JPS63230846A - 高硬度高靭性超硬合金 - Google Patents
高硬度高靭性超硬合金Info
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- JPS63230846A JPS63230846A JP6540687A JP6540687A JPS63230846A JP S63230846 A JPS63230846 A JP S63230846A JP 6540687 A JP6540687 A JP 6540687A JP 6540687 A JP6540687 A JP 6540687A JP S63230846 A JPS63230846 A JP S63230846A
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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］
本発明は従来のＷＣ−Ｃｏ超硬合金より硬度及び靭性が
はるかに優れたＷｅ−Ｃｏ系超硬合金に関するものであ
る。
はるかに優れたＷｅ−Ｃｏ系超硬合金に関するものであ
る。
［従来の技術］
合金や金属等は硬度を高めると靭性が低下するという一
般的傾向を有している。しかしｗｃ−ＣＯ系超硬合金の
場合はＷＣの粒度を小さくしておけば硬度を高めても靭
性の低下を抑制することができるという特性がある。こ
の為Ｗｅ−Ｃｏ系超硬合全超硬合金硬度性、高靭性を利
用してＩＣ基板用加工具材等に用いられている。しかし
この様なＷＣ−Ｃｏ系合金であっても合金製造に当り焼
結工程におけるＷＣの粒成長は避は難く、その結果粒径
の粗大化によって粒度の不均一を生じ硬度・靭性の両方
を低下させるおそれがある。そこでＷＣの粒成長を抑制
する目的でＶＣ，ＴａＣ。
般的傾向を有している。しかしｗｃ−ＣＯ系超硬合金の
場合はＷＣの粒度を小さくしておけば硬度を高めても靭
性の低下を抑制することができるという特性がある。こ
の為Ｗｅ−Ｃｏ系超硬合全超硬合金硬度性、高靭性を利
用してＩＣ基板用加工具材等に用いられている。しかし
この様なＷＣ−Ｃｏ系合金であっても合金製造に当り焼
結工程におけるＷＣの粒成長は避は難く、その結果粒径
の粗大化によって粒度の不均一を生じ硬度・靭性の両方
を低下させるおそれがある。そこでＷＣの粒成長を抑制
する目的でＶＣ，ＴａＣ。
ＮｂＣ，ＴｉＣ，Ｃｒｓ Ｃ，等の遷移金属炭化物を少
量添加することが一般に行なわれてきた。
量添加することが一般に行なわれてきた。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら本発明者等が実験・検討を重ねた結果、特
にＷＣの平均粒径が１．０μｍ以下の微細なＷＣ粉末と
Ｃｏ粉末原料に前記目的で少量の上記遷移金属炭化物を
添加したところ、実際にＷＣの粒成長抑制効果を生ずる
のはＶＣ及びＣｒ、Ｃ２であってＮｂＣ，ＴａＣ及びＴ
ｉｃは粒成長の抑制効果は殆んど生ぜず、逆に合金の硬
度或は靭性を低下させることがわかった。またＶＣは硬
度を高めるが靭性を若干低下させ、Ｃｒ、Ｃ，は特に靭
性の向上を図る上で有効であることがわかった。
にＷＣの平均粒径が１．０μｍ以下の微細なＷＣ粉末と
Ｃｏ粉末原料に前記目的で少量の上記遷移金属炭化物を
添加したところ、実際にＷＣの粒成長抑制効果を生ずる
のはＶＣ及びＣｒ、Ｃ２であってＮｂＣ，ＴａＣ及びＴ
ｉｃは粒成長の抑制効果は殆んど生ぜず、逆に合金の硬
度或は靭性を低下させることがわかった。またＶＣは硬
度を高めるが靭性を若干低下させ、Ｃｒ、Ｃ，は特に靭
性の向上を図る上で有効であることがわかった。
本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、
上記遷穆金属炭化物の種類及び添加量を調整することに
よりて硬度と靭性の優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を提供
しようとするものである。
上記遷穆金属炭化物の種類及び添加量を調整することに
よりて硬度と靭性の優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を提供
しようとするものである。
［問題点を解決する為の手段］
本発明は
Ｃｏ：４〜２０％
Ｖ Ｃ： ０．２〜２％
Ｃｒ、 Ｃ，： ０．２〜２％
［但しＶＣ／Ｃｒｓ Ｃｚ ：０．１〜１ （重量比
）］を含み、残部が平均粒径１μｍ以下のＷＣ及び不可
避不純物であって、特にＴａＣ，ＮｂＣ及びＴｉＣ含有
量を総和で０．２％以下としたものであることを要旨と
するものである。
）］を含み、残部が平均粒径１μｍ以下のＷＣ及び不可
避不純物であって、特にＴａＣ，ＮｂＣ及びＴｉＣ含有
量を総和で０．２％以下としたものであることを要旨と
するものである。
［作用］
前述の如く合金の硬度を向上させると靭性は逆に低下す
る傾向にあるが、本発明はＶＣを添加して硬度を向上さ
せる一方、ＶＣの添加による靭性の低下を、靭性向上効
果を有するＣｒ、Ｃ，の添加によフて補うと共に硬度或
は靭性の低下を招くおそれのあるＴａＣ，ＮｂＣ及びＴ
ｉＣの添加含有量を抑制するものである。
る傾向にあるが、本発明はＶＣを添加して硬度を向上さ
せる一方、ＶＣの添加による靭性の低下を、靭性向上効
果を有するＣｒ、Ｃ，の添加によフて補うと共に硬度或
は靭性の低下を招くおそれのあるＴａＣ，ＮｂＣ及びＴ
ｉＣの添加含有量を抑制するものである。
添加成分の添加量限定理由は次の通りである。
Ｃｏ：４〜２０％
硬度が高く靭性が不十分なＷＣはＣＯの添加により靭性
が改善されるが、添加量が４％未満の場合は十分な添加
効果が得られず、一方２０％を超すと逆に硬度が不十分
となる。
が改善されるが、添加量が４％未満の場合は十分な添加
効果が得られず、一方２０％を超すと逆に硬度が不十分
となる。
Ｖ Ｃ： ０．２〜２％
添加量が０．２％未満では硬度が改善されず添加効果が
ない。一方２％を超えると靭性が不十分となる。
ない。一方２％を超えると靭性が不十分となる。
Ｃｒ３ ｃ２ ： ０．２〜２％
添加量が０．２％未満では靭性が改善されず添加効果が
得られない、一方２％を超えると硬度が不十分となる。
得られない、一方２％を超えると硬度が不十分となる。
ＶＣ／Ｃｒｓ Ｃ２：０．１〜１
すでに述べた様に本発明はＶＣの添加による靭性の低下
をＣｒ１Ｃ，の添加によって補うものであるが、Ｃｒ３
Ｃ２の添加量に対するｖｃの添加割合が０．１未満の場
合は、Ｃｒ、Ｃ，の添加割合が過剰となる結果硬度が不
十分となりＶＣの添加効果が得られない、一方Ｃｒ３Ｃ
２に対するｖｃの添加割合が１を超える場合は、Ｃｒ３
Ｃ２の添加割合が不十分となる結果靭性の低下が十分に
補われないこととなる。
をＣｒ１Ｃ，の添加によって補うものであるが、Ｃｒ３
Ｃ２の添加量に対するｖｃの添加割合が０．１未満の場
合は、Ｃｒ、Ｃ，の添加割合が過剰となる結果硬度が不
十分となりＶＣの添加効果が得られない、一方Ｃｒ３Ｃ
２に対するｖｃの添加割合が１を超える場合は、Ｃｒ３
Ｃ２の添加割合が不十分となる結果靭性の低下が十分に
補われないこととなる。
ＴａＣ，ＮｂＣ，Ｔｉｃ：ｆｉ和で０．２％以下これら
の炭化物はすでに述べた様に合金鋼の硬度或は靭性を低
下させるおそれがあるが、添加量の総和を０．２％以下
、より好ましくは０．１％以下に抑制すると必要な硬度
を保持したまま靭性を向上させることができる。しかし
添加量の総和が０．２％を超えると硬度或は靭性が不十
分となる。
の炭化物はすでに述べた様に合金鋼の硬度或は靭性を低
下させるおそれがあるが、添加量の総和を０．２％以下
、より好ましくは０．１％以下に抑制すると必要な硬度
を保持したまま靭性を向上させることができる。しかし
添加量の総和が０．２％を超えると硬度或は靭性が不十
分となる。
ＷＣの平均粒径：１μｍ以下
ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金におけるＷＣ粗大化抑制の為に遷
穆金属炭化物を添加する場合、各炭化物の添加効果はＷ
Ｃの平均粒径によりて異なることが予想される。
穆金属炭化物を添加する場合、各炭化物の添加効果はＷ
Ｃの平均粒径によりて異なることが予想される。
本発明は平均粒径１μｍ以下、特に０．３〜０．８μｍ
の場合に有効である。
の場合に有効である。
以下実施例について比較例と対比しつつ説明する。
［実施例］
実施例１
構成成分の粉末材の割合を下記の範囲で混合した２２種
類の供試材からＪＩＳ抗折片をプレス成形し、１３５０
℃で焼結後（焼結径寸法：８×４ｘ２５ｍｍ）１３００
℃、２０００気圧のＡｒ＄囲気下で熱間静水圧（ＨＩ
Ｐ）処理した。
類の供試材からＪＩＳ抗折片をプレス成形し、１３５０
℃で焼結後（焼結径寸法：８×４ｘ２５ｍｍ）１３００
℃、２０００気圧のＡｒ＄囲気下で熱間静水圧（ＨＩ
Ｐ）処理した。
構成成分の割合
Ｔｉｃ：０〜１％
ＴａＣ： ０〜２％
ＮｂＣ： Ｏ〜０．５％
ＶＣ：Ｏ〜２％
Ｃｒ３ Ｃ２二 ０〜２％
Ｃｏ ：６〜１４％
残部 ：ＷＣ粉末８４〜８８％
ＷＣ粉末の平均粒径：０．８μｍ
得られた供試合金の硬度及び抗折力を測定した。結果を
第１図に示す。面図において◎、Ｏ及びＸの印は供試合
金成分が次のものであることを表わす。
第１図に示す。面図において◎、Ｏ及びＸの印は供試合
金成分が次のものであることを表わす。
◎：ＴｉＣ＋ＴａＣ＋ＮｂＣ≦０．２％０．１≦ＶＣ／
Ｃｒ３Ｃ２≦１ ０：ＴｉＣ＋ＴａＣ＋ＮｂＣ≦０．２％Ｖ Ｃ／ Ｃｒ
、Ｃ２＜ ０．１ 、又はＶＣ／Ｃｒ、Ｃ２＞１ ｘ ：ＴｉＣ＋ＴａＣ＋ＮｂＣ＞０．２％第１図の結果
から、Ｔｉｃ、ＴａＣ及びＮｂＣの総和が０．２％以下
で且つＣｒ３Ｃ２に対するＶＣの比が０．１〜１である
ものは必要な硬度を保持しつつ靭性も優れていた。
Ｃｒ３Ｃ２≦１ ０：ＴｉＣ＋ＴａＣ＋ＮｂＣ≦０．２％Ｖ Ｃ／ Ｃｒ
、Ｃ２＜ ０．１ 、又はＶＣ／Ｃｒ、Ｃ２＞１ ｘ ：ＴｉＣ＋ＴａＣ＋ＮｂＣ＞０．２％第１図の結果
から、Ｔｉｃ、ＴａＣ及びＮｂＣの総和が０．２％以下
で且つＣｒ３Ｃ２に対するＶＣの比が０．１〜１である
ものは必要な硬度を保持しつつ靭性も優れていた。
しかしながら、ＴｉＣ，ＴａＣ及びＮｂＣの総和が０．
２％を超えるもの、或は０．２％以下であってもＣｒ、
Ｃ２に対するＶＣの比が０．１未満か或は１を超えるも
のは、硬度或は抗折力の少なくともいずれか一方が不十
分であった。
２％を超えるもの、或は０．２％以下であってもＣｒ、
Ｃ２に対するＶＣの比が０．１未満か或は１を超えるも
のは、硬度或は抗折力の少なくともいずれか一方が不十
分であった。
次に供試合金の硬度及び抗折力を各成分の１次関数とし
て重回帰分析した結果状の実験式（１）。
て重回帰分析した結果状の実験式（１）。
（２）を得た。
硬度ＣＨＲＡ） ＝ ９４．６−０．２２ ［％Ｔｉｃ
］ −０，２９［％ＴａＣ］−０，３１［％ＮｂＣ］＋
０．３３ ［％Ｃｒ ｓ Ｃ２Ｅ ＋ ０．８１−０．
３３ ［％Ｃｏｌ相関係数Ｒ子０．９２
・−（１）抗折力（ｋｇ／ｍｍ’） ＝ ２４０．３−
０．５ ［％Ｔｉｃ］−２７．８［％ＴａＣ］ −１
４０，１［％ＮｂＣ］＋２８．９ ［％Ｃｒｓ Ｃｔ
］ −７４，８［％ＶＣコ十Ｈ，ａ［％Ｃｏ ］
Ｒ＝０．８６ ＝ （２）上記（１）式
より、硬度向上に対する寄与率についてはＶＣが最も大
きく次いでＣｒ、Ｃ，であって、Ｔｉｃ、ＴａＣ及びＮ
ｂＣの寄与率はいずれもマイナスであった。
］ −０，２９［％ＴａＣ］−０，３１［％ＮｂＣ］＋
０．３３ ［％Ｃｒ ｓ Ｃ２Ｅ ＋ ０．８１−０．
３３ ［％Ｃｏｌ相関係数Ｒ子０．９２
・−（１）抗折力（ｋｇ／ｍｍ’） ＝ ２４０．３−
０．５ ［％Ｔｉｃ］−２７．８［％ＴａＣ］ −１
４０，１［％ＮｂＣ］＋２８．９ ［％Ｃｒｓ Ｃｔ
］ −７４，８［％ＶＣコ十Ｈ，ａ［％Ｃｏ ］
Ｒ＝０．８６ ＝ （２）上記（１）式
より、硬度向上に対する寄与率についてはＶＣが最も大
きく次いでＣｒ、Ｃ，であって、Ｔｉｃ、ＴａＣ及びＮ
ｂＣの寄与率はいずれもマイナスであった。
又上記（２）式より、抗折力即ち靭性への寄与率はＣｒ
、Ｃ２が最も大であり、ＶＣ，ＴｉＣ。
、Ｃ２が最も大であり、ＶＣ，ＴｉＣ。
ＴａＣ及びＮｂＣの寄与率はいずれもマイナスであった
。モして抗折力よりも硬度の相関が高かった。
。モして抗折力よりも硬度の相関が高かった。
実施例２
構成成分の粉末材の割合を下記の範囲で混合した２０種
類の供試材を実施例１の場合と同じ条件で成形・焼結後
ＨＩＰ処理をした。
類の供試材を実施例１の場合と同じ条件で成形・焼結後
ＨＩＰ処理をした。
構成成分の割合
ＴａＣ： ０〜２％
ＮｂＣ：Ｏ〜０．５％
ｖｃ ：０〜２％
Ｃｒ３Ｃ２：０〜２％
Ｃｏ ：６〜１４％
残部 ：ＷＣ粉末８４〜８８％
ＷＣ粉末の平均粒径：０．３μｍ
得られた供試合金の硬度及び抗折力を測定した。結果を
第２図に示す０図中Ｏ９○及びｘ印の意味は実施例１の
場合（但しＴｉｃ：Ｏ）と同じである。
第２図に示す０図中Ｏ９○及びｘ印の意味は実施例１の
場合（但しＴｉｃ：Ｏ）と同じである。
第２図の結果から明らかなように、ＴａＣとＮｂＣの和
が０．２％以下で且つＣｒ３Ｃ２に対するＶＣの比がＯ
９１〜１であるものは所望の硬度が保持されしかも靭性
が優れていた。
が０．２％以下で且つＣｒ３Ｃ２に対するＶＣの比がＯ
９１〜１であるものは所望の硬度が保持されしかも靭性
が優れていた。
しかしながらＴａＣとＮｂＣの和が０．２％を超えるも
の或は０．２％以下であっても、Ｃｒｓ Ｃ２に対する
ＶＣの比が０．１末溝であるか若しくは１を超えるもの
は硬度或は抗折力の少なくともいずれか一方が不十分で
あった。
の或は０．２％以下であっても、Ｃｒｓ Ｃ２に対する
ＶＣの比が０．１末溝であるか若しくは１を超えるもの
は硬度或は抗折力の少なくともいずれか一方が不十分で
あった。
次に供試合金の硬度及び抗折力を各成分の１次関数とし
て重回帰分析した結果、次の実験式％式％） ［］ ］ ］ 上記（３）式より硬度向上に対する寄与率についてはＶ
Ｃが最も大きく、次いでＣｒ３Ｃ２であって、ＴａＣ及
びＮｂＣの寄与率はいずれもマイナスであった。
て重回帰分析した結果、次の実験式％式％） ［］ ］ ］ 上記（３）式より硬度向上に対する寄与率についてはＶ
Ｃが最も大きく、次いでＣｒ３Ｃ２であって、ＴａＣ及
びＮｂＣの寄与率はいずれもマイナスであった。
又上記（４）式より抗折力即ち靭性への寄与率はＣｒ、
Ｃ，が最も大であり、ＶＣ，ＴａＣ。
Ｃ，が最も大であり、ＶＣ，ＴａＣ。
ＮｂＣの寄与率はいずれもマイナスであった。
また抗折力よりも硬度の相関の方が高かった。
次に実施例２で用いた平均粒径０．３μｍの超微粒子超
硬合金のうちＣＯ含有量が１２％の１４種の供試合金を
用いて刃径６すｍｍのエンドミルを作成しダイス鋼５Ｋ
Ｄ６１を、切削速度：２８ｍ／ｗｉｎで切削する試験を
行なった。刃先にチッピングが生じるか或は切削屑が熱
により変色した時点を切削長として、供試合金中に含ま
れるＴａＣとＮｂＣの和が０．１未満、０．２及び２．
２である場合についてＶＣ／Ｃｒ、Ｃ２と切削長の関係
を測定した。結果を第３図に示す。
硬合金のうちＣＯ含有量が１２％の１４種の供試合金を
用いて刃径６すｍｍのエンドミルを作成しダイス鋼５Ｋ
Ｄ６１を、切削速度：２８ｍ／ｗｉｎで切削する試験を
行なった。刃先にチッピングが生じるか或は切削屑が熱
により変色した時点を切削長として、供試合金中に含ま
れるＴａＣとＮｂＣの和が０．１未満、０．２及び２．
２である場合についてＶＣ／Ｃｒ、Ｃ２と切削長の関係
を測定した。結果を第３図に示す。
第３図の結果から明らかな様に、ＶＣ／ Ｃｒ５ｈの値
が０．１〜１の範囲においては、ＴａＣとＮｂＣの和が
０．２％の場合は切削長は５ｍ以上であって、エンドミ
ルは良好な性能を示し、ＴａＣとＮｂＣの和が０．１％
未満の場合は切削７ｍ以上となり更に性能が向上した。
が０．１〜１の範囲においては、ＴａＣとＮｂＣの和が
０．２％の場合は切削長は５ｍ以上であって、エンドミ
ルは良好な性能を示し、ＴａＣとＮｂＣの和が０．１％
未満の場合は切削７ｍ以上となり更に性能が向上した。
一方ＴａＣとＮｂＣの和が２，２％の場合切削長は４ｍ
となり、エンドミルの性能は不十分なものであった。
となり、エンドミルの性能は不十分なものであった。
し発明の効果］
本発明は上記の様に構成されているから高硬度を維持し
つつ靭性が優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を提供すること
ができると共に高価なＴａＣを積極的に添加することを
要しないので製品コストの抑制をはかることができる。
つつ靭性が優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を提供すること
ができると共に高価なＴａＣを積極的に添加することを
要しないので製品コストの抑制をはかることができる。
第１図及び第２図は本発明の実施例及び比較例における
硬度と抗折力の関係を示す図、第３図は本発明の実施例
及び比較例を用いて作成したエンドミルの切削長とＴａ
Ｃ＋ＮｂＣ及びＶＣ／Ｃｒ５Ｃｚの関係を示す図である
。
硬度と抗折力の関係を示す図、第３図は本発明の実施例
及び比較例を用いて作成したエンドミルの切削長とＴａ
Ｃ＋ＮｂＣ及びＶＣ／Ｃｒ５Ｃｚの関係を示す図である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｃｏ：４〜２０％（重量％、以下同じ） ＶＣ：０．２〜２％ Ｃｒ＿３Ｃ＿２：０．２〜２％ ［但しＶＣ／Ｃｒ＿３Ｃ＿２：０．１〜１（重量比）］
を含み、残部が平均粒径１μｍ以下のＷＣ及び不可避不
純物であって、特にＴａＣ、ＮｂＣ及びＴｉＣ含有量を
総和で０．２％以下としたものであることを特徴とする
高硬度高靭性超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6540687A JPH0776403B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 高硬度高靭性超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6540687A JPH0776403B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 高硬度高靭性超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63230846A true JPS63230846A (ja) | 1988-09-27 |
| JPH0776403B2 JPH0776403B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=13286112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6540687A Expired - Lifetime JPH0776403B2 (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | 高硬度高靭性超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776403B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452043A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-28 | Nachi Fujikoshi Corp | Sintered hard alloy containing superfine grain of tungsten carbide |
| CN103243253A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-14 | 成都斯锐特钨钢刀具有限公司 | 硬质合金及其制备方法 |
| CN103627942A (zh) * | 2013-03-20 | 2014-03-12 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种高性能WC-Co纳米晶硬质合金的制备方法 |
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