JPH0776403B2 - 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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- JPH0776403B2 JPH0776403B2 JP6540687A JP6540687A JPH0776403B2 JP H0776403 B2 JPH0776403 B2 JP H0776403B2 JP 6540687 A JP6540687 A JP 6540687A JP 6540687 A JP6540687 A JP 6540687A JP H0776403 B2 JPH0776403 B2 JP H0776403B2
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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靱性がは
るかに優れたWC−Co系超硬合金に関するものである。
るかに優れたWC−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靱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靱性の低
下を抑制することができるという特性がある。この為WC
−Co系超硬合金はその高硬度性、高靱性を利用して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
の粒成長は避け難く、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・靱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,Nb
C,TiC,Cr3C2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。
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靱性の低
下を抑制することができるという特性がある。この為WC
−Co系超硬合金はその高硬度性、高靱性を利用して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
の粒成長は避け難く、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・靱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,Nb
C,TiC,Cr3C2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。
［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
Cr3C2であって、NbC,TaC及びTiC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靱性を低下させるこ
とがわかった。またVCは硬度を高めるが靱性を若干低下
させ、Cr3C2は特に靱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
Cr3C2であって、NbC,TaC及びTiC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靱性を低下させるこ
とがわかった。またVCは硬度を高めるが靱性を若干低下
させ、Cr3C2は特に靱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、
上記遷移金属炭化物の種類及び添加量を調整することに
よって硬度と靱性の優れたWC−Co系超硬合金を提供しよ
うとするものである。
上記遷移金属炭化物の種類及び添加量を調整することに
よって硬度と靱性の優れた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４％≦Co≦20％,0.2％＜VC≦２％,0.4％＜Cr3C
2≦２％,0.1＜VC/Cr3C2＜0.65（重量比）を夫々満足
し、残部が平均粒径１μｍ以下のWC及び不可避不純物か
らなるものである点に要旨を有するものである。
2≦２％,0.1＜VC/Cr3C2＜0.65（重量比）を夫々満足
し、残部が平均粒径１μｍ以下のWC及び不可避不純物か
らなるものである点に要旨を有するものである。
また本発明は４％≦Co≦20％,0.2％＜VC≦２％,0.4％＜
Cr3C2≦２％,0.1＜VC/Cr3C2＜0.65（重量比）,0％＜TaC
＋NbC＋TiC≦0.2％を夫々満足し、残部が平均粒径１μ
ｍ以下のWC及び不可避不純物からなるものである点にも
要旨を有するものである。
Cr3C2≦２％,0.1＜VC/Cr3C2＜0.65（重量比）,0％＜TaC
＋NbC＋TiC≦0.2％を夫々満足し、残部が平均粒径１μ
ｍ以下のWC及び不可避不純物からなるものである点にも
要旨を有するものである。
［作用］ 前述の如く合金の硬度を向上させると靱性は逆に低下す
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の添加による靱性の低下を、靱性向上効果を
有するCr3C2の添加によって補うと共に硬度或は靱性の
低下を招くおそれのあるTaC,NbC及びTiC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の添加による靱性の低下を、靱性向上効果を
有するCr3C2の添加によって補うと共に硬度或は靱性の
低下を招くおそれのあるTaC,NbC及びTiC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。
４％≦Co≦20％ 硬度が高く靱性が不十分なWCはCoの添加により靱性が改
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。
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。
0.2＜VC≦２％ 添加量が0.2％以下では硬度が改善されず添加効果がな
い。一方２％を超えると靱性が不十分となる。
い。一方２％を超えると靱性が不十分となる。
0.4％＜Cr3C2≦２％ 添加量が0.4％以下では靱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。
られない。一方２％を超えると硬度が不十分となる。
0.1＜VC/Cr3C2＜0.65 すでに述べた様に、本発明はVCの添加による靱性の低下
をCr3C2の添加によって補うものであるが、Cr3C2の添加
量に対するVCの添加割合が0.1以下の場合は、Cr3C2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Cr3C2に対するVCの添加割合が0.6
5以上の場合は、Cr3C2の添加割合が不十分となる結果靱
性の低下が十分に補われないこととなる。
をCr3C2の添加によって補うものであるが、Cr3C2の添加
量に対するVCの添加割合が0.1以下の場合は、Cr3C2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Cr3C2に対するVCの添加割合が0.6
5以上の場合は、Cr3C2の添加割合が不十分となる結果靱
性の低下が十分に補われないこととなる。
０％≦TaC＋NbC＋TiC≦0.2％ これらの炭化物はすでに述べた様に、合金鋼の硬度或は
靱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靱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靱性が不
十分となる。
靱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靱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靱性が不
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移金属
炭化物を添加する場合、各炭化物の添加効果はWCの平均
粒径によって異なることが予想される。
炭化物を添加する場合、各炭化物の添加効果はWCの平均
粒径によっ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。
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24種類
の供試材からJIS抗折片をプレス成形し、1350℃で焼結
後（焼結後寸法:8×４×25mm）1300℃,2000気圧のAr雰
囲気下で熱間静水圧（HIP）処理した。
の供試材からJIS抗折片をプレス成形し、1350℃で焼結
後（焼結後寸法:8×４×25mm）1300℃,2000気圧のAr雰
囲気下で熱間静水圧（HIP）処理した。
構成成分の割合 TIC :0〜１％ TaC :0〜２％ NbC :0〜0.5％ VC :0〜２％ Cr3C2:0〜２％ Co :6〜14％ 残部:WC粉末84〜88％ WC粉末の平均粒径:0.8μｍ 得られた供試合金の組成を分析すると共に、硬度及び抗
折力を測定した。結果を第１図に示す。尚図において
◎，○，Δ及び×の印は供試合金成分が次のものである
ことを表わす。
折力を測定した。結果を第１図に示す。尚図において
◎，○，Δ及び×の印は供試合金成分が次のものである
ことを表わす。
◎:0％≦TaC＋NbC＋TiC≦0.2％ 0.1＜VC/VCr3C2＜0.65 ○:0％≦TaC＋NbC＋TiC≦0.2％ 0.65≦VC/Cr3C2≦１ Δ:0％≦TaC＋NbC＋TiC≦0.2％ VC/Cr3C2＜0.1,又は VC/Cr3C2＞１ ×:TaC＋NbC＋TiC＞0.2％ 第１図の結果から、TaC,NbC及びTiCの総和が0.2％以下
で且つCr3C2に対するVCの比が0.1超〜0.65未満であるも
のは必要な硬度を保持しつつ靱性も優れていた。
で且つCr3C2に対するVCの比が0.1超〜0.65未満であるも
のは必要な硬度を保持しつつ靱性も優れていた。
しかしながら、TaC,NbC及びTiCの総和が0.2％を超える
もの、或は0.2％以下であってもCr3C2に対するVCの比が
0.1以下か或は0.65以上のものは、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。
もの、或は0.2％以下であってもCr3C2に対するVCの比が
0.1以下か或は0.65以上のものは、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（１），（２）を得
た。
て重回帰分析した結果次の実験式（１），（２）を得
た。
硬度（HRA）＝94.6−0.22［％TiC］− 0.29［％TaC］−0.31［％NbC］＋ 0.35［％Cr3C2］＋0.80［％VC］− 0.33［％Co］ 相関係数Ｒ＝0.92 …（１） 抗折力（kg/mm2）＝240.3−0.45［％TiC］ −27.6［％TaC］−135.3［％NbC］＋ 28.1［％Cr3C2］−75.2［％VC］ ＋11.5［％Co］,R＝0.87 …（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Cr3C2であって、TaC,NbC及びTiC
の寄与率はいずれもマイナスであった。
VCが最も大きく次いでCr3C2であって、TaC,NbC及びTiC
の寄与率はいずれもマイナスであった。
又上記（２）式より、抗折力即ち靱性への寄与率はCr3C
2が最も大であり、VC,TaC,NbC及びTiCの寄与率はいずれ
もマイナスであった。そして抗折力よりも硬度の相関が
高かった。
2が最も大であり、VC,TaC,NbC及びTiCの寄与率はいずれ
もマイナスであった。そ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21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HI
P処理をした。
の供試材を実施例１の場合と同じ条件で成形・焼結後HI
P処理をした。
構成成分の割合 TaC :0〜２％ NbC :0〜0.5％ 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組成を分析すると共に、硬度及び抗
折力を測定した。その結果を第２図に示す。図中◎，
○，Δ及び×印の意味は実施例１の場合（但しTiC:0.00
2％程度）と同じである。
折力を測定した。その結果を第２図に示す。図中◎，
○，Δ及び×印の意味は実施例１の場合（但しTiC:0.00
2％程度）と同じである。
第２図の結果から明らかなように、TaC,NbC及びTiCの和
が0.2％以下で且つCr3C2に対するVCの比が0.1〜0.65で
あるものは所望の硬度が保持されしかも靱性が優れてい
た。
が0.2％以下で且つCr3C2に対するVCの比が0.1〜0.65で
あるものは所望の硬度が保持されしかも靱性が優れてい
た。
しかしながらTaC,NbC及びTiCの和が0.2％を超えるも
の、或は0.2％以下であっても、Cr3C2に対するVCの比が
0.1未満であるか若しくは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、Cr3C2に対するVCの比が
0.1未満であるか若しくは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（３），（４）を得
た。
て重回帰分析した結果、次の実験式（３），（４）を得
た。
硬度（HRA）＝95.1−0.01［％TaC］− 0.04［％NbC］＋0.52［％Cr3C2］ ＋1.11［％VC］−0.31［％Co］ Ｒ＝0.88 …（３） 抗折力（kg/mm2＝261−30.1［％TaC］ −129［％NbC］＋35.8［％Cr3C2］ −88.4［％VC］＋9.5［％Co］ Ｒ＝0.85 …（４） 上記（３）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。
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）式より抗折力即ち靱性への寄与率はCr3C2
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。さらに、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６φmmのエンドミルを作成し、ダイス鋼SKD6
1を、切削速度:28m/min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,NbC
及びTiCの和が0.1未満,0.2及び2.2である場合についてV
C/Cr3C2と切削長の関係を測定した。その結果を第３図
に示す。
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。さらに、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６φmmのエンドミルを作成し、ダイス鋼SKD6
1を、切削速度:28m/min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,NbC
及びTiCの和が0.1未満,0.2及び2.2である場合についてV
C/Cr3C2と切削長の関係を測定した。その結果を第３図
に示す。
第３図の結果から明らかな様に、VC/Cr3C2の値が0.1〜
0.65の範囲においては、TaC,NbC及びTiC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,NbC及びTiC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,NbC及
びTiC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。
0.65の範囲においては、TaC,NbC及びTiC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,NbC及びTiC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,NbC及
びTiC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。
［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
しつつ靱性が優れた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。
しつつ靱性が優れた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TaC
＋NbC＋TiC及びVC/Cr3C2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TaC
＋NbC＋TiC及びVC/Cr3C2の関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項１】４％≦Co≦20％（重量％の意味、以下同
じ）,0.2％＜VC≦２％,0.4％＜Cr3C2≦２％,0.1＜VC/Cr
3C2＜0.65（重量比）を夫々満足し、残部が平均粒径１
μｍ以下のWC及び不可避不純物からなるものであること
を特徴とする高硬度高靱性超硬合金。 - 【請求項２】４％≦Co≦20％,0.2％＜VC≦２％,0.4％＜
Cr3C2≦２％,0.1＜VC/Cr3C2＜0.65（重量比）,0％＜TaC
＋NbC＋TiC≦0.2％を夫々満足し、残部が平均粒径１μ
ｍ以下のWC及び不可避不純物からなるものであることを
特徴とする高硬度高靱性超硬合金。
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 JPS63230846A (ja) | 1988-09-27 |
| JPH0776403B2 true 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) |
Families Citing this family (10)
| 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 |
| 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 |
| CN103243253B (zh) * | 2013-05-16 | 2016-01-20 | 成都斯锐特钨钢刀具有限公司 | 硬质合金及其制备方法 |
| CN105671403B (zh) * | 2016-04-15 | 2018-01-09 | 成都比拓超硬材料有限公司 | 一种硬质合金顶锤及其在六面顶压机上合成超硬材料的应用 |
| CN107955898B (zh) * | 2016-10-14 | 2020-05-01 | 刘立凡 | 硬质合金材料及其制造方法 |
| CN106702250B (zh) * | 2016-12-21 | 2019-01-08 | 遵义中铂硬质合金有限责任公司 | 一种高硬度高强度硬质合金锯片及其加工方法 |
| CN108085555A (zh) * | 2017-12-04 | 2018-05-29 | 株洲夏普高新材料有限公司 | 适用于切削高温合金的硬质合金及其制备方法 |
| CN111139389A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-12 | 株洲金剑硬质合金有限公司 | 一种加工板材的硬质合金刀具材料的制备方法 |
| CN111560532A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-21 | 河海大学 | 一种新型盾构机刮刀的制备方法及其应用 |
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-
1987
- 1987-03-19 JP JP6540687A patent/JPH0776403B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63230846A (ja) | 1988-09-27 |
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