JPH08253836A - すぐれた靭性を有する耐摩耗性炭化タングステン基超硬合金 - Google Patents
すぐれた靭性を有する耐摩耗性炭化タングステン基超硬合金Info
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- JPH08253836A JPH08253836A JP7081697A JP8169795A JPH08253836A JP H08253836 A JPH08253836 A JP H08253836A JP 7081697 A JP7081697 A JP 7081697A JP 8169795 A JP8169795 A JP 8169795A JP H08253836 A JPH08253836 A JP H08253836A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 すぐれた靭性を有する耐摩耗性ＷＣ基超硬合
金を提供する。 【構成】 ＷＣ基超硬合金が、重量％で、いずれも結合
相形成成分として、Ｃｏおよび／またはＮｉ：５〜２０
％、ＶＣ：０．１〜２％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．１〜２％、
硬質相形成成分としてのＷＣ：残り、からなる配合組成
の焼結体からなると共に、前記焼結体を構成する硬質相
が、０．７μｍ以下の平均粒径、平面集合体表面、およ
び１×１０8 cm-2以下の転位密度を有する。
金を提供する。 【構成】 ＷＣ基超硬合金が、重量％で、いずれも結合
相形成成分として、Ｃｏおよび／またはＮｉ：５〜２０
％、ＶＣ：０．１〜２％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．１〜２％、
硬質相形成成分としてのＷＣ：残り、からなる配合組成
の焼結体からなると共に、前記焼結体を構成する硬質相
が、０．７μｍ以下の平均粒径、平面集合体表面、およ
び１×１０8 cm-2以下の転位密度を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた靭性を有
し、かつ耐摩耗性にもすぐれた炭化タングステン（以
下、ＷＣで示す）基超硬合金に関するものである。
し、かつ耐摩耗性にもすぐれた炭化タングステン（以
下、ＷＣで示す）基超硬合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特公昭６２−５６２２４号
公報に記載される通り、重量％で（以下、％は重量％を
示す）、いずれも結合相形成成分として、Ｃｏおよび／
またはＮｉ：５〜２０％、炭化バナジウム（以下、ＶＣ
で示す）：０．１〜２％、炭化クロム（以下、Ｃｒ3 Ｃ
2 で示す）：０．１〜２％、硬質相形成成分としての炭
化タングステン（以下、ＷＣで示す）：残り、からなる
配合組成の焼結体からなると共に、前記焼結体を構成す
る硬質相の平均粒径が０．７μｍ以下であるＷＣ基超硬
合金が知られ、これらのＷＣ基超硬合金が各種の切削工
具や圧延ロールなどの耐摩工具などとして適用されるこ
とも知られている。また、上記のＷＣ基超硬合金は、Ｖ
ＣおよびＣｒ3 Ｃ2 が素地に固溶して硬質相形成成分と
してのＷＣの成長を著しく抑制し、これの平均粒径を
０．７μｍ以下に微細化することによりすぐれた耐摩耗
性を具備せしめたものであることも知られている。
公報に記載される通り、重量％で（以下、％は重量％を
示す）、いずれも結合相形成成分として、Ｃｏおよび／
またはＮｉ：５〜２０％、炭化バナジウム（以下、ＶＣ
で示す）：０．１〜２％、炭化クロム（以下、Ｃｒ3 Ｃ
2 で示す）：０．１〜２％、硬質相形成成分としての炭
化タングステン（以下、ＷＣで示す）：残り、からなる
配合組成の焼結体からなると共に、前記焼結体を構成す
る硬質相の平均粒径が０．７μｍ以下であるＷＣ基超硬
合金が知られ、これらのＷＣ基超硬合金が各種の切削工
具や圧延ロールなどの耐摩工具などとして適用されるこ
とも知られている。また、上記のＷＣ基超硬合金は、Ｖ
ＣおよびＣｒ3 Ｃ2 が素地に固溶して硬質相形成成分と
してのＷＣの成長を著しく抑制し、これの平均粒径を
０．７μｍ以下に微細化することによりすぐれた耐摩耗
性を具備せしめたものであることも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
や塑性加工などの省力化および省エネ化に対する要求は
強く、これに伴ない、これらの加工に際しては、切削加
工であれば高速切削や高送りおよび高切込みなどの重切
削が行なわれ、また塑性加工であれば高速圧延や高圧下
圧延などが行なわれる傾向にあり、したがってこれらの
加工に用いられる切削工具や耐摩工具などは苛酷な条件
下で実用に供されることになるが、これを構成する上記
の従来ＷＣ基超硬合金はじめ、その他のＷＣ基超硬合金
は靭性が不十分であるために、実用に際しては割れや欠
けなどが発生し易く、相対的に短かい使用寿命しか示さ
れないのが現状である。
や塑性加工などの省力化および省エネ化に対する要求は
強く、これに伴ない、これらの加工に際しては、切削加
工であれば高速切削や高送りおよび高切込みなどの重切
削が行なわれ、また塑性加工であれば高速圧延や高圧下
圧延などが行なわれる傾向にあり、したがってこれらの
加工に用いられる切削工具や耐摩工具などは苛酷な条件
下で実用に供されることになるが、これを構成する上記
の従来ＷＣ基超硬合金はじめ、その他のＷＣ基超硬合金
は靭性が不十分であるために、実用に際しては割れや欠
けなどが発生し易く、相対的に短かい使用寿命しか示さ
れないのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、ＷＣを主体とする硬質相の平均
粒径が０．７μｍ以下であることによってすぐれた耐摩
耗性を有する上記の従来ＷＣ基超硬合金に着目し、これ
に高靭性を付与すべく研究を行なった結果、焼結に際し
て、焼結温度への昇温途中における１１００〜１２００
℃の液相出現温度以下の温度に所定時間保持（昇温時保
持処理）すると共に、従来焼結温度である１３５０〜１
４００℃に比して相対的に低いが液相出現温度以上であ
る１２５０〜１３００℃を焼結温度とし、さらに前記焼
結温度より高温の１４５０〜１５００℃に加熱保持（高
温加熱処理）し、炉冷する焼結を行なうと、得られたＷ
Ｃ基超硬合金は、上記昇温時保持処理で、従来ＷＣ基超
硬合金では、図２に透過電子顕微鏡による１０万倍の組
織模写図で例示されるように、１×１０12cm-2以上の転
位密度を示していたものが、図１の同組織模写図で例示
されるように１×１０8 cm-2以下の転位密度となり、ま
た上記高温加熱処理によって、ＷＣを主体とする硬質相
が、焼結温度を上記の通り低温としたことと相まって、
図２に示されるように表面が曲面の集合体形状を呈して
いたものが、自形発達して図１に示される通り表面が平
面の集合体形状をもつようになり、このように硬質相の
転位密度が低く、かつその表面形状が平面集合体のＷＣ
基超硬合金は、すぐれた耐摩耗性と共に、きわめてすぐ
れた靭性を具備するようになるとい研究結果を得たので
ある。
上述のような観点から、ＷＣを主体とする硬質相の平均
粒径が０．７μｍ以下であることによってすぐれた耐摩
耗性を有する上記の従来ＷＣ基超硬合金に着目し、これ
に高靭性を付与すべく研究を行なった結果、焼結に際し
て、焼結温度への昇温途中における１１００〜１２００
℃の液相出現温度以下の温度に所定時間保持（昇温時保
持処理）すると共に、従来焼結温度である１３５０〜１
４００℃に比して相対的に低いが液相出現温度以上であ
る１２５０〜１３００℃を焼結温度とし、さらに前記焼
結温度より高温の１４５０〜１５００℃に加熱保持（高
温加熱処理）し、炉冷する焼結を行なうと、得られたＷ
Ｃ基超硬合金は、上記昇温時保持処理で、従来ＷＣ基超
硬合金では、図２に透過電子顕微鏡による１０万倍の組
織模写図で例示されるように、１×１０12cm-2以上の転
位密度を示していたものが、図１の同組織模写図で例示
されるように１×１０8 cm-2以下の転位密度となり、ま
た上記高温加熱処理によって、ＷＣを主体とする硬質相
が、焼結温度を上記の通り低温としたことと相まって、
図２に示されるように表面が曲面の集合体形状を呈して
いたものが、自形発達して図１に示される通り表面が平
面の集合体形状をもつようになり、このように硬質相の
転位密度が低く、かつその表面形状が平面集合体のＷＣ
基超硬合金は、すぐれた耐摩耗性と共に、きわめてすぐ
れた靭性を具備するようになるとい研究結果を得たので
ある。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、いずれも結合相形成成分とし
て、Ｃｏおよび／またはＮｉ：５〜２０％、ＶＣ：０．
１〜２％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．１〜２％、硬質相形成成分
としてのＷＣ：残り、からなる配合組成の焼結体からな
ると共に、前記焼結体を構成する硬質相が、（ａ）
０．７μｍ以下の平均粒径、（ｂ） 平面集合体表面、
（ｃ） １×１０8 cm-2以下の転位密度、 以上（ａ）〜（ｃ）を有する、靭性のすぐれた耐摩耗性
ＷＣ基超硬合金に特徴を有するものである。
なされたものであって、いずれも結合相形成成分とし
て、Ｃｏおよび／またはＮｉ：５〜２０％、ＶＣ：０．
１〜２％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．１〜２％、硬質相形成成分
としてのＷＣ：残り、からなる配合組成の焼結体からな
ると共に、前記焼結体を構成する硬質相が、（ａ）
０．７μｍ以下の平均粒径、（ｂ） 平面集合体表面、
（ｃ） １×１０8 cm-2以下の転位密度、 以上（ａ）〜（ｃ）を有する、靭性のすぐれた耐摩耗性
ＷＣ基超硬合金に特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明のＷＣ基超硬合金におい
て、組成、並びに硬質相の平均粒径および転位密度を上
記の通りに限定した理由を説明する。 （１） 組成 （ａ） ＣｏおよびＮｉ これらの成分には、焼結性を向上させ、もって合金強度
を向上させる作用があるが、その割合が５％未満では所
望の強度を確保することができず、一方その割合が２０
％を越えると硬さが急激に低下し、耐摩耗性の低下が避
けられないことから、その割合を５〜２０％、望ましく
は９〜１３％と定めた。
て、組成、並びに硬質相の平均粒径および転位密度を上
記の通りに限定した理由を説明する。 （１） 組成 （ａ） ＣｏおよびＮｉ これらの成分には、焼結性を向上させ、もって合金強度
を向上させる作用があるが、その割合が５％未満では所
望の強度を確保することができず、一方その割合が２０
％を越えると硬さが急激に低下し、耐摩耗性の低下が避
けられないことから、その割合を５〜２０％、望ましく
は９〜１３％と定めた。
【０００７】（ｂ） ＶＣおよびＣｒ3 Ｃ2 これらの成分は、いずれも結合相形成成分であるＣｏお
よびＮｉに固溶し、共存した状態でＷＣを主体とする硬
質相の粒成長を著しく抑制し、その平均粒径を０．７μ
ｍ以下に微細化し、もって耐摩耗性を向上させる作用を
もつが、その割合がそれぞれＶＣ：０．１％未満および
Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．１％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方その割合がそれぞれＶＣ：２％およびＣ
ｒ3 Ｃ2：２％を越えると結合相中への完全固溶が困難
になり、靭性が低下するようになることから、その割合
をＶＣ：０．１〜２％、望ましくは０．４〜０．９％、
Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．１〜２％、望ましくは０．５〜１％と
定めた。
よびＮｉに固溶し、共存した状態でＷＣを主体とする硬
質相の粒成長を著しく抑制し、その平均粒径を０．７μ
ｍ以下に微細化し、もって耐摩耗性を向上させる作用を
もつが、その割合がそれぞれＶＣ：０．１％未満および
Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．１％未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方その割合がそれぞれＶＣ：２％およびＣ
ｒ3 Ｃ2：２％を越えると結合相中への完全固溶が困難
になり、靭性が低下するようになることから、その割合
をＶＣ：０．１〜２％、望ましくは０．４〜０．９％、
Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．１〜２％、望ましくは０．５〜１％と
定めた。
【０００８】（２） 硬質相の平均粒径 すぐれた耐摩耗性を確保するためには、硬質相を平均粒
径で０．７μｍ以下に微細化する必要があることから定
めたものである。
径で０．７μｍ以下に微細化する必要があることから定
めたものである。
【０００９】（３） 硬質相の転位密度 上記の通り、従来のＷＣ基超硬合金では、硬質相に転位
密度で１×１０12cm-2以上の多くの転位が存在すること
で所望の靭性を確保できないが、これを１×１０8 cm2
以下の転位密度にすると、硬質相表面の平面集合体形状
と相まってすぐれた靭性をもつようになるという理由に
もとづくものである。
密度で１×１０12cm-2以上の多くの転位が存在すること
で所望の靭性を確保できないが、これを１×１０8 cm2
以下の転位密度にすると、硬質相表面の平面集合体形状
と相まってすぐれた靭性をもつようになるという理由に
もとづくものである。
【００１０】
【実施例】つぎに、この発明のＷＣ基超硬合金を実施例
により具体的に説明する。原料粉末として、０．１〜
０．６μｍの範囲内の所定の平均粒径を有する各種のＷ
Ｃ粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、同２．３μｍのＣｒ
3 Ｃ2 粉末、同１．３μｍのＣｏ粉末、および同１．５
μｍのＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表
１に示される配合組成に配合し、湿式ボールミルで７２
時間混合し、減圧乾燥した後、１ton ／cm2 の圧力で圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を、真空中、表１に示
される条件で焼結（冷却は炉冷）することにより本発明
超硬合金１〜５を製造した。また、比較の目的で、表１
に示される通り昇温時保持処理および高温加熱処理を行
なわず、相対的に焼結温度を高くした条件で焼結を行な
う以外は同一の条件で従来超硬合金１〜５をそれぞれ製
造した。
により具体的に説明する。原料粉末として、０．１〜
０．６μｍの範囲内の所定の平均粒径を有する各種のＷ
Ｃ粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、同２．３μｍのＣｒ
3 Ｃ2 粉末、同１．３μｍのＣｏ粉末、および同１．５
μｍのＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表
１に示される配合組成に配合し、湿式ボールミルで７２
時間混合し、減圧乾燥した後、１ton ／cm2 の圧力で圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を、真空中、表１に示
される条件で焼結（冷却は炉冷）することにより本発明
超硬合金１〜５を製造した。また、比較の目的で、表１
に示される通り昇温時保持処理および高温加熱処理を行
なわず、相対的に焼結温度を高くした条件で焼結を行な
う以外は同一の条件で従来超硬合金１〜５をそれぞれ製
造した。
【００１１】この結果得られた各種の超硬合金につい
て、ビッカース硬さ、破壊靭性値、およびＷＣを主体と
する硬質相の平均粒径を測定した。また転位密度は、透
過電子顕微鏡によって倍率：１０万倍で組織を撮影し、
この組織写真における１２cm×１２cmの枠内に存在する
硬質相の総面積を画像解析装置により求め、さらに硬質
相内に存在するすべての転位線の本数を数え、硬質相の
単位面積当りの転位線本数を算出することにより求め
た。また、この場合、硬質相の結合相との界面を観察
し、それがすべて直線状であれば、硬質相の表面が平面
集合体形状をもつと判断した。これらの結果を表２に示
した。
て、ビッカース硬さ、破壊靭性値、およびＷＣを主体と
する硬質相の平均粒径を測定した。また転位密度は、透
過電子顕微鏡によって倍率：１０万倍で組織を撮影し、
この組織写真における１２cm×１２cmの枠内に存在する
硬質相の総面積を画像解析装置により求め、さらに硬質
相内に存在するすべての転位線の本数を数え、硬質相の
単位面積当りの転位線本数を算出することにより求め
た。また、この場合、硬質相の結合相との界面を観察
し、それがすべて直線状であれば、硬質相の表面が平面
集合体形状をもつと判断した。これらの結果を表２に示
した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【発明の効果】表２に示される結果から、本発明超硬合
金１〜５は、硬質相の平均粒径が従来超硬合金１〜５と
ほぼ同等の０．７μｍ以下の値を示し、これは硬さにも
現われており、一方硬質相の表面形状と転位密度に関し
て、両者は著しく相異し、この相異が破壊靭性値の相異
として現われ、硬質相の表面形状がいずれも平面集合体
で、かつ１×１０8 cm-2以下の低い転位密度を有する本
発明超硬合金１〜５が、同表面形状が曲面集合体で、１
×１０12cm-2以上の高い転位密度を有する従来超硬合金
１〜５に比して一段とすぐれた靭性をもつことが明らか
である。上述のように、この発明のＷＣ基超硬合金はす
ぐれた靭性を有し、かつ耐摩耗性にもすぐれているの
で、スローアウェイチップやドリル、さらにエンドミル
などの各種切削工具や、圧延ロールやダイスなどの耐摩
工具として用いた場合に、苛酷な条件下での実用でも長
期に亘ってすぐれた性能を発揮するのである。
金１〜５は、硬質相の平均粒径が従来超硬合金１〜５と
ほぼ同等の０．７μｍ以下の値を示し、これは硬さにも
現われており、一方硬質相の表面形状と転位密度に関し
て、両者は著しく相異し、この相異が破壊靭性値の相異
として現われ、硬質相の表面形状がいずれも平面集合体
で、かつ１×１０8 cm-2以下の低い転位密度を有する本
発明超硬合金１〜５が、同表面形状が曲面集合体で、１
×１０12cm-2以上の高い転位密度を有する従来超硬合金
１〜５に比して一段とすぐれた靭性をもつことが明らか
である。上述のように、この発明のＷＣ基超硬合金はす
ぐれた靭性を有し、かつ耐摩耗性にもすぐれているの
で、スローアウェイチップやドリル、さらにエンドミル
などの各種切削工具や、圧延ロールやダイスなどの耐摩
工具として用いた場合に、苛酷な条件下での実用でも長
期に亘ってすぐれた性能を発揮するのである。
【図１】この発明のＷＣ基超硬合金の透過電子顕微鏡に
よる組織模写図（倍率：１０万倍）である。
よる組織模写図（倍率：１０万倍）である。
【図２】従来ＷＣ基超硬合金の透過電子顕微鏡による組
織模写図（倍率：１０万倍）である。
織模写図（倍率：１０万倍）である。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、いずれも結合相形成成分とし
て、 Ｃｏおよび／またはＮｉ：５〜２０％、 炭化バナジウム：０．１〜２％、 炭化クロム：０．１〜２％、 硬質相形成成分としての炭化タングステン：残り、から
なる配合組成の焼結体からなると共に、前記焼結体を構
成する硬質相が、 （ａ） ０．７μｍ以下の平均粒径、 （ｂ） 平面集合体表面、 （ｃ） １×１０8 cm-2以下の転位密度、 以上（ａ）〜（ｃ）を有することを特徴とする、すぐれ
た靭性を有する耐摩耗性炭化タングステン基超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7081697A JPH08253836A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | すぐれた靭性を有する耐摩耗性炭化タングステン基超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7081697A JPH08253836A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | すぐれた靭性を有する耐摩耗性炭化タングステン基超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08253836A true JPH08253836A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13753574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7081697A Withdrawn JPH08253836A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | すぐれた靭性を有する耐摩耗性炭化タングステン基超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08253836A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998027241A1 (en) * | 1996-12-16 | 1998-06-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cemented carbide, process for the production thereof, and cemented carbide tools |
| US6413293B1 (en) | 1997-09-05 | 2002-07-02 | Sandvik Ab | Method of making ultrafine wc-co alloys |
| US20130287625A1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-10-31 | Fuji Die Co., Ltd. | ULTRA-FINE CEMENTED CARBIDE Ni BINDER PHASE AND TOOL USING THE SAME |
| CN114574727A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-06-03 | 自贡中兴耐磨新材料有限公司 | 铬钒钨复式碳化物强韧化WC-Ni硬质合金的制备方法 |
-
1995
- 1995-03-14 JP JP7081697A patent/JPH08253836A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998027241A1 (en) * | 1996-12-16 | 1998-06-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cemented carbide, process for the production thereof, and cemented carbide tools |
| US6299658B1 (en) | 1996-12-16 | 2001-10-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cemented carbide, manufacturing method thereof and cemented carbide tool |
| EP0913489A4 (en) * | 1996-12-16 | 2006-05-17 | Sumitomo Electric Industries | FRITTE CARBIDE, PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF, AND FRITTE CARBIDE TOOLS |
| US6413293B1 (en) | 1997-09-05 | 2002-07-02 | Sandvik Ab | Method of making ultrafine wc-co alloys |
| US20130287625A1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-10-31 | Fuji Die Co., Ltd. | ULTRA-FINE CEMENTED CARBIDE Ni BINDER PHASE AND TOOL USING THE SAME |
| CN114574727A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-06-03 | 自贡中兴耐磨新材料有限公司 | 铬钒钨复式碳化物强韧化WC-Ni硬质合金的制备方法 |
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