JP2003113437A - 超硬合金、塑性加工用工具及び切削加工用工具 - Google Patents
超硬合金、塑性加工用工具及び切削加工用工具Info
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- JP2003113437A JP2003113437A JP2001307456A JP2001307456A JP2003113437A JP 2003113437 A JP2003113437 A JP 2003113437A JP 2001307456 A JP2001307456 A JP 2001307456A JP 2001307456 A JP2001307456 A JP 2001307456A JP 2003113437 A JP2003113437 A JP 2003113437A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温条件で被加工物を塑性加工するのに用い
る塑性加工用工具や、高温条件で被加工物を切削加工す
るのに用いる切削加工用工具を構成する超硬合金におけ
る高温での強度や耐酸化性等の特性を充分に向上させ、
これらの工具を高温条件のもとで長期にわたって安定し
て使用できるようにする。 【解決手段】 Ｃｏを用いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ
系又はＣｏとＣｒ3 Ｃ2とを用いた結合相を有するＷＣ
−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ2 系の超硬合金において、ＷＣ粒子の
平均粒径を０．５〜６μｍの範囲にすると共に、上記の
結合相の総量に対してＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃを
２．０〜２０重量％の範囲で含有させるようにし、高温
条件で使用する塑性加工用工具や切削加工用工具にこの
ような超硬合金を用いた。
る塑性加工用工具や、高温条件で被加工物を切削加工す
るのに用いる切削加工用工具を構成する超硬合金におけ
る高温での強度や耐酸化性等の特性を充分に向上させ、
これらの工具を高温条件のもとで長期にわたって安定し
て使用できるようにする。 【解決手段】 Ｃｏを用いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ
系又はＣｏとＣｒ3 Ｃ2とを用いた結合相を有するＷＣ
−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ2 系の超硬合金において、ＷＣ粒子の
平均粒径を０．５〜６μｍの範囲にすると共に、上記の
結合相の総量に対してＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃを
２．０〜２０重量％の範囲で含有させるようにし、高温
条件で使用する塑性加工用工具や切削加工用工具にこの
ような超硬合金を用いた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高温条件で被加
工物を塑性加工するのに使用する熱間鍛造用金型や温間
鍛造用金型等の塑性加工用工具、ビード削りや高速切削
等を行う場合のように高温で被加工物を切削加工するの
に使用する切削加工用工具及びこれらの工具に使用する
超硬合金に係り、特に、上記のような工具に使用する超
硬合金における高温での強度や耐酸化性等を向上させた
点に特徴を有するものである。
工物を塑性加工するのに使用する熱間鍛造用金型や温間
鍛造用金型等の塑性加工用工具、ビード削りや高速切削
等を行う場合のように高温で被加工物を切削加工するの
に使用する切削加工用工具及びこれらの工具に使用する
超硬合金に係り、特に、上記のような工具に使用する超
硬合金における高温での強度や耐酸化性等を向上させた
点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、被加工物を塑性加工するのに
使用する鍛造用金型等の塑性加工用工具や、被加工物を
切削加工するのに用いる切削加工用工具に、Ｃｏを用い
た結合相を有するＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金が使用されて
いる。
使用する鍛造用金型等の塑性加工用工具や、被加工物を
切削加工するのに用いる切削加工用工具に、Ｃｏを用い
た結合相を有するＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金が使用されて
いる。
【０００３】しかし、このように塑性加工用工具や切削
加工用工具をＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金で構成した場合、
これらの工具を高温条件で使用すると、これらの工具に
用いた超硬合金が酸化されたり、その硬度が低下したり
して、これらの工具を長期にわたって安定して使用する
ことができないという問題があった。
加工用工具をＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金で構成した場合、
これらの工具を高温条件で使用すると、これらの工具に
用いた超硬合金が酸化されたり、その硬度が低下したり
して、これらの工具を長期にわたって安定して使用する
ことができないという問題があった。
【０００４】そこで、近年においては、これらの工具に
おける高温での強度や耐酸化性等を高めるため、特開平
６−１５８１１４号公報に示されるように、ＣｏとＣｒ
とを含む結合相を有するＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ系の超硬合金
を用いた鍛造用金型や、ＣｏとＮｉとを含む結合相を有
するＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系の超硬合金を用いた鍛造用工具
が提案されている。
おける高温での強度や耐酸化性等を高めるため、特開平
６−１５８１１４号公報に示されるように、ＣｏとＣｒ
とを含む結合相を有するＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ系の超硬合金
を用いた鍛造用金型や、ＣｏとＮｉとを含む結合相を有
するＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系の超硬合金を用いた鍛造用工具
が提案されている。
【０００５】しかし、これらの公報に示されるように、
ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ系の超硬合金や、ＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系
の超硬合金を用いた場合においても、依然として、上記
のような工具における高温での強度や耐酸化性等の特性
を充分に向上させることができないという問題があっ
た。
ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ系の超硬合金や、ＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系
の超硬合金を用いた場合においても、依然として、上記
のような工具における高温での強度や耐酸化性等の特性
を充分に向上させることができないという問題があっ
た。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、高温条件
で被加工物を塑性加工するのに用いる熱間鍛造用金型や
温間鍛造用金型等の塑性加工用工具や、ビード削りや高
速切削等を行う場合のように高温で被加工物を切削加工
するのに用いる切削加工用工具において、これらの工具
に使用する超硬合金を改善して、上記のような問題を解
決することを課題とするものである。
で被加工物を塑性加工するのに用いる熱間鍛造用金型や
温間鍛造用金型等の塑性加工用工具や、ビード削りや高
速切削等を行う場合のように高温で被加工物を切削加工
するのに用いる切削加工用工具において、これらの工具
に使用する超硬合金を改善して、上記のような問題を解
決することを課題とするものである。
【０００７】すなわち、この発明においては、Ｃｏを用
いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ系又はＣｏとＣｒ3 Ｃ2
とを用いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ2 系の
超硬合金を改善して、これらの超硬合金における高温で
の強度や耐酸化性等の特性を充分に向上させ、この超硬
合金を用いた上記の塑性加工用工具や切削加工用工具に
おける高温での強度や耐酸化性等を高め、高温条件にお
いてもこれらの工具を長期にわたって安定して使用でき
るようにすることを課題とするものである。
いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ系又はＣｏとＣｒ3 Ｃ2
とを用いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ2 系の
超硬合金を改善して、これらの超硬合金における高温で
の強度や耐酸化性等の特性を充分に向上させ、この超硬
合金を用いた上記の塑性加工用工具や切削加工用工具に
おける高温での強度や耐酸化性等を高め、高温条件にお
いてもこれらの工具を長期にわたって安定して使用でき
るようにすることを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明における超硬合
金においては、上記のような課題を解決するために、Ｃ
ｏを用いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ系又はＣｏとＣｒ
3 Ｃ2 とを用いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ
2 系の超硬合金において、ＷＣ粒子の平均粒径を０．５
〜６μｍの範囲にすると共に、上記の結合相の総量に対
して、ＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃを２．０〜２０重量
％の範囲で含有させるようにしたのである。
金においては、上記のような課題を解決するために、Ｃ
ｏを用いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ系又はＣｏとＣｒ
3 Ｃ2 とを用いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ
2 系の超硬合金において、ＷＣ粒子の平均粒径を０．５
〜６μｍの範囲にすると共に、上記の結合相の総量に対
して、ＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃを２．０〜２０重量
％の範囲で含有させるようにしたのである。
【０００９】ここで、この発明における超硬合金におい
て、ＷＣ粒子の平均粒径を０．５〜６μｍの範囲にした
のは、その平均粒径が０．５μｍ未満になると、超硬合
金の靱性が低下する一方、ＷＣ粒子の平均粒径が６μｍ
を越えると、超硬合金の硬さが低下して、耐摩耗性等が
悪くなるためである。
て、ＷＣ粒子の平均粒径を０．５〜６μｍの範囲にした
のは、その平均粒径が０．５μｍ未満になると、超硬合
金の靱性が低下する一方、ＷＣ粒子の平均粒径が６μｍ
を越えると、超硬合金の硬さが低下して、耐摩耗性等が
悪くなるためである。
【００１０】また、この発明における超硬合金におい
て、ＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃを加えるようにしたの
は、高温での強度を向上させると共に、高温での耐酸化
性を高めるためであり、またその量を、結合相の総量に
対して２．０〜２０重量％の範囲にしたのは、その量が
２．０重量％未満であると、高温での強度を充分に向上
させることができない一方、その量が２０重量％を越え
ると、焼結性が悪くなり、常温での抗折強度が低下する
ためである。なお、ＺｒＣ粉中には通常０．１〜２重量
％程度のＨｆＣが含有されており、またこのように含有
されるＨｆＣの量を多くした場合においても同様の効果
が得られる。
て、ＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃを加えるようにしたの
は、高温での強度を向上させると共に、高温での耐酸化
性を高めるためであり、またその量を、結合相の総量に
対して２．０〜２０重量％の範囲にしたのは、その量が
２．０重量％未満であると、高温での強度を充分に向上
させることができない一方、その量が２０重量％を越え
ると、焼結性が悪くなり、常温での抗折強度が低下する
ためである。なお、ＺｒＣ粉中には通常０．１〜２重量
％程度のＨｆＣが含有されており、またこのように含有
されるＨｆＣの量を多くした場合においても同様の効果
が得られる。
【００１１】また、上記のようにＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈ
ｆ）Ｃを結合相の総量に対して、２．０〜２０重量％の
範囲で含有させると、ＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃの多
くが超硬合金中に粒子の状態で存在するようになる。そ
して、この超硬合金中におけるこれらの粒子の粒径が大
きくなると、得られた超硬合金における強度や破壊靱性
値が低下して、塑性加工用工具や切削加工用工具として
使用した場合に、クラックの発生や破損の原因となるた
め、ＺｒＣや（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃの平均粒径を、ＷＣ粒子
の平均粒径の１／２以下にすることが好ましい。
ｆ）Ｃを結合相の総量に対して、２．０〜２０重量％の
範囲で含有させると、ＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃの多
くが超硬合金中に粒子の状態で存在するようになる。そ
して、この超硬合金中におけるこれらの粒子の粒径が大
きくなると、得られた超硬合金における強度や破壊靱性
値が低下して、塑性加工用工具や切削加工用工具として
使用した場合に、クラックの発生や破損の原因となるた
め、ＺｒＣや（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃの平均粒径を、ＷＣ粒子
の平均粒径の１／２以下にすることが好ましい。
【００１２】そして、この発明における塑性加工用工具
においては、上記のような超硬合金を用いるようにした
ため、常温での抗折強度や破壊靱性値が低下するという
ことが少なく、高温での強度や耐酸化性等が向上し、高
温条件で被加工物を塑性加工することが長期にわたって
安定して行えるようになる。
においては、上記のような超硬合金を用いるようにした
ため、常温での抗折強度や破壊靱性値が低下するという
ことが少なく、高温での強度や耐酸化性等が向上し、高
温条件で被加工物を塑性加工することが長期にわたって
安定して行えるようになる。
【００１３】また、この発明における切削加工用工具に
おいても、上記のような超硬合金を用いるようにしたた
め、常温での抗折強度や破壊靱性値が低下するというこ
とが少なく、高温での強度や耐酸化性等が向上し、高温
の被加工物を切削加工する場合や、高速の切削等によっ
て高温になるような場合においても、長期にわたって安
定した切削加工が行えるようになる。
おいても、上記のような超硬合金を用いるようにしたた
め、常温での抗折強度や破壊靱性値が低下するというこ
とが少なく、高温での強度や耐酸化性等が向上し、高温
の被加工物を切削加工する場合や、高速の切削等によっ
て高温になるような場合においても、長期にわたって安
定した切削加工が行えるようになる。
【００１４】さらに、この発明における塑性加工用工具
や切削加工用工具においてさらに耐摩耗性を向上させる
ため、ＣＶＤ法やＰＶＤ法により、これらの工具の表面
を硬質物質で被覆させることが好ましい。
や切削加工用工具においてさらに耐摩耗性を向上させる
ため、ＣＶＤ法やＰＶＤ法により、これらの工具の表面
を硬質物質で被覆させることが好ましい。
【００１５】
【実施例】以下、この発明に係る超硬合金、塑性加工用
工具及び切削加工用工具について実施例を挙げて具体的
に説明すると共に、この発明の実施例に係る超硬合金，
塑性加工用工具及び切削加工用工具が優れている点を、
比較例を挙げて明らかにする。
工具及び切削加工用工具について実施例を挙げて具体的
に説明すると共に、この発明の実施例に係る超硬合金，
塑性加工用工具及び切削加工用工具が優れている点を、
比較例を挙げて明らかにする。
【００１６】（実施例１〜５及び比較例１，２）超硬合
金の原料として、実施例１〜４及び比較例１，２におい
ては、平均粒径が５．０μｍのＷＣ粉末と、平均粒径が
１．１μｍのＣｏ粉末と、平均粒径が１．２μｍのＣｒ
3 Ｃ2 粉末と、平均粒径が１．５μｍのＺｒＣ粉末とを
用いるようにし、また実施例５では、平均粒径が１．５
μｍのＺｒＣ粉末に代えて、平均粒径が４．０μｍのＺ
ｒＣ粉末を用いるようにした。
金の原料として、実施例１〜４及び比較例１，２におい
ては、平均粒径が５．０μｍのＷＣ粉末と、平均粒径が
１．１μｍのＣｏ粉末と、平均粒径が１．２μｍのＣｒ
3 Ｃ2 粉末と、平均粒径が１．５μｍのＺｒＣ粉末とを
用いるようにし、また実施例５では、平均粒径が１．５
μｍのＺｒＣ粉末に代えて、平均粒径が４．０μｍのＺ
ｒＣ粉末を用いるようにした。
【００１７】そして、これらの原料を下記の表１に示す
重量比率（ｗｔ％）で混合し、これをプレスして成形し
た後、温度１３６０℃で６０分間焼結し、その後、温度
１３００℃、圧力１２００気圧で熱間静水圧プレスし、
実施例１〜５及び比較例１，２の各超硬合金を作製し
た。
重量比率（ｗｔ％）で混合し、これをプレスして成形し
た後、温度１３６０℃で６０分間焼結し、その後、温度
１３００℃、圧力１２００気圧で熱間静水圧プレスし、
実施例１〜５及び比較例１，２の各超硬合金を作製し
た。
【００１８】ここで、このように作製した各超硬合金に
おいては、Ｃｏ中にＣｒやＣが固溶された結合相の中
に、ＷＣ粒子やＺｒＣ粒子が分散した状態で存在してお
り、このＷＣ粒子やＺｒＣ粒子の粒径は、原料に用いた
ＷＣ粉末及びＺｒＣ粉末とほぼ同じであった。
おいては、Ｃｏ中にＣｒやＣが固溶された結合相の中
に、ＷＣ粒子やＺｒＣ粒子が分散した状態で存在してお
り、このＷＣ粒子やＺｒＣ粒子の粒径は、原料に用いた
ＷＣ粉末及びＺｒＣ粉末とほぼ同じであった。
【００１９】また、上記の各超硬合金において、Ｃｏと
Ｃｒ3 Ｃ2 とで構成された結合相の総量に対するＺｒＣ
の重量比率Ｍ（ｗｔ％）を求め、その結果を下記の表１
に示した。
Ｃｒ3 Ｃ2 とで構成された結合相の総量に対するＺｒＣ
の重量比率Ｍ（ｗｔ％）を求め、その結果を下記の表１
に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】次に、上記のようにして得た実施例１〜５
及び比較例１，２の各超硬合金で構成された３．０×
４．０×４０ｍｍの各試験片を用い、９００℃の高温
と、２５℃程度の室温とにおいて、それぞれＪＩＳ−Ｒ
１６０１に準拠し、スパン３０ｍｍで抗折力試験を行
い、高温及び室温における抗折力（ＧＰａ）を求め、そ
の結果を下記の表２に示すと共に、実施例１〜４及び比
較例１，２の各超硬合金における高温及び室温での抗折
力（ＧＰａ）を図１に示した。なお、高温での抗折力試
験においては、各試験片の酸化を防止するため、Ａｒガ
ス中で行った。
及び比較例１，２の各超硬合金で構成された３．０×
４．０×４０ｍｍの各試験片を用い、９００℃の高温
と、２５℃程度の室温とにおいて、それぞれＪＩＳ−Ｒ
１６０１に準拠し、スパン３０ｍｍで抗折力試験を行
い、高温及び室温における抗折力（ＧＰａ）を求め、そ
の結果を下記の表２に示すと共に、実施例１〜４及び比
較例１，２の各超硬合金における高温及び室温での抗折
力（ＧＰａ）を図１に示した。なお、高温での抗折力試
験においては、各試験片の酸化を防止するため、Ａｒガ
ス中で行った。
【００２２】また、上記の実施例１〜５及び比較例１，
２の各超硬合金における破壊靭性値（ＭＰａ・ｍ0.5 ）
を、ＪＩＳ−Ｒ１６０７に準拠してＳＥＰＢ法により求
めると共に、実施例１〜５及び比較例１，２の各超硬合
金におけるロックウェル硬さＨＲＡを求め、これらの結
果を下記の表２に示した。
２の各超硬合金における破壊靭性値（ＭＰａ・ｍ0.5 ）
を、ＪＩＳ−Ｒ１６０７に準拠してＳＥＰＢ法により求
めると共に、実施例１〜５及び比較例１，２の各超硬合
金におけるロックウェル硬さＨＲＡを求め、これらの結
果を下記の表２に示した。
【００２３】さらに、上記の実施例１〜５及び比較例
１，２の各超硬合金からなる４×８×２５ｍｍの各試験
片を用い、それぞれ大気中において８００℃で３０分間
放置して酸化させ、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／
ｍｍ2 ）を求め、その結果を下記の表２に示すと共に、
実施例１〜４及び比較例１，２の各超硬合金における単
位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍｍ2 ）を図２に示し
た。
１，２の各超硬合金からなる４×８×２５ｍｍの各試験
片を用い、それぞれ大気中において８００℃で３０分間
放置して酸化させ、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／
ｍｍ2 ）を求め、その結果を下記の表２に示すと共に、
実施例１〜４及び比較例１，２の各超硬合金における単
位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍｍ2 ）を図２に示し
た。
【００２４】
【表２】
【００２５】ここで、上記の表１，表２及び図１，図２
に示す結果から明らかなように、ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ
2 系の超硬合金において、ＣｏとＣｒ3 Ｃ2 とを用いた
結合相の総量に対してＺｒＣを２．０〜２０重量％の範
囲で含有させた実施例１〜５の各超硬合金は、ＺｒＣを
加えていない比較例１の超硬合金に比べ、高温における
抗折力が高くなると共に、高温の大気中において放置し
た場合における酸化増量も少なくなっており、高温での
強度及び耐酸化性が向上していた。また、ＣｏとＣｒ3
Ｃ2 とを用いた結合相の総量に対してＺｒＣを２５重量
％含有させた比較例２の超硬合金に比べると、室温にお
ける抗折力及び破壊靭性値が高くなっており、室温での
強度が向上していた。
に示す結果から明らかなように、ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ
2 系の超硬合金において、ＣｏとＣｒ3 Ｃ2 とを用いた
結合相の総量に対してＺｒＣを２．０〜２０重量％の範
囲で含有させた実施例１〜５の各超硬合金は、ＺｒＣを
加えていない比較例１の超硬合金に比べ、高温における
抗折力が高くなると共に、高温の大気中において放置し
た場合における酸化増量も少なくなっており、高温での
強度及び耐酸化性が向上していた。また、ＣｏとＣｒ3
Ｃ2 とを用いた結合相の総量に対してＺｒＣを２５重量
％含有させた比較例２の超硬合金に比べると、室温にお
ける抗折力及び破壊靭性値が高くなっており、室温での
強度が向上していた。
【００２６】また、原料の割合が同じで、使用したＺｒ
Ｃ粉末の平均粒径だけが異なる実施例４の超硬合金と実
施例５の超硬合金とを比較すると、平均粒径がＷＣ粉末
の１／２以下になったＺｒＣ粉末を使用した実施例４の
超硬合金の方が、高温及び室温における抗折力や破壊靭
性値が高くなっていると共に、高温の大気中において放
置した場合における酸化増量も少なくなっていた。
Ｃ粉末の平均粒径だけが異なる実施例４の超硬合金と実
施例５の超硬合金とを比較すると、平均粒径がＷＣ粉末
の１／２以下になったＺｒＣ粉末を使用した実施例４の
超硬合金の方が、高温及び室温における抗折力や破壊靭
性値が高くなっていると共に、高温の大気中において放
置した場合における酸化増量も少なくなっていた。
【００２７】（実施例６，７及び比較例３）超硬合金の
原料として、上記の実施例１〜４及び比較例１，２の場
合と同様に、平均粒径が５．０μｍのＷＣ粉末と、平均
粒径が１．１μｍのＣｏ粉末と、平均粒径が１．５μｍ
のＺｒＣ粉末とを用いるようにする一方、Ｃｒ3 Ｃ2 粉
末を用いないようにした。
原料として、上記の実施例１〜４及び比較例１，２の場
合と同様に、平均粒径が５．０μｍのＷＣ粉末と、平均
粒径が１．１μｍのＣｏ粉末と、平均粒径が１．５μｍ
のＺｒＣ粉末とを用いるようにする一方、Ｃｒ3 Ｃ2 粉
末を用いないようにした。
【００２８】そして、これらの原料を下記の表３に示す
重量比率（ｗｔ％）で混合し、それ以外は、上記の実施
例１〜５及び比較例１，２の場合と同様にして、実施例
６，７及び比較例３の各超硬合金を作製した。
重量比率（ｗｔ％）で混合し、それ以外は、上記の実施
例１〜５及び比較例１，２の場合と同様にして、実施例
６，７及び比較例３の各超硬合金を作製した。
【００２９】ここで、このように作製した各超硬合金に
おいては、Ｃｏからなる結合相中にＷＣ粒子やＺｒＣ粒
子が分散された状態になっており、このＷＣ粒子やＺｒ
Ｃ粒子の粒径は、原料に用いたＷＣ粉末及びＺｒＣ粉末
とほぼ同じであった。
おいては、Ｃｏからなる結合相中にＷＣ粒子やＺｒＣ粒
子が分散された状態になっており、このＷＣ粒子やＺｒ
Ｃ粒子の粒径は、原料に用いたＷＣ粉末及びＺｒＣ粉末
とほぼ同じであった。
【００３０】また、上記の各超硬合金において、Ｃｏか
らなる結合相の総量に対するＺｒＣの重量比率Ｍ（ｗｔ
％）を求め、その結果を下記の表３に示した。
らなる結合相の総量に対するＺｒＣの重量比率Ｍ（ｗｔ
％）を求め、その結果を下記の表３に示した。
【００３１】
【表３】
【００３２】また、このように作製した実施例６，７及
び比較例３の各超硬合金についても、上記の実施例１〜
５及び比較例１，２の場合と同様にして、高温及び室温
における抗折力（ＧＰａ）、破壊靭性値（ＭＰａ・ｍ
0.5 ）、ロックウェル硬さＨＲＡを求めると共に、大気
中において８００℃で３０分間放置して酸化させた場合
における、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍｍ2 ）
を求め、これらの結果を下記の表４に示した。
び比較例３の各超硬合金についても、上記の実施例１〜
５及び比較例１，２の場合と同様にして、高温及び室温
における抗折力（ＧＰａ）、破壊靭性値（ＭＰａ・ｍ
0.5 ）、ロックウェル硬さＨＲＡを求めると共に、大気
中において８００℃で３０分間放置して酸化させた場合
における、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍｍ2 ）
を求め、これらの結果を下記の表４に示した。
【００３３】
【表４】
【００３４】この結果、ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金におい
て、Ｃｏからなる結合相の総量に対してＺｒＣを２．０
〜２０重量％の範囲で含有させた実施例６，７の各超硬
合金は、ＺｒＣを加えていない比較例３の超硬合金に比
べ、高温における抗折力が高くなると共に、高温の大気
中において放置した場合における酸化増量も少なくなっ
ており、高温での強度及び耐酸化性が向上していた。
て、Ｃｏからなる結合相の総量に対してＺｒＣを２．０
〜２０重量％の範囲で含有させた実施例６，７の各超硬
合金は、ＺｒＣを加えていない比較例３の超硬合金に比
べ、高温における抗折力が高くなると共に、高温の大気
中において放置した場合における酸化増量も少なくなっ
ており、高温での強度及び耐酸化性が向上していた。
【００３５】次に、上記の実施例１〜７及び比較例１〜
３の各超硬合金を使用して、それぞれ軸受け用部品の熱
間鍛造加工に用いるダイスとパンチとを作製した。
３の各超硬合金を使用して、それぞれ軸受け用部品の熱
間鍛造加工に用いるダイスとパンチとを作製した。
【００３６】そして、約１１５０℃の軸受け用の鋼材
（ＳＵＪ２）を所定長さに切断し、上記の各超硬合金で
作製したダイスとパンチとを用いてそれぞれ鍛造加工を
繰り返して行い、上記のダイスの表面に摩耗やクラック
が発生して、加工後における被加工物の表面に傷が生じ
るまでの加工数を寿命として求め、その結果を下記の表
５に示した。
（ＳＵＪ２）を所定長さに切断し、上記の各超硬合金で
作製したダイスとパンチとを用いてそれぞれ鍛造加工を
繰り返して行い、上記のダイスの表面に摩耗やクラック
が発生して、加工後における被加工物の表面に傷が生じ
るまでの加工数を寿命として求め、その結果を下記の表
５に示した。
【００３７】
【表５】
【００３８】この結果、上記の実施例１〜７の各超硬合
金で作製したダイスとパンチとを用いた場合には、比較
例１〜３の各超硬合金で作製したダイスとパンチとを用
いた場合に比べて、寿命が大きく向上していた。
金で作製したダイスとパンチとを用いた場合には、比較
例１〜３の各超硬合金で作製したダイスとパンチとを用
いた場合に比べて、寿命が大きく向上していた。
【００３９】（実施例８〜１０及び比較例４）超硬合金
の原料として、実施例８，９及び比較例４においては、
平均粒径が２．０μｍのＷＣ粉末と、平均粒径が１．１
μｍのＣｏ粉末と、平均粒径が１．２μｍのＣｒ3 Ｃ2
粉末と、平均粒径が０．８μｍのＺｒＣ粉末とを用いる
ようにし、また実施例１０では、平均粒径が０．８μｍ
のＺｒＣ粉末に代えて、平均粒径が１．５μｍのＺｒＣ
粉末を用いるようにした。
の原料として、実施例８，９及び比較例４においては、
平均粒径が２．０μｍのＷＣ粉末と、平均粒径が１．１
μｍのＣｏ粉末と、平均粒径が１．２μｍのＣｒ3 Ｃ2
粉末と、平均粒径が０．８μｍのＺｒＣ粉末とを用いる
ようにし、また実施例１０では、平均粒径が０．８μｍ
のＺｒＣ粉末に代えて、平均粒径が１．５μｍのＺｒＣ
粉末を用いるようにした。
【００４０】そして、これらの原料を下記の表６に示す
重量比率（ｗｔ％）で混合し、これをプレスして成形し
た後、温度１４００℃で６０分間焼結し、その後、温度
１３００℃、圧力１２００気圧で熱間静水圧プレスし
て、実施例８〜１０及び比較例４の各超硬合金を作製し
た。
重量比率（ｗｔ％）で混合し、これをプレスして成形し
た後、温度１４００℃で６０分間焼結し、その後、温度
１３００℃、圧力１２００気圧で熱間静水圧プレスし
て、実施例８〜１０及び比較例４の各超硬合金を作製し
た。
【００４１】ここで、このように作製した各超硬合金に
おいては、Ｃｏ中にＣｒやＣが固溶された結合相の中に
ＷＣ粒子やＺｒＣ粒子が分散された状態になっており、
このＷＣ粒子やＺｒＣ粒子の粒径は、原料に用いたＷＣ
粉末及びＺｒＣ粉末とほぼ同じであった。
おいては、Ｃｏ中にＣｒやＣが固溶された結合相の中に
ＷＣ粒子やＺｒＣ粒子が分散された状態になっており、
このＷＣ粒子やＺｒＣ粒子の粒径は、原料に用いたＷＣ
粉末及びＺｒＣ粉末とほぼ同じであった。
【００４２】また、上記の各超硬合金において、Ｃｏと
Ｃｒ3 Ｃ2 とで構成された結合相の総量に対するＺｒＣ
の重量比率Ｍ（ｗｔ％）を求め、その結果を下記の表６
に示した。
Ｃｒ3 Ｃ2 とで構成された結合相の総量に対するＺｒＣ
の重量比率Ｍ（ｗｔ％）を求め、その結果を下記の表６
に示した。
【００４３】
【表６】
【００４４】また、このように作製した実施例８〜１０
及び比較例４の各超硬合金についても、上記の実施例１
〜５及び比較例１，２の場合と同様にして、高温及び室
温における抗折力（ＧＰａ）、破壊靭性値（ＭＰａ・ｍ
0.5 ）、ロックウェル硬さＨＲＡを求めると共に、大気
中において８００℃で３０分間放置して酸化させた場合
における、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍｍ2 ）
を求め、これらの結果を下記の表７に示した。
及び比較例４の各超硬合金についても、上記の実施例１
〜５及び比較例１，２の場合と同様にして、高温及び室
温における抗折力（ＧＰａ）、破壊靭性値（ＭＰａ・ｍ
0.5 ）、ロックウェル硬さＨＲＡを求めると共に、大気
中において８００℃で３０分間放置して酸化させた場合
における、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍｍ2 ）
を求め、これらの結果を下記の表７に示した。
【００４５】
【表７】
【００４６】この結果、上記の実施例１〜５の各超硬合
金の場合と同様に、ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ2 系の超硬合
金において、ＣｏとＣｒ3 Ｃ2 とを用いた結合相の総量
に対してＺｒＣを２．０〜２０重量％の範囲で含有させ
た実施例８〜１０の各超硬合金は、ＺｒＣを加えていな
い比較例４の超硬合金に比べ、高温における抗折力が高
くなると共に、高温の大気中において放置した場合にお
ける酸化増量も少なくなっており、高温での強度及び耐
酸化性が向上していた。
金の場合と同様に、ＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ2 系の超硬合
金において、ＣｏとＣｒ3 Ｃ2 とを用いた結合相の総量
に対してＺｒＣを２．０〜２０重量％の範囲で含有させ
た実施例８〜１０の各超硬合金は、ＺｒＣを加えていな
い比較例４の超硬合金に比べ、高温における抗折力が高
くなると共に、高温の大気中において放置した場合にお
ける酸化増量も少なくなっており、高温での強度及び耐
酸化性が向上していた。
【００４７】また、原料の割合が同じで、使用したＺｒ
Ｃ粉末の平均粒径だけが異なる実施例７の超硬合金と実
施例８の超硬合金とを比較すると、平均粒径がＷＣ粉末
の１／２以下になったＺｒＣ粉末を使用した実施例７の
超硬合金の方が、高温及び室温における抗折力や破壊靭
性値が高くなっていると共に、高温の大気中において放
置した場合における酸化増量も少なくなっていた。
Ｃ粉末の平均粒径だけが異なる実施例７の超硬合金と実
施例８の超硬合金とを比較すると、平均粒径がＷＣ粉末
の１／２以下になったＺｒＣ粉末を使用した実施例７の
超硬合金の方が、高温及び室温における抗折力や破壊靭
性値が高くなっていると共に、高温の大気中において放
置した場合における酸化増量も少なくなっていた。
【００４８】（実施例１１及び比較例５）超硬合金の原
料として、上記の実施例６，７及び比較例４の場合と同
様に、平均粒径が２．０μｍのＷＣ粉末と、平均粒径が
１．１μｍのＣｏ粉末と、平均粒径が０．８μｍのＺｒ
Ｃ粉末とを用いるようにする一方、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末を用
いないようにした。
料として、上記の実施例６，７及び比較例４の場合と同
様に、平均粒径が２．０μｍのＷＣ粉末と、平均粒径が
１．１μｍのＣｏ粉末と、平均粒径が０．８μｍのＺｒ
Ｃ粉末とを用いるようにする一方、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末を用
いないようにした。
【００４９】そして、これらの原料を下記の表８に示す
重量比率（ｗｔ％）で混合し、それ以外は、上記の実施
例６〜８及び比較例４の場合と同様にして、実施例１１
及び比較例５の各超硬合金を作製した。
重量比率（ｗｔ％）で混合し、それ以外は、上記の実施
例６〜８及び比較例４の場合と同様にして、実施例１１
及び比較例５の各超硬合金を作製した。
【００５０】ここで、このように作製した各超硬合金に
おいては、Ｃｏからなる結合相中にＷＣ粒子やＺｒＣ粒
子が分散された状態になっており、このＷＣ粒子やＺｒ
Ｃ粒子の粒径は、原料に用いたＷＣ粉末及びＺｒＣ粉末
とほぼ同じであった。
おいては、Ｃｏからなる結合相中にＷＣ粒子やＺｒＣ粒
子が分散された状態になっており、このＷＣ粒子やＺｒ
Ｃ粒子の粒径は、原料に用いたＷＣ粉末及びＺｒＣ粉末
とほぼ同じであった。
【００５１】また、上記の各超硬合金において、Ｃｏか
らなる結合相の総量に対するＺｒＣの重量比率Ｍ（ｗｔ
％）を求め、その結果を下記の表８に示した。
らなる結合相の総量に対するＺｒＣの重量比率Ｍ（ｗｔ
％）を求め、その結果を下記の表８に示した。
【００５２】
【表８】
【００５３】また、このように作製した実施例１１及び
比較例５の各超硬合金についても、上記の実施例１〜５
及び比較例１，２の場合と同様にして、高温及び室温に
おける抗折力（ＧＰａ）、破壊靭性値（ＭＰａ・
ｍ0.5 ）、ロックウェル硬さＨＲＡを求めると共に、大
気中において８００℃で３０分間放置して酸化させた場
合における、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍ
ｍ2 ）を求め、これらの結果を下記の表９に示した。
比較例５の各超硬合金についても、上記の実施例１〜５
及び比較例１，２の場合と同様にして、高温及び室温に
おける抗折力（ＧＰａ）、破壊靭性値（ＭＰａ・
ｍ0.5 ）、ロックウェル硬さＨＲＡを求めると共に、大
気中において８００℃で３０分間放置して酸化させた場
合における、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍ
ｍ2 ）を求め、これらの結果を下記の表９に示した。
【００５４】
【表９】
【００５５】この結果、上記の実施例６，７及び比較例
３の各超硬合金の場合と同様に、ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合
金において、Ｃｏからなる結合相の総量に対してＺｒＣ
を２．０〜２０重量％の範囲で含有させた実施例１１の
超硬合金は、ＺｒＣを加えていない比較例５の超硬合金
に比べ、高温における抗折力が高くなると共に、高温の
大気中において放置した場合における酸化増量も少なく
なっており、高温での強度及び耐酸化性が向上してい
た。
３の各超硬合金の場合と同様に、ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合
金において、Ｃｏからなる結合相の総量に対してＺｒＣ
を２．０〜２０重量％の範囲で含有させた実施例１１の
超硬合金は、ＺｒＣを加えていない比較例５の超硬合金
に比べ、高温における抗折力が高くなると共に、高温の
大気中において放置した場合における酸化増量も少なく
なっており、高温での強度及び耐酸化性が向上してい
た。
【００５６】次に、上記の実施例８〜１１及び比較例
４，５の各超硬合金を使用して、それぞれ溶接部におけ
る余肉やビードかすを除去して平滑にするのに用いるト
リマーバイト用のインサートを作製した。
４，５の各超硬合金を使用して、それぞれ溶接部におけ
る余肉やビードかすを除去して平滑にするのに用いるト
リマーバイト用のインサートを作製した。
【００５７】そして、上記の各超硬合金で構成されたイ
ンサートを用いた各トリマーバイトにより、８００℃前
後の鋼製ホイールにおける約２００ｍｍの長さになった
溶接部を、それぞれ切り込み３ｍｍ，送り速度２００ｍ
ｍ／ｓで切削する切削加工を繰り返して行い、摩耗や欠
けが生じるまでの加工数を寿命として求め、その結果を
下記の表１０に示した。なお、この寿命は、上記の各イ
ンサートにおける１つのコーナーを用いた場合における
結果である。
ンサートを用いた各トリマーバイトにより、８００℃前
後の鋼製ホイールにおける約２００ｍｍの長さになった
溶接部を、それぞれ切り込み３ｍｍ，送り速度２００ｍ
ｍ／ｓで切削する切削加工を繰り返して行い、摩耗や欠
けが生じるまでの加工数を寿命として求め、その結果を
下記の表１０に示した。なお、この寿命は、上記の各イ
ンサートにおける１つのコーナーを用いた場合における
結果である。
【００５８】
【表１０】
【００５９】この結果、上記の実施例８〜１１の各超硬
合金で作製したインサートを用いたトリマーバイトは、
比較例４，５の各超硬合金で作製したインサートを用い
たトリマーバイトに比べて、寿命が大きく向上してい
た。
合金で作製したインサートを用いたトリマーバイトは、
比較例４，５の各超硬合金で作製したインサートを用い
たトリマーバイトに比べて、寿命が大きく向上してい
た。
【００６０】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
超硬合金においては、Ｃｏを用いた結合相を有するＷＣ
−Ｃｏ系又はＣｏとＣｒ3 Ｃ2 とを用いた結合相を有す
るＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ2 系の超硬合金において、ＷＣ
粒子の平均粒径を０．５〜６μｍの範囲にすると共に、
上記の結合相の総量に対して、ＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈ
ｆ）Ｃを２．０〜２０重量％の範囲で含有させるように
したため、室温での強度や靱性が低下することなく、高
温での強度や耐酸化性等が向上した。
超硬合金においては、Ｃｏを用いた結合相を有するＷＣ
−Ｃｏ系又はＣｏとＣｒ3 Ｃ2 とを用いた結合相を有す
るＷＣ−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ2 系の超硬合金において、ＷＣ
粒子の平均粒径を０．５〜６μｍの範囲にすると共に、
上記の結合相の総量に対して、ＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈ
ｆ）Ｃを２．０〜２０重量％の範囲で含有させるように
したため、室温での強度や靱性が低下することなく、高
温での強度や耐酸化性等が向上した。
【００６１】そして、上記のような超硬合金を塑性加工
用工具や切削工具に使用すると、常温での抗折強度や破
壊靱性値が低下するということが少なく、高温での強度
や耐酸化性等が向上し、高温条件で被加工物を塑性加工
したり、高温条件で被加工物を切削加工することが長期
にわたって安定して行えるようになった。
用工具や切削工具に使用すると、常温での抗折強度や破
壊靱性値が低下するということが少なく、高温での強度
や耐酸化性等が向上し、高温条件で被加工物を塑性加工
したり、高温条件で被加工物を切削加工することが長期
にわたって安定して行えるようになった。
【図１】この発明の実施例１〜４及び比較例１，２の各
超硬合金において、ＣｏとＣｒ 3 Ｃ2 とで構成された結
合相の総量に対するＺｒＣの重量比率Ｍ（ｗｔ％）と、
高温及び室温における抗折力（ＧＰａ）との関係を示し
た図である。
超硬合金において、ＣｏとＣｒ 3 Ｃ2 とで構成された結
合相の総量に対するＺｒＣの重量比率Ｍ（ｗｔ％）と、
高温及び室温における抗折力（ＧＰａ）との関係を示し
た図である。
【図２】この発明の実施例１〜４及び比較例１，２の各
超硬合金において、ＣｏとＣｒ 3 Ｃ2 とで構成された結
合相の総量に対するＺｒＣの重量比率Ｍ（ｗｔ％）と、
大気中において８００℃で３０分間放置して酸化させた
場合における、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍｍ
2 ）との関係を示した図である。
超硬合金において、ＣｏとＣｒ 3 Ｃ2 とで構成された結
合相の総量に対するＺｒＣの重量比率Ｍ（ｗｔ％）と、
大気中において８００℃で３０分間放置して酸化させた
場合における、単位面積当たりの酸化増量（ｍｇ／ｍｍ
2 ）との関係を示した図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山本 勉
大阪市平野区加美東２丁目１番18号 ダイ
ジ▲ェ▼ット工業株式会社内
Ｆターム(参考） 3C046 FF32 FF39 FF50 FF57
4K018 AB02 AD06 BB04 BC12 CA00
DA00 EA12 KA15 KA18
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃｏを用いた結合相を有するＷＣ−Ｃｏ
系又はＣｏとＣｒ3Ｃ2 とを用いた結合相を有するＷＣ
−Ｃｏ−Ｃｒ3 Ｃ2 系の超硬合金であって、ＷＣ粒子の
平均粒径が０．５〜６μｍの範囲であると共に、上記の
結合相の総量に対して、ＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃが
２．０〜２０重量％の範囲で含有されていることを特徴
とする超硬合金。 - 【請求項２】 上記のＺｒＣ又は（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｃの平
均粒径が、上記のＷＣ粒子の平均粒径の１／２以下であ
ることを特徴とする請求項１に記載の超硬合金。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載した超硬合
金を用いたことを特徴とする塑性加工用工具。 - 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載した超硬合
金を用いたことを特徴とする切削加工用工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307456A JP2003113437A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 超硬合金、塑性加工用工具及び切削加工用工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307456A JP2003113437A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 超硬合金、塑性加工用工具及び切削加工用工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113437A true JP2003113437A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19126916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001307456A Pending JP2003113437A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 超硬合金、塑性加工用工具及び切削加工用工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003113437A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012036037A1 (ja) | 2010-09-15 | 2012-03-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆ｗｃ基超硬合金製インサート |
| JP2013032559A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Mts:Kk | 高強度超硬合金及び被覆超硬合金 |
| EP3631035A1 (en) * | 2017-05-26 | 2020-04-08 | University Of The Witwatersrand, Johannesburg | Method and system for improving the surface fracture toughness of brittle materials, and a cutting tool produced by such method |
| WO2025053021A1 (ja) | 2023-09-07 | 2025-03-13 | Ｍｍｃリョウテック株式会社 | 超硬合金 |
| CN119816612A (zh) * | 2023-10-20 | 2025-04-11 | 富士模具株式会社 | 硬质合金及其加工方法、模具和工具 |
-
2001
- 2001-10-03 JP JP2001307456A patent/JP2003113437A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012036037A1 (ja) | 2010-09-15 | 2012-03-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆ｗｃ基超硬合金製インサート |
| US9023467B2 (en) | 2010-09-15 | 2015-05-05 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated WC-based cemented carbide insert |
| JP2013032559A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Mts:Kk | 高強度超硬合金及び被覆超硬合金 |
| EP3631035A1 (en) * | 2017-05-26 | 2020-04-08 | University Of The Witwatersrand, Johannesburg | Method and system for improving the surface fracture toughness of brittle materials, and a cutting tool produced by such method |
| US12109616B2 (en) | 2017-05-26 | 2024-10-08 | University Of The Witwatersrand | Method and system for improving the surface fracture toughness of brittle materials, and a cutting tool produced by such method |
| WO2025053021A1 (ja) | 2023-09-07 | 2025-03-13 | Ｍｍｃリョウテック株式会社 | 超硬合金 |
| CN119816612A (zh) * | 2023-10-20 | 2025-04-11 | 富士模具株式会社 | 硬质合金及其加工方法、模具和工具 |
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