例えば第１図に示す様にパンチェ具の一部としてワ
ークと接触する部分に用いその他の部分に鋼（２）を用
いてこれら両者を電子ビーム溶接し工具とする。図中（
３）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れる。
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れる。
第２図は他の例でダイに用いた場合である。この場合に
は外側の、鋼と焼ばめした例を示す。なお第２図中（１
）ｄ本発明に於ける合金、（２）は工具鋼５ＫＤ６１、
（４）はＴｉＮ被覆層である。
は外側の、鋼と焼ばめした例を示す。なお第２図中（１
）ｄ本発明に於ける合金、（２）は工具鋼５ＫＤ６１、
（４）はＴｉＮ被覆層である。
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。
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Ｋ
Ｔｉｃ、ＴｉＮ、Ｔ１ＣＮ、ＴｉＣ０，ＴｉＣＮ０．Ａ
７．０３． Ａｌ０Ｎ。
Ｔｉｃ、ＴｉＮ、Ｔ１ＣＮ、ＴｉＣ０，ＴｉＣＮ０．Ａ
７．０３． Ａｌ０Ｎ。
Ａ７Ｎ 、 Ｓｉ３Ｎ４ 、 ＳｉＣ、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
表面硬度が高く。
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、温間鍛造用塑
性加工工具として、グイ、パンチ、ノックアクト、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。
性加工工具として、グイ、パンチ、ノックアクト、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。
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゜
種々の粒子径のＷＣ粉末とＣｏ 、 Ｎｉ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。
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８０鴫、高さ４０ｍの円筒状に成型し、１４
００℃に真空焼結を行った。この合金の特性と鍛造性能
を第１表に示した。
００℃に真空焼結を行った。この合金の特性と鍛造性能
を第１表に示した。
第 １ 表 （２）
性能は、３０ｍ＋ダ欅鋼を１２００℃に加熱し、切断後
の鍛造工程の下側ダイに用いて検討した。
の鍛造工程の下側ダイに用いて検討した。
本発明の合金は、型寿命が長い事が判明した。
実施例２
実施例１の実験においてｌｌ＆ｌＬ４の合金にＣｒ、Ｍ
ｏ。
ｏ。
Ｗ、Ｂ、Ａｌ、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。
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。
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ＮＩＩＬ４の合金を用いて、１つ
は本発明に於ける工具である、鋼（５ＫＤ６１）と電子
ビー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。
は本発明に於ける工具である、鋼（５ＫＤ６１）と電子
ビー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Ｎ１４の合金を基体とし、その表面に
ＴｉＣ、ＴｉＮ 、 ＴｉＣ０、Ａ／２０３を被覆した
。被覆した合金の性能を第４表に示した。被象したこと
により寿命がさらに向上することが認められた。
ＴｉＣ、ＴｉＮ 、 ＴｉＣ０、Ａ／２０３を被覆した
。被覆した合金の性能を第４表に示した。被象したこと
により寿命がさらに向上することが認められた。
（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る、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。
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る、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。
第１図は本発明の一つである溶接した工具（パンチ）の
模式図、第２図は本発明の一つである超硬合金を用いた
ダイの模式図を夫々例示する。 （１）・・・本発明に於ける合金、 （２）・・・工具鋼５ＫＤ６１、 （３）・・・電子ビーム溶接部、 （４）・・・ＴｉＮ被積層
模式図、第２図は本発明の一つである超硬合金を用いた
ダイの模式図を夫々例示する。 （１）・・・本発明に於ける合金、 （２）・・・工具鋼５ＫＤ６１、 （３）・・・電子ビーム溶接部、 （４）・・・ＴｉＮ被積層
Claims (4)
- （１）炭化タングステンの硬質相と結合金属相からなる
超硬合金に於いて、該結合金属相が鉄族金属のＣｏ及び
Ｎｉの２成分からなり、０．０２≦Ｎｉ／Ｃｏ（重量比
）≦０．２５の範囲にあり、全結合金属量が３以上１１
重量％未満であり、更に炭化タングステンの粒径が、合
金断面の研摩面で観察して主として０．５〜１０μｍの
範囲にあり、２μｍ以上の粒子数が全体の６０％以上含
有す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）超硬合金の結合金属相中に更にＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｂ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃａを１種または２種以上を結
合金属相に対して０．０５以上０．５重量％未満添加し
た特許請求の範囲第（１）項記載の温、熱間鍛造用工具
。 - （３）超硬合金を工具の一部として用いた場合に於いて
、被加工物との接触部に超硬合金を用い、鋼と超硬合金
の界面は、直接あるいは０．０５〜２ｍｍの鉄族金属あ
るいは合金を介在させて、電子ビーム溶接により一体化
させた特許請求の範囲第（１）項記載の温、熱間鍛造用
工具。 - （４）すくなくとも被加工物と接触する超硬合金表面に
ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＯ，ＴｉＣＮＯ，Ａ
ｌ＿２Ｏ＿３，ＡＩＯＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ＿３Ｎ＿４，Ｓ
ｉＣ，ＢＮ，Ｃの１種または２種以上を被覆する特許請
求の範囲第（１）項、第（２）項又は第（３）項記載の
温、熱間鍛造用工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112687A JPS63216942A (ja) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | 温、熱間鍛造用工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5112687A JPS63216942A (ja) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | 温、熱間鍛造用工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63216942A true JPS63216942A (ja) | 1988-09-09 |
| JPH0572456B2 JPH0572456B2 (ja) | 1993-10-12 |
Family
ID=12878111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5112687A Granted JPS63216942A (ja) | 1987-03-05 | 1987-03-05 | 温、熱間鍛造用工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63216942A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0297640A (ja) * | 1988-10-03 | 1990-04-10 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 精密金型用超硬合金及び精密金型用被覆超硬合金 |
| JP2005199454A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微細金型及びその製造方法 |
| JP2006297429A (ja) * | 2005-04-19 | 2006-11-02 | Daido Steel Co Ltd | 金型の損傷予測方法 |
| CN111375763A (zh) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 四川大学 | 基于AlN的表层脱β相梯度硬质合金刀具材料及其制备方法 |
-
1987
- 1987-03-05 JP JP5112687A patent/JPS63216942A/ja active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111375763A (zh) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 四川大学 | 基于AlN的表层脱β相梯度硬质合金刀具材料及其制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0572456B2 (ja) | 1993-10-12 |
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