JPH0133542B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

1940年以後、摩耗しやすい工具や装置用の耐摩
耗性部品は、周期表のグループIVB、VBおよび
VIBから選択された金属を基材とする、微細に分
散した硬質炭化物相が、その結合材料であるコバ
ルトまたはニツケルまたは両方により焼結された
超硬合金から作られてきた。微細に破砕された粉
末の圧縮成形とこれに続く強化のための液相焼結
とによつて生成されたので、超硬合金は一般に１
〜15ミクロンの範囲内の硬質炭化粒子を特徴とす
るミクロ組織を有する。 結合材料として鋳鉄または鋼を使用することは
むずかしいことが判明している。その理由は、分
散した硬質相の微細分散状態および高い比表面積
がタングステンおよび鉄と炭素との比較的もろい
二元浸入型合金の形成を促進し、したがつて、配
合処方および焼結パラメータに維持された精密さ
と、鉄と炭素の間の親和力を満たすためになされ
た遊離炭素の添加に多少とも依存して、遊離した
結合材の容積部分を減少させ、焼結体をもろくす
るからである。 コバルトおよびニツケルとは異なり、鉄は安定
な炭化物Fe₃Cを形成し、かつコバルトまたはニ
ツケル結合材料よりももろい二元炭化物を形成す
る傾向が大きい。硬質炭化物から鉄への炭素の移
転は、結合材料である鉄又は鋼の融点付近または
それ以上の温度で行なわれる液相焼結中に鉄また
は鋼などの結合材料が液体または塑性状態で存在
することによつて促進される。 最近になつて、比較的粗い粒状の、例えば、1/
８〜3/16インチ（3.2〜4.8mm）の超硬合金の用意
された床に溶鋼または鋳鉄溶湯を鋳込むことによ
つて有用な耐摩耗性部品が作られるようになつ
た。 本発明は、Charles S.Baumの米国特許第
4024902号および第4140170号（特開昭54−60311
号公報参照）の溶融鋼注型法およびSven Karl
Gustav Ekemarの米国特許第4119459号（特公昭
60−11096号公報参照）の溶融鋳鉄法（米国特許
第4119459号に記載の超硬合金＝鋳鉄の結合法）
とは、次の２つの主要因によつて区別されうる。
すなわち、(1)鋼または鉄と、焼結超硬合金の分散
粒子、または特定寸法の焼結超硬合金の多数のビ
ーズまたは一次、未粉枠マクロ結晶質炭化物結晶
を含有する黒鉛との粉末成形体を、鋼または鋳鉄
の溶融温度より低い温度で焼結すること。(2)合金
の高密度化を達成するためにマトリツクス合金の
溶融温度を使用する代りに、焼結の前後に高圧縮
単位圧力（熱間静水圧圧縮を行なうときの圧力）
を使用し、それによつて分解、溶融または炭素の
拡散反応による分散硬質相粒子表面の劣化を回避
することである。 また、鋳造による方法は、特に、多数の小型ま
たは薄い肉厚の耐摩耗性部品を作るべき場合に、
粉末冶金方法に固有の周知の経済的利点を利用す
ることができない。また、必然的に処理温度およ
び流動性が比較的高いために、比較的粗い、表面
積の少ない炭化物粒子を使用しても、過量の望ま
しくない二元炭化物を形成する。 微粉砕された鋼―結合炭化物粉末を圧縮焼結す
る粉末冶金方法と、型内に予配置された粒状結合
炭化物中へ溶鋼または鋳鉄溶湯を鋳込むことを伴
う従来の両方法は、前述した問題を起こすから、
この発明の主目的は、鋼で焼結される硬質炭化物
合金が鉄およびタングステンと炭素との二元界面
合金を本質的に生ずることなく製作され、かつ分
散硬質炭化物相が粒界域分解や溶融および熱割れ
を生じないで、マクロ孔隙が本質的に存在しない
鋼マトリツクス中に強固に結合されるような方法
を開発することである。 この発明の別の目的は、圧縮成形および高温高
圧拡散結合を行なう粉末冶金技術によつて、金属
マトリツクス中に強固に密着結合された分散硬質
炭化物材料を有する組成物を生成することであ
る。 この発明のさらに別の目的は、強化鋼粉末マト
リツクス、またはこの発明に係る組成物中に埋込
み結合された硬質炭化物の耐摩耗性または切削イ
ンサートを有する工具を製造することである。 この発明のさらに別の目的は、実質的に非切削
性であり、かつ安全プレートや南京錠部品として
使用するのに適したものにするのに十分な衝撃抵
抗を有する部品を製造することである。 本発明の方法は、焼結された、タングステン超
硬合金粒子または一次、未粉砕マクロ結晶質（す
なわち、400メツシユ以上）の炭化タングステン
結晶を鉄と黒鉛との粉末、または鋼粉末と混合
し、この複合物を予成形型内で所望の形状に冷間
静水圧圧縮（等方圧圧縮とも言う）し、ついで比
較的低い温度で、特定的には鋼の溶融温度より低
い温度で、好適には、1900〜2250〓（1038〜1232
℃）の範囲内の温度で固相焼結し、ついで焼結体
を最終の高密度化を達成するために鋼の融点より
かなり低い温度で熱間静水圧圧縮（HIP）する工
程を含むものである。硬質炭化物粒子とこれを包
囲する鋼粉末との間に拡散結合が形成され、これ
によつて耐摩耗性硬質炭化物が定位置に保持され
る。 本発明の重要な因子は、冷間および熱間の高圧
高密度化であり、これにより、従来のように鋼結
合材料相の液状化を生じ、それによつて、鋼結合
材料と硬質分散相との間に前記の望ましくない反
応を促進するようなプロセス温度を回避すること
である。この技術は、この点に関しては、低比表
面積の硬質分散粒子を使用することによつて一層
強化される。この方法はまた、溶融鋼または溶融
鋳鉄が超硬合金の粒子を予備装填された型内へ鋳
込まれるようにされた、前記米国特許に開示され
ているような方法と比較して、比較的小寸法、薄
い断面、または複雑な設計の鋼―炭化物耐摩耗性
部品の製造の生産能力において顕著な進歩を与え
る。 さらに、マトリツクスとなる合金の化学的制御
と組成上の融通性とは溶融金属注型法よりもすぐ
れている。鋼または鋳鉄を溶融して鋳込むのに必
要とされる高処理温度を回避できることは、型の
再使用が可能となること、およびマトリツス金属
の鋳込損失およびリサイクルコストが生じ難いこ
とにより経済性もすぐれたものになる。 本発明の方法は高い研磨性の摩耗力ならびに衝
撃力に耐えなければならない部品の成形によく適
している。この方法は、農業、道路およびハイウ
エイ建設および保守．破砕．粉砕．掘削および加
工処理用の設備の耐摩耗性部品および切削工具を
形成するのに理想的に適している。 この方法によつて生成される製品の耐摩耗性
は、それらを実際に切削不能にする程度に高いか
ら、それらはまた金庫の安全プレートとして使用
するのにも理想的に適している。この耐摩耗性
は、これらの組成物の耐衝撃性と結合してそれら
をまた南京錠に使用するのに適したものにする。 本発明の本質は添付図面と関連する以下の詳細
な説明を参照することによつてさらに明らかにな
るであろう。 最終混合物の20〜70重量％を含む予合金された
鋼マトリツクス粉末または鉄粉末と黒鉛粉末との
混合物が、30〜80重量％のＷ、Ti、Ta、Nb、ま
たはZr、Ｖ、Hf、Mo、Ｂ、Si、Crまたはこれら
の混合物の硬質炭化物粒子に対し、焼結された超
硬合金粒子として、または一次の未結合、未焼
結、未粉砕の炭化物結晶として、混合される。約
３％のナフサまたは他の液体炭化水素が混合中の
粉末に添加され、これにより特に分散硬質相が約
250ミクロンより粗い硬質炭化物粒子から構成さ
れているとき、混合および型充填中に高密度の炭
化物粒子が偏析するのを防止する。 約250ミクロンより微細な分散硬質相粒子の場
合には、混合間での成分粒子の偏析の可能性が低
減されるから、パラフイン ワツクスまたはステ
アリン酸亜鉛のような固体潤滑剤を使用してもよ
い。 次に、分散された硬質炭化物相を含んでいるマ
トリツクス粉末は、ポリウレタンその他のエラス
トマープラスチツクで作られた予成形型中に充填
される。種々の化学組成の鋼粉末（炭素鋼合金鋼
またはステンレス鋼粉末のような）または鉄、鋼
またはニツケルのような元素金属粉末もまた、硬
質の炭化物分散相を含有する本体と接触してまた
は該本体を包囲して、または特定寸法の超硬合金
インサートを取囲んで任意の所望位置に、主体と
なる複合鋼粉末−炭化物混合物と共に同一型中に
充填される。充填された型は、適当なカバーを取
付けられ、ついで密封されてゴムの袋（バツグま
たはバルーンと呼ぶ）の中に置かれ、ついで真空
排気され、密封され、10000Psi（700Kg／cm²）を下
廻らず好適には35000psi（2.450Kg／cm²）の圧力で
静水圧圧縮される。 成形された粉末予成形体はついで型から取出さ
れ、真空中または保護性あるいは還元性ガス雰囲
気、例えば水素中で、鋼マトリツクスの溶融温度
より低い温度、好適には1900〜2100〓（1038〜
1149℃）で20〜90分間加熱される。 別法として予成形方法は、好適には液体炭化水
素、例えばナフサを、好適には７重量％およびメ
チルセルロースを好適には0.5重量％、圧縮潤滑
剤および生状結合剤として、含有する複合混合物
を鋼製の予成形型中に充填することからなる。生
状予成形体はついで型内で室温で空気乾燥され、
ついで型から取出されてゴムバツク中に置かれ、
ついで真空排気されて密封され、これによつて前
述したような冷間静水圧成形の準備ができあが
る。 このようにして固相焼結された成形体はある程
度の多孔性を保持している。すなわち、焼結中の
収縮は１％を超えない。しかしながら、ここに記
載されるような高圧静水圧成形とそれに続く焼結
とによつて達成される高密度化は相互に連続して
いる細孔の網状分布（ネツトワーク）を解消する
のに十分であり、したがつて、焼結体は既知の熱
間静水圧圧縮（HIP）方法により効果的な長終高
密度化を行うのに適していることが判明した。 この発明の目的のために熱間静水圧圧縮は、不
活性雰囲気中で、好適には1600〜2300〓（871〜
1260℃）でまたは鋼の溶融温度より低い任意の温
度で、10000psi（700Kg／cm²）の最低圧力で20〜90
分間、好適には約15000psi（1.050Kg／cm²）の圧力
で60分間行なわれる。同様に重要なこととして、
超硬合金粒子と鋼マトリツクスとの界面に合金層
が形成される。この界面合金層は、当初には、焼
結中に形成し、その後熱間静水圧圧縮中にさらに
高められるものであり、例えば、0.75％炭素鋼マ
トリツクスと1/8〜3/16インチ（3.2〜4.8mm）の
粒度範囲内の分散コバルト結合炭化物粒子との間
の薄い境界区域から成る。この結合層は厚さが典
型的には40ミクロン以下であり、かつ50ミクロン
以上になることはない。これらの条件下の界面結
合合金は主としてコバルトと鉄から構成されてい
る。結合層の形成は硬質分散相が比較的粗い粒子
のものであるとき特に重要である、その理由は、
これらの粒子はマトリツクス合金中に強固に保持
されない場合には抜け出しやすいからである。 分散硬質相を含む焼結超硬合金粒子の粒度は、
米国ふるい篩シリーズにおいて、2.5〜100メツシ
ユの一般粒度範囲内から選択され、好適な粒度範
囲は−12＋20メツシユ、−６＋12メツシユ、およ
び−４＋６メツシユである。特にメツシユ範囲が
選定される場合には、焼結超硬合金工具成分を破
砕しかつ寸法別に分級する既知の方法によつて調
製することができ、このような合金は、通常多く
の場合コバルトまたはニツケル結合炭化タングス
テン（WC）系のものであり、時にはTiC、TaC
またはNbCまたはこれらの硬質炭化物の組合せ
も含有する。 本発明の方法における付加的な有用性は、選択
形状およびサイズの、特定寸法の焼結結合タング
ステン炭化物インサートまたはこのような多くの
インサートの表面に、合金または金属、好適には
コルソンフロンズまたはニツケルのコーテイング
を施すことであり、その後インサートは予形型内
の選択位置において鋼または鉄―黒鉛マトリツク
スに埋込まれ、ついで充填型が静水圧圧縮され
る。使用されるコルソンブロンズのコーテイング
は第１表に示された公称組成の２つの中のどれで
もよい。

【表】 冷間静水圧圧縮に後続して、次の炭化物―鋼成
形体の焼結および熱間静水圧圧縮中、金属被覆お
よび又は焼結された炭化物物体上のコーテイング
は自発的に拡散結合を形成し、これにより特定寸
法の結合炭化物物体がマトリツクス中に保持され
るところの結合力を増大する。この方法により、
特定形状およびサイズの単一の被覆焼結された結
合炭化物物体または多数のそのような物体は粒子
状の分散硬質炭化物相を置換しそれによつて金属
や岩石を切削または掘削するための耐摩耗性物体
または工具を形成する。 この発明の方法において使用される比較的低い
加工処理温度は、分散硬質炭化物相の粒子に十分
によく結合しないような鋼マトリツクスの粉末組
成物が使用される場合には、マトリツクスと炭化
物粒子との界面において結合力が不十分になるこ
とが認められている。このような場合には、例え
ば、この発明の方法で記載されたように比較的低
い固相焼結温度では焼結性が低いことが知られて
いるような合金鋼粉末が使用される場合には、硬
質炭化物粒子を例えば、無電解金属被覆または真
空気相被覆（真空蒸着）のような既知の方法によ
つて、ニツケルまたは銅で予備被覆することが有
利であることが判つた。混合前に、硬質炭化物分
散部分にこのようにして施されたニツケルコーテ
イングは炭化物粒子結合力を改良することが見出
された。硬質炭化物粒子をこのように予備被覆す
ることは、またステンレス鋼粉末が使用されてい
るときにも有利である。 上記方法のさらに有用な部分は、被覆により結
合された炭化物の粒子の代りに、米国篩いシリー
ズにおいて60〜400メツシユの粒度範囲部分の、
好適には、例えば、−60＋100、−80＋200、または
−150＋325のメツシユ範囲の未粉砕マクロ組織の
炭化物結晶からなる分散硬質炭化物相を、鋼また
は鉄―黒鉛粉末形体に導入することである。マク
ロ組織の超硬合金組成物を成形するための本発明
の方法は上述したものと全く同一である。 実施される加工処理温度が比較的低いことによ
り実質的に鉄とタングステンのもろい複炭化物
（η相）と大きい多孔性を有しないマクロ組織を
形生する。 例えば、通常のコバルト結合材料の代りに、鋼
結合材料を使用する液相焼結によりミクロ組織の
結合タングステン超硬合金がもろいイータ（η）
相を形成する傾向は周知である。液相焼結を回避
すること、したがつて液相焼結が助長する炭素移
転を回避することは、分散硬質相を構成する未粉
砕マクロ結晶質炭化物粒子の非常に低い比表面積
と同様に、この方法で生成される二相から成る鋼
―炭化物マクロ組織の形成を良好にする上で不可
欠であると信じられる。ここで言う液相焼結と
は、結合材料である鋼が少なくとも部分的に液体
であるような温度における焼結を意味するもので
あることが理解されるべきである。従つて、この
発明において液相焼結を禁止することは、、結合
または高密度化を促進するために粉末またはコー
テイングとして添加され、焼結または熱間静水圧
圧縮中に液体になるように意図された低融点金属
または合金（例えば、銅またはコルソン ブロン
ズ）には適用されない。 未粉砕のマクロ組織硬質炭化物結晶を分散硬質
相として使用することは、比表面積が低い硬質相
を維持するための有効な手段として、この発明の
方法の好適実施態様である。しかしながら、本質
的に結合材料を含まないより細かいかまたは粉砕
された硬質集合体も同様に使用されうることが認
められる。 前述したマクロ組織物体の重要な面は、冷間静
水圧圧縮、焼結および熱間静水圧圧縮の前にマト
リツクス―炭化物粉末混合体またはこれらの２種
の材料のどれかを別々にボール・ミルその他の粉
砕処理にかけるのを回避することである。健全な
商用焼結炭化物構造体にとつて不可欠と一般にみ
なされていた従前の慣用手段は、炭化物粉末と鉄
基マトリツクス粉末との間の反応を高め、その結
果としてもろい複炭化物が形成される。粉砕を回
避することはまたコストも低減させる。 本発明の方法は、マクロ的結晶質の炭化物、特
定的にはWC、TiC、TaCまたはNbC、あるいは
これらの組合せまたは固溶体のどれでも使用する
ことができ、これらの炭化物はすべてこれらの粗
結晶質の一元および二元炭化物の特徴である低比
表面積および角張つた、ブロツク形状を示すもの
である。一次マクロ結晶質炭化物材料をコバルト
またはニツケルと共に微粉砕し、2400〜2800〓
（1316〜1538℃）の温度範囲内で液相焼結するこ
とによつて焼結炭化物ミクロ組織を形成すること
は周知であり、得られる散硬質炭化物相は典型的
には１ミクロと約10ミクロとの間の粒度を持つも
のである。 これと反対に、本発明の方法は分散した、単一
マクロ結晶質炭化物粒子を生じ、その粒度はきわ
めて粗い場合の250ミクロンから約40ミクロンの
範囲内で選択できる。 この発明を下記の実施例によつてさらに説明す
る。 実施例 １ 回転式さとうきび破砕機用の耐摩耗性切断チツ
プが製作された。ほゞ55重量％の1/8〜3/16イン
チ（3.2〜4.8mm）のコバルトで被覆された結合タ
ングステン炭化物粒子と、ほゞ44.67重量％の−
100メツシユの微粒化鉄粉末と、0.33重量％の−
325メツシユの黒鉛粉末との均一混合物が調製さ
れた。混合中には高密度の結合炭化物粒子の偏析
を最少にするために５重量％のナフサが添加され
た。 この湿つた混合物は所望の工具の形状を有する
エラストマーポリウレタンの型空隙中に手操作で
詰め込まれ、型空隙の寸法は冷間静水圧粉末圧縮
および１％の焼結収縮とを許容するように定めら
れていた。 35000psi（2450Kg／cm²）における冷間静水圧圧
縮後、圧縮された予成形体は型から取出され、
2000〓（1093℃）で60分間真空焼結されついで焼
結体はヘリウム雰囲気中2250〓（1232℃）、圧力
15000psi（1050Kg／cm²）で60分間静水圧圧縮され
た。 金属組織検査により、マトリツクスは大部分の
パーライトと小部分のフエライトからなる組織を
有し硬度はロツクウルＣ３２〜３５であり、これ
は徐冷された、低多孔度の公知の0.75％炭素鋼の
典型的なものであつた。結合炭化物とマトリツク
スとの界面は、主として、鉄とコバルトからなる
ものと信じられる合金の約５ミクロン幅の帯状相
で占められていた。結合炭化物分散粒子はその硬
度はロツクウエルＡスケールで90〜94で熱割れに
よる損傷を示さず、また界面境界にまたはその付
近に存在した分散炭化物相の溶解、溶融または分
解の形跡も認められず、該境界は前記鉄―コバル
ト合金拡散ゾーンを除いては鮮鋭であつた。η相
が有害となり得るほど集中した状態は観察されな
かつた。試験物体は室温で手動ハンマーによつて
マンドル上で曲げることができ、衝撃荷重に対す
る高い抵抗を有しかつ本質的に脆性破壊を生じな
いことが見出された。 第１図は、焼結が2100〓（1149℃）で行なわれ
たことを除いては、実施例１に従つて生成された
複合物の典型的区域の顕微鏡写真である。コバル
ト被覆され、および又は焼結されたタングステン
炭化物粒子４０は、図示のように、鉄とコバルト
を含有する拡散ゾーン４５によつて大部分がパー
ライト組織５０からなる普通炭素鋼に冶金学的に
結合されている。拡散ゾーン４５の厚さはほゞ３
ミクロンである。 乾燥砂／ゴム車輪による摩耗抵抗テスト（AS
−TM G65Aによる）で５回のテストの平均摩耗
損失量は50.1mm³であつた。また湿り砂摩耗試験
では重量減は0.6838グラムであつた。 実施例 ２ 耐摩耗性の、２インチ（50.8mm）平方、3/8イ
ンチ（9.5mm）厚の厚板が製作された、この厚板
は２重量％のCuを含有する40重量％の0.75％炭素
鋼により結合された60重量％の未粉砕の−60＋
100メツシユのマクロ結晶質WCから成るもので
ある。−60＋100メツシユのマクロ組織結晶質WC
と、−325メツシユの黒鉛粉末と、−100メツシユの
鉄粉末と、−325メツシユの銅粉末とが粉砕されず
に乾式配合されて均一混合物を形成しついで乾燥
混合物の７重量％と0.5重量％にそれぞれ等しい
液体ナフサとメチルセルロースを混合することに
よつて湿らせられ、ついで鋼製予成形型に詰め込
まれて所望最終寸法のほゞ102％に等しい寸法の
強固な生プレートを成形した。 型内で室温で空気乾燥した後、成形体は型から
取出され、ゴム、バツグ内に置かれ、さらに実施
例１で記載されたように冷間静水圧圧縮、焼結お
よび熱間静水圧圧縮によつて処理された。金属組
織検査は鋼マトリツクス全体にわたつて均等に分
散したマクロ結晶質WCのマクロ組織を示した。
WCと鋼との界面に未知組成の５ミクロン厚の結
合層が観察された。これらの界面はもろい二元炭
化物相および割れを生じていなかつた。 実施例 ３ 前述と同一法による乾燥砂摩耗試験での平均容
積減少量は29.7mm³で湿式砂試験での平均重量減
は2.204グラムであつた。 焼結により結合された５重量％のコバルト―タ
ングステン炭化物の特定寸法のプレートを取囲む
複合１ 1/2インチ（38.1mm）立方の鋼の耐摩耗性
物体が製作され、これは焼結により結合炭化物の
特定寸法のプレートを静水圧圧縮前に生粉末にそ
の外表面が鋼立方体の外表面と同一平面になるよ
うに埋込むことを意図したものであつた。97.25
重量％の−100メツシユの微粒化鉄粉末と、２重
量％の−325メツシユのCu粉末と、0.75重量％の
黒鉛とからなる乾燥未粉砕混合物が作られ、つい
で乾燥混合物の５重量％と0.3重量％にそれぞれ
相当するナフサとメチルセルロースが混合され
た。ついでこれはエラストマー材の型に詰め込ま
れ、ついで焼結結合炭化物の１インチ（25.4mm）
平方、1/4インチ（6.4mm）厚のプレートが鉄粉末
混合物にそれらの外表面が一致するように押し込
まれた。 型は、密封後、ゴムバツグ内に置かれ、真空排
気され、密封され、この時点において実施例１の
場合のように静水圧圧縮され、型から取出され、
焼結され、そして熱間静水圧圧縮された。金属組
織検査は、予め配置された焼結炭化物のプレート
がそれを３つの側部で包囲する鋼マトリツクスに
５ミクロンの界面結合相によつて結合されてお
り、かつ全組織が健全で割れのないことを示し
た。 第２図はこの実施例で記載されたように製造さ
れた耐摩耗性プレート２０を説明するものである
が、この場合には、１つではなく３つの結合炭化
物インサート３０がプレート２０に埋込まれ、各
インサート３０の表面４５が工具２０の加工端４
０と実質的に一致するようになつている。図示の
ように、界面結合相３５は実質的に均一で連続し
ておりかつ被覆および又は焼結された炭化物と強
化炭素鋼―鋼マトリツクス２５との間に強靭な密
着結合相を形成している。 ある程度の摩耗を伴う用途においては、耐摩耗
性プレートが使用される場所の環境の腐食性に応
じて、ステンレス鋼または合金鋼粉末が、この実
施例で利用された鉄、炭素および銅粉末に代つて
有利に使用されうる。 第３図は本発明に係る工具の別の実施態様の横
断面図を示す。工具１は実施例３に記載されてい
るように大体製造できるが、但しこの場合には、
焼結された炭化物のインサート５は、その加工端
２が工具１の鋼本体１０を越えて外方に突出する
ようにされている。この図に示されているよう
に、インサート５は鋼本体１０に拡散ゾーン１５
によつて結合され、この拡散ゾーンは高温高圧焼
結処理中インサート５からのコバルトと鋼本体１
０からの鉄との相互拡散によつて形成されたもの
である。 特許請求の範囲内で多くの改変がなされうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は強化鋼粉末マトリツクスに埋込み結合
されたコバルト結合材料を有する焼結炭化物粒子
を示す1500倍率の顕微鏡写真である。第２図は強
化鋼粉末マトリツクスに埋込み結合された焼結炭
化物インサートを有する耐摩耗性プレートの断面
斜視図である。第３図は強化鋼粉末のマトリツク
ス中に埋込み結合された焼結炭化物のボタンを有
する切削工具の一部の横断面図である。 ４０……コバルト結合タングステン炭化物粒
子、４５……拡散ゾーン、５０……パーライト組
織、２０……耐摩耗性プレート、３０……インサ
ート、３５……界面結合相、４０……工具の加工
端、４５……インサート表面、１……工具、２…
…加工端、５……インサート、１０……鋼本体、
１５……拡散ゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 米国篩シリーズで400メツシユより大きい粒
   度を有し、炭化タングステン、炭化チタン、炭化
   タンタル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化
   バナジウム、炭化ハフニウム、炭化モリブデン、
   炭化クロム、炭化ボロン、炭化シリコン、それら
   の混合物、それらの固溶体および焼結炭化物合金
   からなり硬度がロツクウエルＡスケールで90〜94
   の硬質炭化物のグループから選択されている炭化
   物材料30〜80重量％と； 前記炭化物材料が埋込まれ結合されているマト
   リツクス材料であつて、 鋼、鋼と銅、および鋼とニツケルからなるグル
   ープから選択され硬度がロツクウエルＣスケール
   で32〜35で大部分がパーライトで一部がフエライ
   トのマトリツクス材料20〜70重量％と； 厚さが50ミクロンより大きくない前記炭化物材
   料と前記マトリツクスとの界面とより成り、粉末
   成形体を鋼または鋳鉄の溶融温度より低い温度で
   焼結することにより得られた、鋼―硬質炭化物複
   合耐摩耗性成形品。 ２ 前記界面の厚さが40ミクロ以下であることを
   さらに特徴とする特許請求の範囲第１項記載の組
   成物。 ３ 前記硬質炭化物が炭化タングステンであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の成形
   品。 ４ 前記組成物が室温で延性であることをさらに
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の成形品。 ５ 前記鋼が合金鋼であることをさらに特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第３項に記載の成
   形品。 ６ 前記鋼がステンレス鋼であることをさらに特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第３項に記
   載の成形品。 ７ 米国篩シリーズで400メツシより大きい粒度
   でかつ銅又はコバルトのコーテイングを有する、
   炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタル、
   炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化バナジウ
   ム、炭化ハフニウム、炭化モリブデン、炭化クロ
   ム、炭化ボロン、炭化シリコン、それらの混合
   物、それらの固溶体および焼結炭化物合金からな
   る硬質炭化物のグループから選択され硬度がロツ
   クウエルＡスケールで90〜94の炭化物材料30〜80
   重量％と； 鋼、純鉄と黒鉛、鋼と銅および鋼とニツケルか
   らなるグループから選択された、硬度がロツクウ
   エルＣスケールで32〜35のマトリツクス形成材料
   20〜70重量％と； 前記炭化物材料と前記マトリツクスとの間に強
   靭な密着性結合を形成する前記コバルト又は銅の
   コーテイングとより成り、粉末成形体を鋼または
   鋳鉄の溶融温度より低い温度で焼結することによ
   り得られた、鋼―硬質炭化物複合耐摩耗性成形
   品。 ８ 前記鋼が合金鋼とステンレス鋼からなるグル
   ープから選択されていることをさらに特徴とする
   特許請求の範囲第７項記載の成形品。 ９ 鋼、鋼と鋳鉄、純鉄と黒鉛、純鉄と鋳鉄、鋼
   と銅、および鋼とニツケルからなるグループから
   選択された、20〜70重量％の鋼系マトリツクス材
   料の粉末と； 米国篩シリーズで2.5〜400メツシユの粒度を有
   し、炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタ
   ル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化バナジ
   ウム、炭化ハフニウム、炭化モリブデン、炭化ク
   ロム、炭化ボロン、炭化シリコン、それらの混合
   物、それらの固溶体および焼結炭化物合金からな
   る硬質炭化物のグループから選択される30〜80重
   量％の炭化物材料とを混合して混合材を形成する
   工程と； 前記混合物を冷間圧縮して圧縮予備成形体を生
   成する工程と； 前記圧縮された予備成形体を前記鋼の溶融温度
   より低い高温、高圧拡散結合および焼結工程を経
   て高密度化する工程； から成る鋼―硬質炭化物複合耐摩耗性成形品の製
   造方法。 １０ 拡散結合を介する前記の圧縮された予備成
   形体の前記高密度化が、前記圧縮された予備成形
   体を1900〓（1038℃）より高くかつ前記鋼の固相
   温度より低い温度で焼結して前記予備成形体中の
   相互に接続する多孔度を最小にし、ついで前記予
   備成形体を10000psi（700Kg／cm²）より高い圧力お
   よび1600〓（871℃）と鋼の溶融温度との間の温
   度で熱間静水圧圧縮することを特徴とする特許請
   求の範囲第９項に記載の鋼―硬質炭化物複合耐摩
   耗性成形品を製造する方法。