JPH0216377B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0216377B2 JPH0216377B2 JP58248593A JP24859383A JPH0216377B2 JP H0216377 B2 JPH0216377 B2 JP H0216377B2 JP 58248593 A JP58248593 A JP 58248593A JP 24859383 A JP24859383 A JP 24859383A JP H0216377 B2 JPH0216377 B2 JP H0216377B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- hard phase
- tic
- hard
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、主として工具として使用する焼結硬
質合金に関する。 〔従来の技術〕 周期率表の4A、5A、6A族遷移金属の１種又は
２種以上の金属元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏからなる群よ
り選んだ１種又は２種以上の非金属元素との化合
物の１種又は２種以上からなる硬質相を、鉄族金
属の１種又は２種以上で結合した焼結硬質合金
は、高温強度が高く、弾性率が大きく、かつ強靭
であるため、切削工具、耐摩工具、耐衝撃工具と
して広く実用に供されている。 焼結硬質合金は硬質相と、それを結合する結合
相金属とから成り立つているが、焼結硬質合金の
もつ優れた特性は殆ど硬質相に依つており、結合
相金属は単に硬質相との濡れ性の良さを利用し
て、焼結性の改善をはかつているに過ぎない。 結合相金属としてよく用いられているNi、Co
などはいずれも1000℃以上では著しく軟化するこ
とが知られている為、これらを結合相金属として
用いる焼結硬質合金の耐熱性は硬質相がいくら高
い耐熱性をもつていても結合相金属の耐熱性によ
り制限されていた。 一般に、金属の耐熱性を向上させる手段とし
て、例えば特公昭55−16226号公報に示されてい
るように、金属間化合物を析出させる析出強化が
知られている。耐熱性の向上を計るには、多量の
金属間化合物の析出をはかることが望ましい。 従来行われているAl添加によるγ′（Ni3Al3）析
出強化法は、この点で問題があつた。即ちNiへ
のAlの固溶量が10原子％もあり、添加したAlは
まずNi中に固溶し、固溶限を超えた分が初めて
γ′として析出するため、かなりの量のAlの添加を
必要とする。 しかも固溶量が多いことは、それだけ析出する
γ′が少なくなることを意味し、期待されるほどの
効果は得られなかつた。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、硬質相にTiC又は／及びWCを含有
し、硬質相の残部がTi、周期率表の5A、6A族遷
移金属の１種又は２種以上の金属元素と、Ｃ、
Ｎ、Ｏからなる群から選んだ１種又は２種以上か
らなる非金属元素とのTiC、WC以外の化合物の
１種又は２種以上からな焼結硬質合金において、
これらの問題を解決して、耐熱性、耐摩耗性に優
れた焼結硬質合金を提供することを課題とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は硬質相50〜99重量％と、残部が硬質相
の結合金属としての鉄属金属からなる焼結硬質合
金において、硬質相にTiC又は／及びWCを含有
し、硬質相中にこれらの一方のみを含有する場合
はその一方の量、両方を含有する場合は両方の合
計量が45.0〜99.5重量％であり、硬質相の残部が
Ti周期率表の5A、6A族遷移金属の１種又は２種
以上の金属元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏからなる群から選
んだ１種又は２種以上からなる非金属元素との
WC、TiC以外の化合物の１種又は２種以上55.0
〜0.5重量％からなり、結合金属に内割で0.5〜40
重量％のZr、Hfの一方又は両方が含有せしめら
れている焼結硬質合金を課題を解決するための手
段とするものである。 Zr、Hfの添加方法としては、金属単体として
添加する方法、結合金属中に合金化して添加する
方法、その他窒化物の形で添加しても良く、この
場合は、焼結過程で窒化物が分解して、金属が結
合相に窒素は雰囲気に消失する。 〔作用〕 本発明焼結合金において、硬質相を合金全体の
55〜99重量％とするのは、硬質相が99重量％を超
えると、結合金属の量が１重量％未満となり靭性
が著しく低下するからであり、50重量％未満では
耐摩耗性が著しく低下するからである。硬質相中
のWC、TiC又はWCとTiCとの合計重量を硬質相
全体の45.0〜99.5重量％とするのは、99.5重量％
を超えると硬質相中のWCやTiC以外の硬質成分
の添加効果がなくなり、45.0重量％未満では耐摩
耗性が低下する。 TiCやWC以外の硬質成分は耐熱性、耐食性、
耐熱疲労性改善のため少なくとも0.5重量％は必
要であるが、55.0重量％を超えて多くなり過ぎる
と靭性が低下するようになるので、硬質相中にお
けるTiCやWC以外の硬質成分を55.0〜0.5重量％
の範囲とするものである。 結合相金属は鉄族金属（Fe、Ni、Co）の１種
又は２種以上からなり、この中に内割で0.5〜40
重量％の割合でZr、Hfの一方又は両方を含有せ
しめるのは、0.5重量％未満では耐熱性向上の効
果が認められず、40重量％を超すと結合金属相が
脆化するためである。 以下実施例について説明する。 〔実施列〕 実施例 １ 硬質相がTiC37重量％、TiN13重量％、
TaN12重量％、MoC10.5重量％、WC12.5重量％
からなり、結合相金属を第１表に示す組成とした
合金（型番SNG432）を作成した。 まず原料を秤量後、ボールミルにて72時間湿式
混合し、乾燥した後、冷間プレスにより5t／cm2の
圧力で成形し圧粉体とした。次にこの圧粉体を焼
結炉に挿入し、1430℃に1.5時間保持して焼結し
た。焼結雰囲気は1430℃に達するまでは
0.01Torrの真空に保持し、1430℃になつて窒素
を導入し20Torrに保ち、そのまま冷却過程も窒
素を流した。最終的な成形は、ダイヤモンド砥石
で研削を行いチツプを得た。
質合金に関する。 〔従来の技術〕 周期率表の4A、5A、6A族遷移金属の１種又は
２種以上の金属元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏからなる群よ
り選んだ１種又は２種以上の非金属元素との化合
物の１種又は２種以上からなる硬質相を、鉄族金
属の１種又は２種以上で結合した焼結硬質合金
は、高温強度が高く、弾性率が大きく、かつ強靭
であるため、切削工具、耐摩工具、耐衝撃工具と
して広く実用に供されている。 焼結硬質合金は硬質相と、それを結合する結合
相金属とから成り立つているが、焼結硬質合金の
もつ優れた特性は殆ど硬質相に依つており、結合
相金属は単に硬質相との濡れ性の良さを利用し
て、焼結性の改善をはかつているに過ぎない。 結合相金属としてよく用いられているNi、Co
などはいずれも1000℃以上では著しく軟化するこ
とが知られている為、これらを結合相金属として
用いる焼結硬質合金の耐熱性は硬質相がいくら高
い耐熱性をもつていても結合相金属の耐熱性によ
り制限されていた。 一般に、金属の耐熱性を向上させる手段とし
て、例えば特公昭55−16226号公報に示されてい
るように、金属間化合物を析出させる析出強化が
知られている。耐熱性の向上を計るには、多量の
金属間化合物の析出をはかることが望ましい。 従来行われているAl添加によるγ′（Ni3Al3）析
出強化法は、この点で問題があつた。即ちNiへ
のAlの固溶量が10原子％もあり、添加したAlは
まずNi中に固溶し、固溶限を超えた分が初めて
γ′として析出するため、かなりの量のAlの添加を
必要とする。 しかも固溶量が多いことは、それだけ析出する
γ′が少なくなることを意味し、期待されるほどの
効果は得られなかつた。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、硬質相にTiC又は／及びWCを含有
し、硬質相の残部がTi、周期率表の5A、6A族遷
移金属の１種又は２種以上の金属元素と、Ｃ、
Ｎ、Ｏからなる群から選んだ１種又は２種以上か
らなる非金属元素とのTiC、WC以外の化合物の
１種又は２種以上からな焼結硬質合金において、
これらの問題を解決して、耐熱性、耐摩耗性に優
れた焼結硬質合金を提供することを課題とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は硬質相50〜99重量％と、残部が硬質相
の結合金属としての鉄属金属からなる焼結硬質合
金において、硬質相にTiC又は／及びWCを含有
し、硬質相中にこれらの一方のみを含有する場合
はその一方の量、両方を含有する場合は両方の合
計量が45.0〜99.5重量％であり、硬質相の残部が
Ti周期率表の5A、6A族遷移金属の１種又は２種
以上の金属元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏからなる群から選
んだ１種又は２種以上からなる非金属元素との
WC、TiC以外の化合物の１種又は２種以上55.0
〜0.5重量％からなり、結合金属に内割で0.5〜40
重量％のZr、Hfの一方又は両方が含有せしめら
れている焼結硬質合金を課題を解決するための手
段とするものである。 Zr、Hfの添加方法としては、金属単体として
添加する方法、結合金属中に合金化して添加する
方法、その他窒化物の形で添加しても良く、この
場合は、焼結過程で窒化物が分解して、金属が結
合相に窒素は雰囲気に消失する。 〔作用〕 本発明焼結合金において、硬質相を合金全体の
55〜99重量％とするのは、硬質相が99重量％を超
えると、結合金属の量が１重量％未満となり靭性
が著しく低下するからであり、50重量％未満では
耐摩耗性が著しく低下するからである。硬質相中
のWC、TiC又はWCとTiCとの合計重量を硬質相
全体の45.0〜99.5重量％とするのは、99.5重量％
を超えると硬質相中のWCやTiC以外の硬質成分
の添加効果がなくなり、45.0重量％未満では耐摩
耗性が低下する。 TiCやWC以外の硬質成分は耐熱性、耐食性、
耐熱疲労性改善のため少なくとも0.5重量％は必
要であるが、55.0重量％を超えて多くなり過ぎる
と靭性が低下するようになるので、硬質相中にお
けるTiCやWC以外の硬質成分を55.0〜0.5重量％
の範囲とするものである。 結合相金属は鉄族金属（Fe、Ni、Co）の１種
又は２種以上からなり、この中に内割で0.5〜40
重量％の割合でZr、Hfの一方又は両方を含有せ
しめるのは、0.5重量％未満では耐熱性向上の効
果が認められず、40重量％を超すと結合金属相が
脆化するためである。 以下実施例について説明する。 〔実施列〕 実施例 １ 硬質相がTiC37重量％、TiN13重量％、
TaN12重量％、MoC10.5重量％、WC12.5重量％
からなり、結合相金属を第１表に示す組成とした
合金（型番SNG432）を作成した。 まず原料を秤量後、ボールミルにて72時間湿式
混合し、乾燥した後、冷間プレスにより5t／cm2の
圧力で成形し圧粉体とした。次にこの圧粉体を焼
結炉に挿入し、1430℃に1.5時間保持して焼結し
た。焼結雰囲気は1430℃に達するまでは
0.01Torrの真空に保持し、1430℃になつて窒素
を導入し20Torrに保ち、そのまま冷却過程も窒
素を流した。最終的な成形は、ダイヤモンド砥石
で研削を行いチツプを得た。
【表】
【表】
Ａ〜Ｆについて以下の条件で切削テストを行つ
た。 被削材：SMC435（HB＝280） 切削速度：200ｍ／min 送り：0.25mm／rev 切り込み：1.5mm 工具ホルダー：FN11R−44A その結果、10分の切削に対してＡのフランク摩
耗が0.12mmで安定しているのに対し、Ｂは0.16
mm、Ｃは２分間で切削不能、またＤはフランク摩
耗が0.14mm、Ｅが0.13mm、Ｆは0.18mmと摩耗が大
きく、本発明のＡ、Ｄ、Ｅが優れていることが判
つた。 実施例 ２ WC85重量％、Ni5重量％、Co9重量％、
Cr3C20.5重量％、HfN0.5重量％の組成の混合粉
末をアトライターにて10時間湿式混合を行い、乾
燥した後、2t／cm2の圧力で成形し、更に冷間静水
圧プレスで8t／cm2の加圧を行つた。これを焼結炉
に挿入し、1380℃の真空中に１時間保持して焼結
し、研磨し鋼線熱間圧延用ロールを作成した。 この結合相中のHfは3.5重量％であつた。この
ロールをＧとし、比較のためWC85重量％、Ni5
重量％、Co9.5重量％、Cr3C20.5重量％の鋼線熱
間圧延用ロール(H)を同じく作成した。 この両者をモルガン社製のブロツクミルの＃16
スタンドにて、1000トン鋼線を圧延した後、摩耗
量を測定してみたところ(H)は(G)の３倍の摩耗量で
あつた。 実施例 ３ 第２表に示す組成に配合した原料粉末を、ボー
ルミル中で48時間湿式混合した後、乾燥し5t／cm2
の圧力で成形し圧粉体とした。この圧粉体を
0.5Torrの窒素雰囲気とした焼結炉中で1450℃に
１時間保持して焼結した。焼結体をダイヤモンド
砥石で仕上げして得たチツプ（型番：
SDKN42MT）を、カツター（型番：
FPG4160R）に取付け、以下の条件で切削テスト
を行つた。 被削材：SCM440（HB＝220）、15mm幅３枚重ね 切削速度：150ｍ／min 送り：0.22mm／刃 切り込み：２mm 切削時間：10分 テスト後の逃げ面摩耗幅（VB）、熱亀裂本数を
併せて第２表に示す。 尚、焼結後の合金の硬質相のWC、及びTiCの
硬質相中の重量％は次ぎのとおりである。 Ｉ…TiC＋WC＝69.0％ Ｊ…TiC ＝65.1％ Ｋ…TiC＋WC＝77.9％ Ｍ…TiC＋WC＝46.2％ Ｎ…TiC＋WC＝74.8％ Ｏ… 〃 〃 〃 Ｐ…TiC＋WC＝66.0％ Ｑ…TiC＋WC＝46.2％ Ｒ… 〃 〃 〃 Ｓ…TiC＋WC＝74.8％
た。 被削材：SMC435（HB＝280） 切削速度：200ｍ／min 送り：0.25mm／rev 切り込み：1.5mm 工具ホルダー：FN11R−44A その結果、10分の切削に対してＡのフランク摩
耗が0.12mmで安定しているのに対し、Ｂは0.16
mm、Ｃは２分間で切削不能、またＤはフランク摩
耗が0.14mm、Ｅが0.13mm、Ｆは0.18mmと摩耗が大
きく、本発明のＡ、Ｄ、Ｅが優れていることが判
つた。 実施例 ２ WC85重量％、Ni5重量％、Co9重量％、
Cr3C20.5重量％、HfN0.5重量％の組成の混合粉
末をアトライターにて10時間湿式混合を行い、乾
燥した後、2t／cm2の圧力で成形し、更に冷間静水
圧プレスで8t／cm2の加圧を行つた。これを焼結炉
に挿入し、1380℃の真空中に１時間保持して焼結
し、研磨し鋼線熱間圧延用ロールを作成した。 この結合相中のHfは3.5重量％であつた。この
ロールをＧとし、比較のためWC85重量％、Ni5
重量％、Co9.5重量％、Cr3C20.5重量％の鋼線熱
間圧延用ロール(H)を同じく作成した。 この両者をモルガン社製のブロツクミルの＃16
スタンドにて、1000トン鋼線を圧延した後、摩耗
量を測定してみたところ(H)は(G)の３倍の摩耗量で
あつた。 実施例 ３ 第２表に示す組成に配合した原料粉末を、ボー
ルミル中で48時間湿式混合した後、乾燥し5t／cm2
の圧力で成形し圧粉体とした。この圧粉体を
0.5Torrの窒素雰囲気とした焼結炉中で1450℃に
１時間保持して焼結した。焼結体をダイヤモンド
砥石で仕上げして得たチツプ（型番：
SDKN42MT）を、カツター（型番：
FPG4160R）に取付け、以下の条件で切削テスト
を行つた。 被削材：SCM440（HB＝220）、15mm幅３枚重ね 切削速度：150ｍ／min 送り：0.22mm／刃 切り込み：２mm 切削時間：10分 テスト後の逃げ面摩耗幅（VB）、熱亀裂本数を
併せて第２表に示す。 尚、焼結後の合金の硬質相のWC、及びTiCの
硬質相中の重量％は次ぎのとおりである。 Ｉ…TiC＋WC＝69.0％ Ｊ…TiC ＝65.1％ Ｋ…TiC＋WC＝77.9％ Ｍ…TiC＋WC＝46.2％ Ｎ…TiC＋WC＝74.8％ Ｏ… 〃 〃 〃 Ｐ…TiC＋WC＝66.0％ Ｑ…TiC＋WC＝46.2％ Ｒ… 〃 〃 〃 Ｓ…TiC＋WC＝74.8％
【表】
本発明によれば以上のように耐熱性、耐摩耗性
に優れた工具用の焼結硬質合金を提供できる。
に優れた工具用の焼結硬質合金を提供できる。
Claims (1)
- １ 硬質相50〜99重量％と、残部が硬質相の結合
金属としての鉄族金属からなる焼結硬質合金にお
いて、硬質相にTiC又は／及びWCを含有し、硬
質相中にこれらの一方のみを含有する場合はその
一方の量、両方を含有する場合は両方の合計量が
45.0〜99.5重量％であり、硬質相の残部がTi、周
期律表の5A、6A族遷移金属の１種又は２種以上
の金属元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏからなる群から選んだ
１種又は２種以上からなる非金属元素とのWC、
TiC以外の化合物の１種又は２種以上55.0〜0.5重
量％からなり、結合金属に内割りで0.5〜40重量
％のZr、Hfの一方又は両方が含有せしめられて
いる焼結硬質合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24859383A JPS60135551A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 焼結硬質合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24859383A JPS60135551A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 焼結硬質合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60135551A JPS60135551A (ja) | 1985-07-18 |
| JPH0216377B2 true JPH0216377B2 (ja) | 1990-04-17 |
Family
ID=17180417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24859383A Granted JPS60135551A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 焼結硬質合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60135551A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009120902A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 積層構造型超硬合金とその製造方法および前記超硬合金により形成された工具 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5754536A (en) * | 1980-09-19 | 1982-04-01 | Nippon Steel Corp | Filling apparatus of grain |
| JPS58136744A (ja) * | 1982-02-09 | 1983-08-13 | Nippon Tungsten Co Ltd | 装飾用金色焼結合金 |
-
1983
- 1983-12-23 JP JP24859383A patent/JPS60135551A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60135551A (ja) | 1985-07-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |