JPH0438829B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0438829B2 JPH0438829B2 JP14072488A JP14072488A JPH0438829B2 JP H0438829 B2 JPH0438829 B2 JP H0438829B2 JP 14072488 A JP14072488 A JP 14072488A JP 14072488 A JP14072488 A JP 14072488A JP H0438829 B2 JPH0438829 B2 JP H0438829B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capsule
- powder
- alloy
- diameter
- inner diameter
- 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
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
<産業上の利用分野>
この発明は、高炭素、コバルト基合金よりなる
部材の製造方法にかかり、特に粉末冶金技術を利
用して上記合金により所望形状の部材を成型する
方法に関する。
<従来の技術>
C0.5〜5.0重量%及びCo40重量%以上を基本と
し、これをCr、Ni、W、Mo、V、Nb、Ti、Fe
などの各種成分を適宜添加してなる高炭素、コバ
ルト基合金は、高温硬さ、耐摩耗性及び耐食性が
何れも優れているため、苛酷な用途の材料として
注目されている。
しかし、この種の材料は、変形抵抗が大きく靭
性に乏しいので、塑性加工が不可能とされてい
た。そのため、従来は、肉盛りや溶射などの溶着
方法や、鋳造方法によつて所望の部材を製造して
いた。
<発明が解決しようとする課題>
一般に、溶着や鋳造による製造方法では、溶融
物が凝固したままの状態のものしか得られないの
で、凝固時の内部欠陥が内在したり、組織が不均
一になつたりして、当該金属が保有する性質を十
分発揮させることができない。特に高炭素、コバ
ルト基合金は、凝固時に共晶炭化物が粗大凝集
し、かつマトリクス中に不均一に分散するほか、
空孔等の内部欠陥が混在し易いために、合金の持
つ耐摩耗性、耐食性、高温硬さなどの品質特性
が、ともに非常に低くなる。
これに加え、溶着方法では、内径70mm以下の比
較的細い管や長さ1m以上の比較的長い管の内面
溶着が極めて困難なことに加えて、その作業能率
が低く、鋳造法では薄肉管の製造ができないな
ど、製品の形態が厳しく制約される。
この発明は、上述の溶融、凝固による製品の品
質上の問題点を解決し、かつ、製造される製品の
形態による制約を緩和し、生産性を高めようとす
るものである。
<課題を解決するための手段>
この発明では、先ず、炭素0.5〜5.0重量%及び
コバルト40重量%以上を基本成分とする合金を粉
末化する。次いで、この合金粉末を金属カプセル
に充填して封止し、その後に加熱してカプセル内
の合金粉末を予備焼結させる。そして、これを誘
導加熱により更に昇温させ、熱間押出機に装填し
て押出しによる塑性加工を加える。
ここで、炭素0.5〜5.0重量%及びコバルト40重
量%以上の組成は、周知の高炭素、コバルト基合
金の組成に準拠するものであり、やはり周知のよ
うにCr、Ni、W、Mo、V、Nb、Ti、Fe等の成
分を、適宜選択して添加する。
粉末化の方法としては、炭化物が微細で均一に
分散し、マトリクスの結晶粒も微細化するよう
に、急冷を伴うアトマイズ法が適当であり、特に
カプセル内での充填率を高める上で、球状粉末が
得られるガスアトマイズ法が最適である。その粒
径は、カプセル内での充填率を高め、加熱を容易
にするために、約1000μ以下の各種のものを混在
させるのが望ましい。
カプセルとしては、軟鋼、不錆鋼を始め、加工
性が悪くない金属であれば使用できる。製品が高
炭素、コバルト基合金のみからなる棒または管の
場合は、円筒形または2重円筒形の薄肉のカプセ
ルを用いる。製品が高炭素、コバルト基合金と通
常の金属とのクラツド材である場合は、カプセル
壁の一部または中子に、クラツド材を構成させる
ための金属を適当な厚さにして使用する。
粉末原料をカプセルに充填したならば、カプセ
ルを封止し、必要に応じ内部を排気する。熱間押
出は、カプセル内の粉末原料が1150〜1200℃にな
るように加熱した上で実施する。その際に、粉末
原料が適温に長時間置かれると、炭化物や結晶粒
が粗大化するので、昇温及び押出加工は出来るだ
け速やかに行わなければならない。
原料粉末の昇温を助けるため、カプセルへ充填
した後に、冷間静水圧プレスを行うのが望まし
い。これを行うことにより、粉末の充填密度は、
60〜65%から65〜70%に上昇し、予備焼結のため
の熱伝導度が向上する。
カプセル内の原料粉末を押出温度にまで急速に
加熱するには、誘導加熱が最良である。しかし、
粉末原料は、充填密度が上述のように高められて
いても、誘導電流が流れにくい。よつて、誘導加
熱に先立つて、カプセルを700℃以上に加熱して、
内部の粉末を予備焼結させる必要がある。
カプセルが、誘導加熱によつて所定温度に達し
たら、速やかに全面にガラス潤滑剤を付着させ、
熱間押出機に装填して加工する。
<作用>
カプセルに充填された粉末原料は、必要に応じ
冷間静水圧プレスにより圧縮されて充填密度が高
められ、予備焼結によつて誘導電流が流れ易くな
り、誘導加熱により速やかに加工温度に昇温し、
熱間押出加工を受ける。
このように、昇温から熱間押出加工までの過程
が極めて迅速に進行する結果、合金を構成する炭
化物やマトリクスの結晶粒の成長が抑えられる。
そのために、従来塑性加工が不可能視されていた
高炭素、コバルト基合金でも、熱間押出加工が可
能になる。
<実施例>
第1図に示すように、円筒状金属カプセル1内
に高炭素、コバルト基合金粉末2を充填し、これ
を熱間押出加工するときは、カプセル1に由来す
る薄い金属層を被つた合金の棒が得られる。金属
の被層を研削等によつて除去して使用する。
第2図に示すように、外筒3及び内筒4よりな
る2重筒状カプセルの内外筒間に合金粉末5を充
填し、これを熱間押出加工するときは、内外面に
薄い金属層を被つた合金管が得られる。必要に応
じ、内面、外面または両面の金属被層を除去して
使用する。
第3図に示すように、適当な金属よりなる中子
6を有する円筒状金属カプセル7内に、合金粉末
8を充填し、これを熱間押出加工するときは、外
面に薄い金属層を被つたクラツド棒が得られる。
外面の金属被層を除去して使用するが、内部の金
属芯によつて補強されて、高い機械強度を得るこ
とができる。
第4図に示すように、薄肉の外筒9の厚肉の内
筒10とよりなる2重筒状金属カプセルの内外筒
間に合金粉末11を充填し、これを熱間押出加工
するときは、外面に薄い金属層を被つたクラツド
管が得られる。外面の金属被層を除去して使用す
るが、内筒10に由来する金属層によつて補強さ
れて、高い機械強度を得ることができる。
第5図に示すように、厚肉の外筒12と薄肉の
内筒13とよりなる2重筒状金属カプセルの内外
筒間に合金粉末14を充填し、これを熱間押出加
工するときは、内面に薄い金属層が付着したクラ
ツド管が得られる。内面の金属被層を除去して使
用するが、外筒12に由来する金属層によつて補
強されて、高い機械強度を得ることができる。
第6図に示すように、適当な金属よりなる同径
の円柱形中子15,16を有する厚肉の金属カプ
セル17内に合金粉末18を充填し、これを熱間
押出加工する。その押出品の中子15,16に由
来する芯を機械加工によつて除去し、生じた孔面
を仕上加工するときは、第7図に示すように、合
金部分19にだるま形の孔20を有し、外側が補
強金属円筒21によつて包まれた、2軸エクスト
ルーダ用外囲器を得ることができる。
次に、各種の組成の高炭素、コバルト基合金に
この発明を実施した実施例の性状を説明する。
実施例1及び比較例
カプセルとして第4図示の構造のものを用い、
内部に第1表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末(平均粒径150μ)を充填した。なお、カプ
セルの諸元は次の通りである。
全長 400mm
外筒 外径151mm、内径147mm、材質S20C
内筒 外径74mm、内径40mm、材質STBA24
粉末充填率 62%
上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は、次の通りである。
全長 400mm
外筒 外径149mm、内径145mm
内筒 外径74mm、内径40mm
粉末充填率 65%
これを、雰囲気炉で800℃に加熱した後1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機に装填して、押出加工を行つた。製品の
寸法は、表面の金属被層込みで、次の通りであ
る。
外径58mm、境界部径42mm、内径34mm、長さ3.7
m
第1表に示すように、実施例1と事実上同組成
の合金で、比較例1A、1B及び1Cを製造した。比
較例1Aは、平均粒径150μのガスアトマイズ合金
粉末を1150℃、1000Kg/cm2で熱間プレス加工によ
り成型し、比較例1Bは鋳造材であり、比較例1C
は溶射材である。
<Industrial Application Field> The present invention relates to a method of manufacturing a member made of a high carbon, cobalt-based alloy, and particularly to a method of molding a member of a desired shape from the alloy using powder metallurgy technology. <Conventional technology> Based on 0.5 to 5.0% by weight of C and 40% by weight or more of Co, this is combined with Cr, Ni, W, Mo, V, Nb, Ti, Fe.
High-carbon, cobalt-based alloys prepared by appropriately adding various components such as 1-2-2-3 are attracting attention as materials for severe applications because they have excellent high-temperature hardness, wear resistance, and corrosion resistance. However, this type of material has high deformation resistance and poor toughness, so it has been thought that plastic working is impossible. Therefore, conventionally, desired members have been manufactured by welding methods such as overlaying or thermal spraying, or by casting methods. <Problems to be Solved by the Invention> In general, manufacturing methods such as welding and casting can only produce products in a state where the molten material remains solidified, so internal defects may be present during solidification or the structure may be non-uniform. As a result, the properties of the metal cannot be fully demonstrated. In particular, in high-carbon, cobalt-based alloys, eutectic carbides coarsely aggregate during solidification and are unevenly dispersed in the matrix.
Since internal defects such as pores are likely to coexist, the quality characteristics of the alloy, such as wear resistance, corrosion resistance, and high temperature hardness, are all extremely low. In addition, with the welding method, it is extremely difficult to weld the inner surface of relatively thin pipes with an inner diameter of 70 mm or less or relatively long pipes with a length of 1 m or more, and the work efficiency is low, and the casting method is difficult to weld the inner surface of relatively thin pipes with an inner diameter of 70 mm or less or relatively long pipes with a length of 1 m or more. The form of the product is severely restricted, such as not being able to manufacture it. This invention aims to solve the above-mentioned quality problems of products caused by melting and solidification, alleviate constraints imposed by the form of manufactured products, and increase productivity. <Means for Solving the Problems> In the present invention, first, an alloy whose basic components are 0.5 to 5.0% by weight of carbon and 40% by weight or more of cobalt is powdered. Next, this alloy powder is filled into a metal capsule and sealed, and then heated to pre-sinter the alloy powder inside the capsule. Then, this is further heated by induction heating, loaded into a hot extruder, and subjected to plastic working by extrusion. Here, the composition of 0.5 to 5.0% by weight of carbon and 40% by weight or more of cobalt is based on the composition of well-known high carbon, cobalt-based alloys, and as is also well-known, Cr, Ni, W, Mo, V , Nb, Ti, Fe, and other components are appropriately selected and added. As a powdering method, an atomization method that involves rapid cooling is appropriate so that the carbide is finely and uniformly dispersed and the crystal grains of the matrix are also made fine. The gas atomization method that produces powder is optimal. In order to increase the filling rate in the capsule and facilitate heating, it is desirable to mix various types of particles with a particle size of about 1000 μm or less. As the capsule, any metal that is easy to work with, including mild steel and rust-free steel, can be used. If the product is a rod or tube consisting solely of high carbon, cobalt-based alloys, a cylindrical or double cylindrical thin-walled capsule is used. If the product is a cladding material of a high carbon, cobalt-based alloy and an ordinary metal, the appropriate thickness of the metal used to form the cladding material is used as part of the capsule wall or in the core. Once the powder raw material is filled into the capsule, the capsule is sealed and the inside is evacuated if necessary. Hot extrusion is carried out after heating the powder raw material in the capsule to 1150 to 1200°C. At this time, if the powder raw material is left at an appropriate temperature for a long time, the carbides and crystal grains will become coarse, so heating and extrusion processing must be carried out as quickly as possible. In order to help raise the temperature of the raw material powder, it is desirable to perform cold isostatic pressing after filling it into capsules. By doing this, the packing density of the powder is
Increases from 60-65% to 65-70%, improving thermal conductivity for pre-sintering. Induction heating is the best way to rapidly heat the raw powder inside the capsule to the extrusion temperature. but,
In powder raw materials, even if the packing density is increased as described above, induced current does not easily flow therein. Therefore, prior to induction heating, the capsules are heated to over 700℃,
It is necessary to pre-sinter the powder inside. Once the capsule reaches a certain temperature through induction heating, immediately apply glass lubricant to the entire surface.
Load into a hot extruder and process. <Function> The powder raw material filled into the capsule is compressed by cold isostatic pressing as necessary to increase the packing density, the pre-sintering makes it easier for induced current to flow, and induction heating quickly lowers the processing temperature. The temperature is raised to
undergoes hot extrusion processing. In this way, the process from temperature elevation to hot extrusion progresses extremely quickly, and as a result, the growth of carbides and matrix grains constituting the alloy is suppressed.
For this reason, hot extrusion processing is now possible even for high carbon, cobalt-based alloys that were conventionally thought to be impossible to plastically work. <Example> As shown in FIG. 1, when a cylindrical metal capsule 1 is filled with high carbon, cobalt-based alloy powder 2 and hot extruded, a thin metal layer originating from the capsule 1 is A coated alloy bar is obtained. The metal coating is removed by grinding, etc. before use. As shown in FIG. 2, when filling an alloy powder 5 between the inner and outer cylinders of a double cylindrical capsule consisting of an outer cylinder 3 and an inner cylinder 4 and hot extruding it, a thin metal layer is formed on the inner and outer surfaces. An alloy tube is obtained. If necessary, remove the metal coating on the inner, outer, or both surfaces before use. As shown in FIG. 3, when a cylindrical metal capsule 7 having a core 6 made of a suitable metal is filled with alloy powder 8 and hot extruded, the outer surface is covered with a thin metal layer. You will get ivy clad rods.
Although it is used by removing the metal coating on the outer surface, it is reinforced by the inner metal core to achieve high mechanical strength. As shown in FIG. 4, when an alloy powder 11 is filled between the inner and outer cylinders of a double cylindrical metal capsule consisting of a thin outer cylinder 9 and a thick inner cylinder 10, and this is hot extruded, , a clad tube is obtained whose outer surface is covered with a thin metal layer. Although it is used after removing the metal coating on the outer surface, it is reinforced by the metal layer originating from the inner cylinder 10, so that high mechanical strength can be obtained. As shown in FIG. 5, when an alloy powder 14 is filled between the inner and outer cylinders of a double-cylindrical metal capsule consisting of a thick-walled outer cylinder 12 and a thin-walled inner cylinder 13, and this is hot-extruded, , a clad tube with a thin metal layer adhered to its inner surface is obtained. Although it is used after removing the metal coating on the inner surface, it is reinforced by the metal layer originating from the outer cylinder 12, so that high mechanical strength can be obtained. As shown in FIG. 6, an alloy powder 18 is filled into a thick metal capsule 17 having cylindrical cores 15 and 16 of the same diameter made of a suitable metal, and then hot extruded. When the cores originating from the cores 15 and 16 of the extruded product are removed by machining and the resulting hole surface is finished, as shown in FIG. It is possible to obtain an envelope for a twin-shaft extruder, which has the following structure and is surrounded by a reinforcing metal cylinder 21 on the outside. Next, the properties of examples in which the present invention was applied to high carbon, cobalt-based alloys of various compositions will be explained. Example 1 and Comparative Example Using a capsule having the structure shown in the fourth diagram,
The interior was filled with gas atomized powder (average particle size 150μ) of an alloy having the composition shown in Table 1. The specifications of the capsule are as follows. Total length: 400 mm Outer cylinder: outer diameter 151 mm, inner diameter: 147 mm, material: S20C Inner cylinder: outer diameter: 74 mm, inner diameter: 40 mm, material: STBA24 Powder filling rate: 62% The results of compressing the above capsule using a cold isostatic press are as follows. Total length 400mm Outer cylinder 149mm outer diameter, 145mm inner diameter Inner cylinder 74mm outer diameter, 40mm inner diameter Powder filling rate 65% This was heated to 800℃ in an atmosphere furnace and then heated to 1180℃.
The sample was heated by induction and loaded into a hot extruder having a cylinder with an inner diameter of 160 mm to carry out extrusion processing. The dimensions of the product, including the metal coating on the surface, are as follows. Outer diameter 58mm, border diameter 42mm, inner diameter 34mm, length 3.7
m As shown in Table 1, Comparative Examples 1A, 1B, and 1C were manufactured with alloys having virtually the same composition as Example 1. Comparative example 1A is a gas atomized alloy powder with an average particle size of 150μ and molded by hot pressing at 1150°C and 1000 kg/ cm2 , comparative example 1B is a cast material, and comparative example 1C is a cast material.
is a thermal spray material.
【表】
実施例1の製品の焼結合金部分は、第8図に示
すように、炭化物及びマトリクスの結晶粒が、余
り成長していない。これに対し、同様な原料粉末
を焼結したものであつても、比較例1Aの製品の
場合は、第9図に示すように、炭化物やマトリク
ス結晶粒が細長く成長している。更に、比較例
1B及び1Cの製品の場合は、それぞれ第10図及
び第11図に示すように、結晶粒子が著しく粗大
であることが判る。
次に、その硬さを比較すると、第1表のよう
に、粉末冶金法を採用している実施例1及び比較
例1Aの製品が格段と優れており、中でも実施例
1の方が勝つている。そして、高温における硬さ
の変化を調べてみると、第12図に示すように、
実施例1の製品が比較例1A、1B及び1Cの製品に
勝つている。
また、耐摩耗性の比較のために、大越式摩耗試
験機を用い、相手材としてSCM420を使用し、摩
擦距離400m、最終荷重6.3Kgで測定した結果は、
第13図に示すように、何れの摩擦速度において
も、実施例1の製品は比較例1A、1B及び1Cの製
品よりも格段と摩耗減量が少なかつた。
また、耐食性の比較のために、50℃の50%塩
酸、50℃の30%硫酸及び50℃の10%硝酸に浸漬
し、腐食減量を求めた結果を、それぞれ第14図
a,b及びcに示す。この結果から何れの条件に
おいても、実施例1の製品は比較例1A、1B及び
1Cの製品に較べて腐食による減量が少なかつた。
更に、脆性を比較するためのシヤルピー衝撃試験
を行つた結果でも、第15図に示すように実施例
1の製品は比較例1A、1B及び1Cの製品に較べて
優れた値を示しているが、材料の硬度を併せて考
慮するときは、実施例1の価値が極めて高いもの
であることが判る。なお、第15図中の符号は、
実施例または比較例の番号を示す。
実施例2及び比較例
カプセル及び中子として第6図示の構造のもの
を用い、内部に第2表に示す合金のガスアトマイ
ズ粉末(平均粒径150μ)を充填した。カプセル
の諸元は次の通りである。
全長 690mm
外筒 外径207.5mm、内径180mm、材質SUS304
中子 直径74mm×2本、材質SUS304
粉末充填率 63%
上記カプセルを、冷間静水圧プレスすることな
く、そのまま雰囲気炉で800℃に加熱し、これを
1180℃に誘導加熱し、内径215mmのシリンダを有
する熱間押出機に装填して、押出加工を行つた。
押出品の寸法は次の通りである。
外筒 外径115mm、内径90mm、長さ2.5m
中子 直径48mm×2本
第2表に示すように、実施例2と事実上同組成
の合金で、比較例2A、2B及び2Cを製造した。比
較例2Aの製法は比較例1Aと同様であり、比較例
2Bは鋳造材、比較例2Cは溶射材である。[Table] As shown in FIG. 8, in the sintered alloy part of the product of Example 1, carbide and matrix crystal grains did not grow much. On the other hand, in the case of the product of Comparative Example 1A, even though the same raw material powder was sintered, as shown in FIG. 9, carbides and matrix crystal grains grew long and thin. Furthermore, comparative examples
In the case of products 1B and 1C, as shown in FIGS. 10 and 11, respectively, it can be seen that the crystal grains are extremely coarse. Next, when comparing the hardness, as shown in Table 1, the products of Example 1 and Comparative Example 1A, which employ the powder metallurgy method, are significantly superior, and among them, Example 1 is superior. There is. When we investigated the change in hardness at high temperatures, we found that as shown in Figure 12,
The product of Example 1 outperforms the products of Comparative Examples 1A, 1B and 1C. In addition, for comparison of wear resistance, the results were measured using an Okoshi type abrasion tester using SCM420 as the mating material, a friction distance of 400 m, and a final load of 6.3 kg.
As shown in FIG. 13, at any friction speed, the product of Example 1 had significantly less wear loss than the products of Comparative Examples 1A, 1B, and 1C. In addition, for comparison of corrosion resistance, the results of immersion in 50% hydrochloric acid at 50°C, 30% sulfuric acid at 50°C, and 10% nitric acid at 50°C to determine the corrosion weight loss are shown in Figure 14 a, b, and c, respectively. Shown below. These results show that under any conditions, the product of Example 1 is superior to Comparative Examples 1A, 1B and
Compared to the 1C product, there was less weight loss due to corrosion.
Furthermore, the results of a Charpy impact test to compare brittleness showed that the product of Example 1 had superior values compared to the products of Comparative Examples 1A, 1B, and 1C, as shown in Figure 15. When the hardness of the material is also considered, it can be seen that the value of Example 1 is extremely high. Note that the symbols in Fig. 15 are as follows:
Indicates the number of the example or comparative example. Example 2 and Comparative Example Capsules and cores having the structure shown in Figure 6 were used, and the inside was filled with gas atomized powder (average particle size: 150 μm) of the alloy shown in Table 2. The specifications of the capsule are as follows. Total length: 690mm Outer cylinder: External diameter: 207.5mm, Inner diameter: 180mm, Material: SUS304 Core: Diameter: 74mm x 2, Material: SUS304 Powder filling rate: 63% The above capsule was heated to 800℃ in an atmospheric furnace without cold isostatic pressing. And this
The mixture was heated by induction to 1180°C and loaded into a hot extruder having a cylinder with an inner diameter of 215 mm for extrusion processing.
The dimensions of the extruded product are as follows. Outer cylinder: outer diameter 115 mm, inner diameter 90 mm, length 2.5 m Core: diameter 48 mm x 2 As shown in Table 2, Comparative Examples 2A, 2B, and 2C were manufactured using alloys with virtually the same composition as Example 2. . The manufacturing method of Comparative Example 2A is the same as Comparative Example 1A, and
2B is a cast material, and Comparative Example 2C is a thermal sprayed material.
【表】
硬さは第2表に示すように、実施例2の製品が
最も優れていた。また、脆性を示すシヤルピー衝
撃値も第15図に示すように実施例2の製品が比
較例2A、2B及び2Cの製品より優れ、硬さを考慮
すれば、これら比較例に較べて実施例2の価値が
大きいことが判る。
更に、顕微鏡写真(400倍)の所見では、第1
6図に示すように、カプセル17に由来する金属
部分(上方)と粉末18に由来する焼結合金部分
(下方)とは、完全に金属間の拡散接合がなされ
ており、優れた接合強度を有していることが判つ
た。
実施例3及び比較例
カプセルとして第1図示の構造のものを用い、
内部に第3表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末(平均粒径150μ)を充填した。カプセルの
諸元は次の通りである。
全長400mm、外径149mm、内径147mm
材質 S20C
粉末充填率 65%
上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は次の通りである。
全長398mm、外径149mm、内径145mm
粉末充填率 68%
これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機に装填して、表面の金属被層込みで外径
が35mm、長さが7.2mの合金棒を得た。
比較のために、第3表に示すように、実施例3
と事実上同組成の合金で、比較例3Aを作成した。
その作成方法は、比較例1Aと同じである。[Table] As shown in Table 2, the product of Example 2 had the best hardness. In addition, as shown in Fig. 15, the product of Example 2 is superior to the products of Comparative Examples 2A, 2B, and 2C in terms of the Shapey impact value, which indicates brittleness. It turns out that the value is great. Furthermore, the findings in the micrograph (400x) show that the first
As shown in Figure 6, the metal part originating from the capsule 17 (upper part) and the sintered alloy part originating from the powder 18 (lower part) are completely diffusion bonded between the metals, resulting in excellent bonding strength. It was found that it had. Example 3 and Comparative Example Using a capsule having the structure shown in the first diagram,
The interior was filled with gas atomized powder (average particle size 150μ) of an alloy having the composition shown in Table 3. The specifications of the capsule are as follows. Total length: 400 mm, outer diameter: 149 mm, inner diameter: 147 mm Material: S20C Powder filling rate: 65% The results of compressing the above capsule using a cold isostatic press are as follows. Total length 398mm, outer diameter 149mm, inner diameter 145mm Powder filling rate 68% After heating this to 800℃ in an atmospheric furnace, it was heated to 1180℃.
The alloy rod was induction heated and loaded into a hot extruder having a cylinder with an inner diameter of 160 mm to obtain an alloy rod with an outer diameter of 35 mm and a length of 7.2 m including a metal coating on the surface. For comparison, as shown in Table 3, Example 3
Comparative Example 3A was prepared using an alloy having virtually the same composition as that of Comparative Example 3A.
The preparation method is the same as Comparative Example 1A.
【表】
第3表及び第15図から明らかなように、硬さ
は実施例3の製品が優れ、脆性も実施例3の製品
が僅かに優れているが、両者を綜合して比較する
と、実施例3の製品が格段と優れている。
実施例4及び比較例
カプセルとして第1図示の構造のものを用い、
内部に第4表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末(平均粒径150μ)を充填した。カプセルの
諸元は次の通りである。
全長400mm、外径151mm、内径147mm
材質 S20C
粉末充填率 65%
上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は次の通りである。
全長398mm、外径149mm、内径145mm
粉末充填率 69%
これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、誘導炉
で1080℃に加熱し、内径160mmのシリンダを有す
る熱間押出機によつて加工し、外径が60mm、長さ
が2.5mの合金棒を得た。
比較のために、第4表に示すように、実施例4
と事実上同組成の合金で比較例4Aを作成した。
その作成方法は、比較例1Aと同じである。[Table] As is clear from Table 3 and Figure 15, the product of Example 3 is superior in hardness, and the product of Example 3 is slightly superior in brittleness. The product of Example 3 is significantly superior. Example 4 and Comparative Example Using a capsule having the structure shown in the first diagram,
The interior was filled with gas atomized powder (average particle size 150μ) of an alloy having the composition shown in Table 4. The specifications of the capsule are as follows. Total length: 400 mm, outer diameter: 151 mm, inner diameter: 147 mm Material: S20C Powder filling rate: 65% The results of compressing the above capsule using a cold isostatic press are as follows. Total length 398mm, outer diameter 149mm, inner diameter 145mm Powder filling rate 69% This was heated to 800℃ in an atmosphere furnace, then heated to 1080℃ in an induction furnace, and processed using a hot extruder with a cylinder with an inner diameter of 160mm. An alloy rod with an outer diameter of 60 mm and a length of 2.5 m was obtained. For comparison, as shown in Table 4, Example 4
Comparative Example 4A was prepared using an alloy having virtually the same composition as that of Comparative Example 4A.
The preparation method is the same as Comparative Example 1A.
【表】
第4表及び第15図から明らかなように、硬さ
は実施例4の製品が優れ、脆性も若干実施例4の
製品が勝つているが、両者を綜合して比較する
と、実施例4の製品が格段と優れている。
実施例 5
カプセルとして第4図示の構造のものを用い、
内部に第5表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末(平均粒径150μ)を充填した。このカプセ
ルの諸元は次の通りである。
全長 400mm
外筒 外径151mm、内径147mm、材質S20C
内筒 外径85mm、内径35mm、材質SUS329J1
粉末充填率 65%
上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮し
た結果は次の通りである。
全長 400mm
外筒 外径149mm、内径145mm
内筒 外径85mm、内径35mm
粉末充填率 67%
これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機で加工し、次の寸法の製品を得た。
外径48mm、境界部径38mm、内径30mm、長さ6.0m
第5表及び第15図から明らかなように、その
硬さは極めて高く、靭性も非常に優れている。
実施例 6
カプセルとして第5図示の構造のものを用い、
内部に第5表に示す組成の合金のガスアトマイズ
粉末(平均粒径150μ)を充填した。このカプセ
ルの諸元は次の通りである。
全長 500mm
外筒 外径207.5mm、内径140mm、材質SUS304
内筒 外径94mm、内径90mm、材質S20C
粉末充填率 65%
上記カプセルを冷間静水圧プレスにより圧縮す
ると、次のようになる。
全長 500mm
外筒 外径207.5mm、内径140mm
内筒 外径96mm、内径92mm
粉末充填率 68%
これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径215mmのシリンダを有する熱
間押出機で加工して、次の寸法にする。
外径148mm、境界部径108mm、内径96mm、長さ2.5
m
第5表及び第15図に示すように、極めて高い
硬さが得られる。
実施例 7
カプセルとして第4図に示す構造のものを用
い、内部に第5表に示す組成の合金のガスアトマ
イズ粉末(平均粒径150μ)を充填した。このカ
プセルの諸元は次の通りである。
全長 400mm
外筒 外径151mm、内径147mm、材質S20C
内筒 外径73mm、内径40mm、材質SUS304
粉末充填率 65%
上記カプセルを冷間静水圧プレスで圧縮すると
次のようになる。
全長 400mm
外筒 外径149mm、内径145mm
内筒 外径73mm、内径40mm
粉末充填率 69%
これを雰囲気炉で800℃に加熱した後、1180℃
に誘導加熱し、内径160mmのシリンダを有する熱
間押出機で加工して、次の寸法にする。
外径60mm、境界部径40mm、内径30mm、長さ3.0m
第5表及び第15図に示すように、極めて高い
硬さが得られ、脆性も十分実用になる程度の値を
示した。[Table] As is clear from Table 4 and Figure 15, the product of Example 4 is superior in hardness, and the product of Example 4 is slightly superior in brittleness. The product of Example 4 is much better. Example 5 Using a capsule having the structure shown in the fourth diagram,
The interior was filled with gas atomized powder (average particle size 150μ) of an alloy having the composition shown in Table 5. The specifications of this capsule are as follows. Total length: 400 mm Outer cylinder: Outer diameter: 151 mm, inner diameter: 147 mm, material: S20C Inner cylinder: Outer diameter: 85 mm, inner diameter: 35 mm, material: SUS329J1 Powder filling rate: 65% The results of compressing the above capsule using cold isostatic press are as follows. Total length 400mm Outer cylinder 149mm outer diameter, 145mm inner diameter Inner cylinder 85mm outer diameter, 35mm inner diameter Powder filling rate 67% After heating this to 800℃ in an atmospheric furnace, it was heated to 1180℃.
The product was heated by induction and processed in a hot extruder having a cylinder with an inner diameter of 160 mm to obtain a product with the following dimensions. Outer diameter: 48 mm, boundary diameter: 38 mm, inner diameter: 30 mm, length: 6.0 m As is clear from Table 5 and Figure 15, its hardness is extremely high and its toughness is also excellent. Example 6 Using a capsule having the structure shown in Figure 5,
The interior was filled with gas atomized powder (average particle size 150μ) of an alloy having the composition shown in Table 5. The specifications of this capsule are as follows. Total length 500mm Outer cylinder Outer diameter 207.5mm, inner diameter 140mm, material SUS304 Inner cylinder Outer diameter 94mm, inner diameter 90mm, material S20C Powder filling rate 65% When the above capsule is compressed using a cold isostatic press, it becomes as follows. Total length 500mm Outer cylinder 207.5mm outer diameter, 140mm inner diameter Inner cylinder 96mm outer diameter, 92mm inner diameter Powder filling rate 68% This was heated to 800℃ in an atmosphere furnace and then heated to 1180℃.
by induction heating and processed in a hot extruder having a cylinder with an internal diameter of 215 mm to the following dimensions: Outer diameter 148mm, border diameter 108mm, inner diameter 96mm, length 2.5
m As shown in Table 5 and FIG. 15, extremely high hardness is obtained. Example 7 A capsule having the structure shown in FIG. 4 was used, and the inside was filled with gas atomized powder of an alloy having the composition shown in Table 5 (average particle size: 150 μm). The specifications of this capsule are as follows. Total length: 400mm Outer cylinder: Outer diameter: 151mm, inner diameter: 147mm, material: S20C Inner cylinder: Outer diameter: 73mm, inner diameter: 40mm, material: SUS304 Powder filling rate: 65% When the above capsule is compressed using a cold isostatic press, it becomes as follows. Total length 400mm Outer cylinder 149mm outer diameter, 145mm inner diameter Inner cylinder 73mm outer diameter, 40mm inner diameter Powder filling rate 69% After heating this to 800℃ in an atmospheric furnace, it was heated to 1180℃.
It is heated by induction and processed in a hot extruder having a cylinder with an internal diameter of 160 mm to the following dimensions: Outer diameter: 60 mm, boundary diameter: 40 mm, inner diameter: 30 mm, length: 3.0 m. As shown in Table 5 and Figure 15, extremely high hardness was obtained, and the brittleness was also at a level suitable for practical use.
【表】
<発明の効果>
以上のように、従来技術では、高炭素、コバル
ト基合金は、熱間塑性加工が不可能で、鋳造法や
溶着法でしか利用することができなかつたが、こ
の発明によるときは、熱間押出による塑性加工が
可能になり、かつ合金の各種特性も向上した。よ
つて、従来は得られなかつた高炭素、コバルト基
合金の細径長尺棒や細径長尺管が得られるばかり
でなく、各種鉄合金や非鉄合金とのクラツド材も
経済的に生産することができる。
特に、第7図に示したような耐食、耐摩耗を必
要とするプラスチツクの押出機や射出成形機のシ
リンダとして、内周が高炭素、コバルト基合金で
形成され、外周に不錆鋼を用いたクラツド材によ
る製品は、極めて長寿命でかつ経済的に製造する
ことができる。[Table] <Effects of the Invention> As described above, in the prior art, high carbon, cobalt-based alloys cannot be hot plastic worked and can only be used by casting or welding methods. According to this invention, plastic working by hot extrusion becomes possible, and various properties of the alloy are also improved. Therefore, not only can long thin rods and long tubes of high carbon and cobalt-based alloys, which were previously unavailable, be obtained, but also clad materials with various ferrous and non-ferrous alloys can be produced economically. be able to. In particular, cylinders for plastic extruders and injection molding machines that require corrosion and wear resistance, as shown in Figure 7, have an inner periphery made of high carbon, cobalt-based alloy, and an outer periphery made of rust-free steel. Products made from hardened cladding materials have an extremely long life and can be manufactured economically.
第1図はこの発明に使用するカプセルの第1の
例の縦断面図及び横断面図、第2図はカプセルの
第2の例の縦断面図及び横断面図、第3図はカプ
セルの第3の例の縦断面図及び横断面図、第4図
はカプセルの第4の例の縦断面図及び横断面図、
第5図はカプセルの第5の例の縦断面図及び横断
面図、第6図はカプセルの第6の例の縦断面図及
び横断面図、第7図は第6図のカプセルを用いた
この発明による製品の横断面図、第8図は第1の
実施例による焼結合金部分の3000倍拡大組織図、
第9図は比較例合金の合金の3000倍拡大組織図、
第10図は別の比較例合金の金属組織を示す400
倍顕微鏡写真、第11図は更に別の比較例合金の
金属組織を示す400倍顕微鏡写真、第12図はこ
の発明の第1の実施例による焼結合金及び比較例
の温度−硬さ特性線図、第13図はこの発明の第
1の実施例による焼結合金及び比較例の摩耗特性
線図、第14図はこの発明の第1の実施例による
焼結合金及び比較例の腐食特性線図、第15図は
各実施例及び各比較例の焼結合金の硬さ−衝撃値
特性線図、第16図はこの発明の第2の実施例に
よるクラツド材の金属と焼結合金の境界の組織を
示す400倍顕微鏡写真である。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view and a cross-sectional view of a first example of a capsule used in the present invention, FIG. 2 is a vertical cross-sectional view and a cross-sectional view of a second example of a capsule, and FIG. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view and a cross-sectional view of the fourth example of the capsule;
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view and a cross-sectional view of a fifth example of a capsule, FIG. 6 is a vertical cross-sectional view and a cross-sectional view of a sixth example of a capsule, and FIG. A cross-sectional view of the product according to this invention, FIG. 8 is a 3000 times enlarged structure diagram of the sintered alloy part according to the first embodiment,
Figure 9 is a 3000 times enlarged microstructure diagram of the comparative example alloy.
Figure 10 shows the metal structure of another comparative example alloy 400
Fig. 11 is a 400x micrograph showing the metal structure of another comparative example alloy, Fig. 12 is a temperature-hardness characteristic line of the sintered alloy according to the first embodiment of the present invention and the comparative example. Fig. 13 is a wear characteristic curve of the sintered alloy according to the first embodiment of the present invention and a comparative example, and Fig. 14 is a corrosion characteristic curve of the sintered alloy according to the first embodiment of the present invention and a comparative example. Figure 15 is a hardness-impact value characteristic diagram of the sintered alloys of each example and each comparative example, and Figure 16 is the boundary between the metal of the cladding material and the sintered alloy according to the second embodiment of the present invention. This is a 400x micrograph showing the structure of the cell.
Claims (1)
上を基本としこれに適宜の成分を添加してなる高
炭素、コバルト基合金を粉末化し、この粉末を金
属カプセルに封入し、その後にこれを加熱してカ
プセル内の粉末を予備焼結させた上で、押出加工
温度に誘導加熱して熱間押出法により塑性加工を
加えることを特徴とする高炭素、コバルト基合金
部材の製造方法。1. Powder a high carbon, cobalt-based alloy made up of 0.5 to 5.0% by weight of carbon and 40% by weight or more of cobalt and adding appropriate components to it, encapsulate this powder in a metal capsule, and then heat it. A method for producing a high-carbon, cobalt-based alloy member, which comprises pre-sintering the powder in the capsule, followed by induction heating to an extrusion temperature and plastic working by hot extrusion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14072488A JPH0277536A (en) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | Production of high-carbon cobalt-base alloy member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14072488A JPH0277536A (en) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | Production of high-carbon cobalt-base alloy member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0277536A JPH0277536A (en) | 1990-03-16 |
| JPH0438829B2 true JPH0438829B2 (en) | 1992-06-25 |
Family
ID=15275232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14072488A Granted JPH0277536A (en) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | Production of high-carbon cobalt-base alloy member |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0277536A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104741612A (en) * | 2014-11-26 | 2015-07-01 | 内蒙古北方重工业集团有限公司 | Powder high temperature alloy bar extrusion method |
| CN104889399B (en) * | 2015-05-15 | 2017-10-10 | 安泰科技股份有限公司 | The method that powder metallurgical technique prepares antifriction anticorrosion alloy pipe fitting |
| CN104889400B (en) * | 2015-05-15 | 2017-10-10 | 安泰科技股份有限公司 | Powder metallurgy antifriction anticorrosion alloy tubing |
| CN104874802B (en) * | 2015-05-15 | 2017-10-10 | 安泰科技股份有限公司 | Powder metallurgy is wear-resistant corrosion resisting alloy bar |
| CN109365824B (en) * | 2018-10-25 | 2021-06-25 | 西安石油大学 | A kind of preparation method of 6.5wt% high silicon electrical steel thin-walled hollow pipe |
-
1988
- 1988-06-08 JP JP14072488A patent/JPH0277536A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0277536A (en) | 1990-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3753704A (en) | Production of clad metal articles | |
| JP4896032B2 (en) | Tubular target | |
| CN108000004B (en) | A kind of preparation method of the titanium flux-cored wire for 3D printing titanium composite material | |
| EP0202735B1 (en) | Process for making a composite powder metallurgical billet | |
| US8206645B2 (en) | Preparation of filler-metal weld rod by injection molding of powder | |
| US3652235A (en) | Composite metal articles | |
| CN106735186A (en) | A kind of method that 3D printing isostatic cool pressing prepares titanium alloy multi-stage gear | |
| US5445787A (en) | Method of extruding refractory metals and alloys and an extruded product made thereby | |
| US3678567A (en) | Production of clad metal articles | |
| CN108796304A (en) | A kind of γ-TiAl prealloys gas-atomized powder electrode bar and preparation method thereof | |
| CN102127714A (en) | Nano-cluster-strengthened iron-base superalloy | |
| JPH0438829B2 (en) | ||
| US4323186A (en) | Manufacture of high performance alloy in elongated form | |
| CN108149182A (en) | The method that powder core aluminium wire material electric arc spraying prepares silicon carbide aluminum matrix composite | |
| CN115026306B (en) | A kind of heterogeneous heterogeneous aluminum-based composite material and its preparation method | |
| JPH04341508A (en) | Production of coupling formed body for different kinds of materials | |
| JP4178070B2 (en) | Method for canning sintered preform and method for producing sintered material thereby | |
| JPH0565568B2 (en) | ||
| CN119800228B (en) | A ZTA ceramic particle preform, its preparation, and its application in achieving metallurgical interfacial bonding between ZTA and a high-manganese steel matrix. | |
| JPS61186407A (en) | Production of wear-resistant circular cylindrical member | |
| JP2599729B2 (en) | Ingot making method for alloy articles | |
| JPS61218869A (en) | Construction and manufacture for cylinder with high resistance to abrasion and erosion | |
| US20030099854A1 (en) | Method for producing a clad metal product | |
| JPS61223106A (en) | Production of high alloy clad product | |
| JPH03264607A (en) | Manufacture of complex cylinder and screw for injection and extrusion compacting machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |