JPS5821023B2 - ネツカンコウグヨウチヨウコウシツゴウキン - Google Patents
ネツカンコウグヨウチヨウコウシツゴウキンInfo
- Publication number
- JPS5821023B2 JPS5821023B2 JP49128986A JP12898674A JPS5821023B2 JP S5821023 B2 JPS5821023 B2 JP S5821023B2 JP 49128986 A JP49128986 A JP 49128986A JP 12898674 A JP12898674 A JP 12898674A JP S5821023 B2 JPS5821023 B2 JP S5821023B2
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- JP
- Japan
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- alloy
- alloys
- thermal shock
- metal
- bonding metal
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は耐熱衝撃性および耐酸化性を有する熱間工具用
超硬質合金に関するものである。
超硬質合金に関するものである。
従来のＷＣを主成分とする金属炭火物を鉄族結合金属に
よって焼結した超硬質合金は、硬度および耐摩耗性に優
れるため工具用合金に広く使用されている。
よって焼結した超硬質合金は、硬度および耐摩耗性に優
れるため工具用合金に広く使用されている。
しかし従来の代表的なものであるＷＣ−Ｃｏ系超硬質合
金あるいはこれにＴｉＣまたはＴａＣを含有させた超硬
質合金は、合金を構成するＷＣとＣｏとの熱膨張率の差
が第１図に示す如く犬であるために、温度変化に対する
熱的歪を蓄積し、高温から急冷させた場合の熱衝撃によ
り所謂サーマルクラックを生じ易い欠点がある。
金あるいはこれにＴｉＣまたはＴａＣを含有させた超硬
質合金は、合金を構成するＷＣとＣｏとの熱膨張率の差
が第１図に示す如く犬であるために、温度変化に対する
熱的歪を蓄積し、高温から急冷させた場合の熱衝撃によ
り所謂サーマルクラックを生じ易い欠点がある。
また高温における酸化反応が著るしいため、熱間工具用
として使用することが困難であった。
として使用することが困難であった。
一方Ｗ Ｃ−Ｆｅ −Ｎｉ系超硬質合金についての研究
もかなり進んでおり、近年においては適切なＣ量の調整
によりＦｅ−２５％ Ｎｉの結合金属を使用したときに
最高の強度を得ることができるとされている。
もかなり進んでおり、近年においては適切なＣ量の調整
によりＦｅ−２５％ Ｎｉの結合金属を使用したときに
最高の強度を得ることができるとされている。
しかし結合金属中のＮｉ含有量が３０％未満のときには
、主成分であるＷＣと結合金属との熱膨張率の差が通常
の超硬質合金における結合金属であるｃｏと同程度若し
くは若干大である。
、主成分であるＷＣと結合金属との熱膨張率の差が通常
の超硬質合金における結合金属であるｃｏと同程度若し
くは若干大である。
従って上記の超硬質合金は、冷間強度は優れてはいるも
のの、熱衝撃が加わるような高温において使用する場合
には、耐酸化性の低いこととも相俟って熱間工具用合金
としては不適幽である。
のの、熱衝撃が加わるような高温において使用する場合
には、耐酸化性の低いこととも相俟って熱間工具用合金
としては不適幽である。
本発明は上記のような従来の超硬質合金に存する諸欠点
を解消し、急激な温度変化に対しても充分なる耐熱衝撃
性を有すると共に耐酸化性の犬なる熱間工具用超硬質合
金を提供することを目的とするものである。
を解消し、急激な温度変化に対しても充分なる耐熱衝撃
性を有すると共に耐酸化性の犬なる熱間工具用超硬質合
金を提供することを目的とするものである。
上記本発明の目的は次の如き要旨の２発明によって達成
される。
される。
第１発明の要旨とするところは、ＷＣを主成分としＴｉ
ＣおよびＴａＣを含有する金属炭化物と結合金属から成
る超硬質合金において、前記結合金属は重量比でＮｉ：
０．３〜０．７を含有するＦｅ −Ｎｉ合金であること
を特徴とする熱間工具用超硬質合金であり、第２発明は
上記第１発明と同一超硬質合金において、前記結合金属
は重量比でＮｉ：０．３〜０．７ 、 Ｃｏ ： ０．
０５〜０．２を含有するＦｅ −Ｎｉ−Ｃｏ合金である
ことを特徴とする熱間工具用超硬質合金である。
ＣおよびＴａＣを含有する金属炭化物と結合金属から成
る超硬質合金において、前記結合金属は重量比でＮｉ：
０．３〜０．７を含有するＦｅ −Ｎｉ合金であること
を特徴とする熱間工具用超硬質合金であり、第２発明は
上記第１発明と同一超硬質合金において、前記結合金属
は重量比でＮｉ：０．３〜０．７ 、 Ｃｏ ： ０．
０５〜０．２を含有するＦｅ −Ｎｉ−Ｃｏ合金である
ことを特徴とする熱間工具用超硬質合金である。
次に本発明における成分限定理由を記述とする。
Ｆｅ−Ｎｉ結合金属中のＮｉ含有比が０．３未満である
と高温における耐酸化性を附与することができず、また
０、７を越えると結合金属とＷＣとの熱膨張率の差が大
となり、耐熱衝撃性を附与することができないため、結
合金属中のＮｉ含有比を０．３〜０．７とした。
と高温における耐酸化性を附与することができず、また
０、７を越えると結合金属とＷＣとの熱膨張率の差が大
となり、耐熱衝撃性を附与することができないため、結
合金属中のＮｉ含有比を０．３〜０．７とした。
またＣｏの含有により熱膨張曲線における屈折畳）点す
なわち第１図におけるＰ点が高温側に移動するためＷＣ
と結合金属との熱膨張率の差を減少させるのに有効であ
るが、結合金属中のＣｏ含有比が０．２を越えると最小
熱膨張率の増加が大であり、耐熱衝撃性を低下させるた
め、Ｃｏ含有量は重量比で０．２以下とし、更にＣｏ含
有比が０．０５未満の場合にはＣｏ添加の効果がほとん
どなくなるので下限を０．０５とし重量比で０．０５〜
０．２の範囲とした。
なわち第１図におけるＰ点が高温側に移動するためＷＣ
と結合金属との熱膨張率の差を減少させるのに有効であ
るが、結合金属中のＣｏ含有比が０．２を越えると最小
熱膨張率の増加が大であり、耐熱衝撃性を低下させるた
め、Ｃｏ含有量は重量比で０．２以下とし、更にＣｏ含
有比が０．０５未満の場合にはＣｏ添加の効果がほとん
どなくなるので下限を０．０５とし重量比で０．０５〜
０．２の範囲とした。
以下本発明の実施例について詳述する。
実施例 １
第１表は本発明合金Ａ１〜Ａ３と比較合金ａ〜Ｃの合金
組成および熱衝撃試験結果を示す表である。
組成および熱衝撃試験結果を示す表である。
まず第１表に示すような６種の合金を、混合、成形、焼
結の各工程によって、３０φ×２０の試料を作成した。
結の各工程によって、３０φ×２０の試料を作成した。
合金試料は何れも正常相を呈していた。
次に試料の一部をラップ加工して、下記条件により熱衝
撃を与えた。
撃を与えた。
加熱方法：ソルトバス
加熱温度：５００℃または７００℃
加熱時間：６０秒
冷却水温度：１８℃
各合金について４個宛夫々５回加熱冷却を繰返して熱衝
撃を加え、ラップ面を肉眼にて観察した結果を第１表に
記載しである。
撃を加え、ラップ面を肉眼にて観察した結果を第１表に
記載しである。
表中の数字は各加熱温度による熱衝撃を加えた際のクラ
ック発生のない試料数である。
ック発生のない試料数である。
なお第１表中の添加Ｃとは合金製造上焼結時に脱カーボ
ンされる量に見合う量を事前に添加するＣ量で牟る。
ンされる量に見合う量を事前に添加するＣ量で牟る。
この表より従来のＷＣ−Ｃｏ系合金すなわち合金ａに比
較して、結合金属をＦｅ−Ｎｉとしたものが耐熱衝撃性
の良好であることがわかり、特に高温度において顕著な
差があることがわかる。
較して、結合金属をＦｅ−Ｎｉとしたものが耐熱衝撃性
の良好であることがわかり、特に高温度において顕著な
差があることがわかる。
これは結合金属の組織がオーステナイトを主とするもの
であり、ＭＳ点が常温以下であるため冷却速度が犬であ
る場合においてもマルテンサイト変態を生じなＧ、）た
めである。
であり、ＭＳ点が常温以下であるため冷却速度が犬であ
る場合においてもマルテンサイト変態を生じなＧ、）た
めである。
また７００℃における熱衝撃により発生したクラックの
発生状態を第２図ａ、ｂに示す。
発生状態を第２図ａ、ｂに示す。
第２図ａ、ｂは各々第１表における合金Ａおよびａに対
応するものであり、倍率１．５倍にて示しである。
応するものであり、倍率１．５倍にて示しである。
これによると本発明合金Ａにおけるものは、たとえクラ
ックが発生しても第２図ａに示す如く極めて浅いクラッ
クであるのに対し、同図すに示す比較合金ａにおいては
多数のしかも深いクラックが発生しており、両者間には
顕著な相違が認められる。
ックが発生しても第２図ａに示す如く極めて浅いクラッ
クであるのに対し、同図すに示す比較合金ａにおいては
多数のしかも深いクラックが発生しており、両者間には
顕著な相違が認められる。
第３図は上記７００℃における熱衝撃により発生したク
ラックとＮｉ ／ （Ｆｅ ＋Ｎｉ ）との関係を示す
図である。
ラックとＮｉ ／ （Ｆｅ ＋Ｎｉ ）との関係を示す
図である。
縦軸には試料１個当りの平均クラック長を示す。
同図において水平の直線ａは第１表における合金ａに対
するものであり、曲線Ａは合金Ａ１〜Ａ３ 、ｂおよび
Ｃに対するものである。
するものであり、曲線Ａは合金Ａ１〜Ａ３ 、ｂおよび
Ｃに対するものである。
すなわち従来のＷ Ｃ−Ｃｏ系合金に対し、結合金属を
Ｆｅ＋Ｎｉとした合金においては何れも平均クラック長
が低位にあり、Ｎｉ／ （Ｆｅ＋Ｎｉ）が０．５におい
て最小値を示していることがわかる。
Ｆｅ＋Ｎｉとした合金においては何れも平均クラック長
が低位にあり、Ｎｉ／ （Ｆｅ＋Ｎｉ）が０．５におい
て最小値を示していることがわかる。
これ蕾腎は前述の如く、ＷＣ−Ｃｏ系合金においてはＷ
ＣとＣｏとの熱膨張率の差が犬であるのに対し、ＷＣ−
Ｆｅ−Ｎｉ系合金においては第１図に示す如くＷＣとＦ
ｅ−Ｎｉとのそれが比較的小であることによるのである
。
ＣとＣｏとの熱膨張率の差が犬であるのに対し、ＷＣ−
Ｆｅ−Ｎｉ系合金においては第１図に示す如くＷＣとＦ
ｅ−Ｎｉとのそれが比較的小であることによるのである
。
実施例 ２
前記実施例１に示すような合金に、Ｃｏを含有させて試
料を作成し、熱衝撃試験を行なった。
料を作成し、熱衝撃試験を行なった。
合金組成の一部とその結果を第２表に示す。
試料作成および試験の各条件は前記実施例１におけるも
のと同一である。
のと同一である。
上記第２表より明らかであるように、結合金属中にＣｏ
を含有させることにより、７００℃における耐熱衝撃性
が改善されることが認められる。
を含有させることにより、７００℃における耐熱衝撃性
が改善されることが認められる。
前記実施例と同様、７００℃における熱衝撃により発生
したクラックとＮｉ ／ （ＦｅとＮｉ ）との関係を
第３図に示す。
したクラックとＮｉ ／ （ＦｅとＮｉ ）との関係を
第３図に示す。
同図中曲線Ｂ、Ｃ，Ｄおよびｄは夫々Ｃｏ ／ （Ｆｅ
＋Ｎｉ 十Ｃｏ ）が０．０５ 、０．１゜０．２およ
び０．３に対するものである。
＋Ｎｉ 十Ｃｏ ）が０．０５ 、０．１゜０．２およ
び０．３に対するものである。
第３図より明らかなようにＷＣ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金に更
にＣ。
にＣ。
を含有させることにより高温における耐熱衝撃性が向上
することがわかる。
することがわかる。
これは適量のＣｏの含有により、前記第１図に示す如く
、熱膨張曲線に神６おける屈折点Ｐが高温側に移動し、
ＷＣと結合金属との熱膨張率との差が減少するためであ
る。
、熱膨張曲線に神６おける屈折点Ｐが高温側に移動し、
ＷＣと結合金属との熱膨張率との差が減少するためであ
る。
而して第３図に示す如＜ Ｃｏ／ （Ｆｅ＋Ｎｉ ＋Ｃ
ｏ ）が０．３のものは最小平均クラック長が他の値の
ものより犬なる値を示し、あまりに多量に含有させるこ
とは逆効果の傾向あることを示す。
ｏ ）が０．３のものは最小平均クラック長が他の値の
ものより犬なる値を示し、あまりに多量に含有させるこ
とは逆効果の傾向あることを示す。
実施例 ３
第３表はＴａＣおよびＴｉＣを含有する合金の組成およ
び耐熱衝撃試験結果を示す表である。
び耐熱衝撃試験結果を示す表である。
試料作成および試験両条件共前記二実施例と同一である
。
。
一般にＷ Ｃ−Ｃｏ系超硬質合金中に数係のＴａＣ特に
ＴｉＣが含有されると、合金の耐熱衝撃性は著るしく低
下する。
ＴｉＣが含有されると、合金の耐熱衝撃性は著るしく低
下する。
第３表より明らかな如く、比較合金ｅにおいては、クラ
ックの発生しない試料数は皆無である。
ックの発生しない試料数は皆無である。
これに対して本発明合金においては７００℃の高温にお
いてもなおりラック発生のない試料が存在することから
考察すれば、結合金属中のＮ１またはＮｉとＣｏとの併
有により優れた耐熱衝撃性を有することがわかる。
いてもなおりラック発生のない試料が存在することから
考察すれば、結合金属中のＮ１またはＮｉとＣｏとの併
有により優れた耐熱衝撃性を有することがわかる。
実施例 ４
前記実施例中の数種の合金について、４×８×２．５の
試料を作成し、酸化試験を行なった結果を第４図に示す
。
試料を作成し、酸化試験を行なった結果を第４図に示す
。
試料を空気中において７５０℃に１時間保持した後の重
量増加量を縦軸にとり、Ｎｉ ／ （Ｆｅ ＋ Ｎｉ
）との関係を図示したものである。
量増加量を縦軸にとり、Ｎｉ ／ （Ｆｅ ＋ Ｎｉ
）との関係を図示したものである。
同図における水平直線ａ′は第１表における比較合金ａ
に対するものである。
に対するものである。
曲線は本発明のＷ Ｃ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金に対するもの
であり、Ｎｉ ／ （Ｆｅ ＋Ｎｉ ）が０．３以上で
あれば、従来のＷ Ｃ−Ｃｏ系合金に対して抜群の耐酸
化性を示すことがわかる。
であり、Ｎｉ ／ （Ｆｅ ＋Ｎｉ ）が０．３以上で
あれば、従来のＷ Ｃ−Ｃｏ系合金に対して抜群の耐酸
化性を示すことがわかる。
更にＣｏを含有させたＷ Ｃ−Ｆ ｅＮｉ−Ｃｏ系合金
にあっては、一段と優れた耐酸化性を示している（同図
点ＣおよびＤ）。
にあっては、一段と優れた耐酸化性を示している（同図
点ＣおよびＤ）。
第５図は応力−歪線図であり、同図中曲線Ｉおよび■は
各々従来合金ＷＣ−２０Ｃｏと本発明合金ＷＣ−２０（
Ｆｅ−Ｎｉ ） （Ｎｉ ／ （Ｆｅ十Ｎｉ ）＝０．
４５）とを示す。
各々従来合金ＷＣ−２０Ｃｏと本発明合金ＷＣ−２０（
Ｆｅ−Ｎｉ ） （Ｎｉ ／ （Ｆｅ十Ｎｉ ）＝０．
４５）とを示す。
図から明らかな如く、本発明合金における曲線■は、曲
線■と比較すると、同一応力に対して歪量が犬である。
線■と比較すると、同一応力に対して歪量が犬である。
すなわち全吸収エネルギーが犬である。
従って例えば冷間圧延ロール等の冷間用工具としても優
れた性質を有するのである。
れた性質を有するのである。
以上記述の如く本発明の熱間工具用超硬質合金は、超硬
質合金本来の特性たる硬度大なる特性を保持しつつ、耐
熱衝撃性および耐酸化性において従来のものより格段に
優れた特性を有するのみならず、安価に製造し得るため
熱間工具用材料として最適であり、工業上の効果甚大で
ある。
質合金本来の特性たる硬度大なる特性を保持しつつ、耐
熱衝撃性および耐酸化性において従来のものより格段に
優れた特性を有するのみならず、安価に製造し得るため
熱間工具用材料として最適であり、工業上の効果甚大で
ある。
第１図は合金の温度と伸び率との関係を示す同第２図ａ
、ｂは各々クラック発生状態を示す図、第３図は平均ク
ラック長とＮｉ ／ （Ｆｅ ＋Ｎｉ ）との関係を示
す図、第４図は酸化増加量とＮｉ／（Ｆｅ十Ｎｉ）との
関係を示す図、第５図は応力−歪線図である。
、ｂは各々クラック発生状態を示す図、第３図は平均ク
ラック長とＮｉ ／ （Ｆｅ ＋Ｎｉ ）との関係を示
す図、第４図は酸化増加量とＮｉ／（Ｆｅ十Ｎｉ）との
関係を示す図、第５図は応力−歪線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ｉ ＷＣを主成分きしＴｉＣおよびＴａＣを含有する
金属炭化物と結合金属からなる超硬質合金において、前
記結合金属は重量比でＮｉ ： ０．３〜０．７を含有
するＦｅ−Ｎｉ合金であることを特徴とする熱間工具用
超硬質合金。 ２ ＷＣを主成分としＴｉＣおよびＴａＣを含有する
金属炭化物と結合金属からなる超硬質合金において、前
記結合金属は重量比でＮｉ ： ０．３〜０．７゜Ｃ
ｏ ： ０．０５＝０．２を含有するＦｅ −Ｎｉ −
Ｃｏ 合金であることを特徴とする熱間工具用超硬質
合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49128986A JPS5821023B2 (ja) | 1974-11-11 | 1974-11-11 | ネツカンコウグヨウチヨウコウシツゴウキン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP49128986A JPS5821023B2 (ja) | 1974-11-11 | 1974-11-11 | ネツカンコウグヨウチヨウコウシツゴウキン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5155707A JPS5155707A (ja) | 1976-05-17 |
| JPS5821023B2 true JPS5821023B2 (ja) | 1983-04-26 |
Family
ID=14998286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49128986A Expired JPS5821023B2 (ja) | 1974-11-11 | 1974-11-11 | ネツカンコウグヨウチヨウコウシツゴウキン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5821023B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6235017U (ja) * | 1985-08-13 | 1987-03-02 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5237963B2 (ja) * | 1971-12-08 | 1977-09-26 | ||
| JPS4990612A (ja) * | 1972-12-29 | 1974-08-29 |
-
1974
- 1974-11-11 JP JP49128986A patent/JPS5821023B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6235017U (ja) * | 1985-08-13 | 1987-03-02 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5155707A (ja) | 1976-05-17 |
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