JPH0711050B2 - 高強度超硬合金及びその製造方法 - Google Patents
高強度超硬合金及びその製造方法Info
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- JPH0711050B2 JPH0711050B2 JP63198700A JP19870088A JPH0711050B2 JP H0711050 B2 JPH0711050 B2 JP H0711050B2 JP 63198700 A JP63198700 A JP 63198700A JP 19870088 A JP19870088 A JP 19870088A JP H0711050 B2 JPH0711050 B2 JP H0711050B2
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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、強度及び靱性にすぐれており、切削工具用材
料として用いた場合に耐摩耗性及び耐欠損性にすぐれた
効果を発揮するもので、特に切削工具用材料又は耐摩耗
工具用材料として適する高強度超硬合金及びその製造方
法に関するものである。
料として用いた場合に耐摩耗性及び耐欠損性にすぐれた
効果を発揮するもので、特に切削工具用材料又は耐摩耗
工具用材料として適する高強度超硬合金及びその製造方
法に関するものである。
（従来の技術） 一般に、炭化タングステンを主成分とする超硬合金は、
大別するとWC-Co系超硬合金とWC-Bl型固溶体−CO系超硬
合金がある。この内、後者の超硬合金は、主として鉄系
材料を被削材とする切削工具用材料として用いられてい
る。この後者の超硬合金をフライス工具部材，エンドミ
ル，ドリルなどの回転切削工具用材料として用いる場合
は、特に過酷な衝撃が加わること又は熱亀裂が発生する
ことにより欠損しやすくなるという問題がある。そこ
で、種々の方向から超硬合金の強度を高めようという検
討が行われている。それらの内、超硬合金の組成成分及
び構造から提案されている代表的なものに、特公昭47-2
3049号公報，特開昭51-124607号公報及び特開昭57-1459
59号公報がある。
大別するとWC-Co系超硬合金とWC-Bl型固溶体−CO系超硬
合金がある。この内、後者の超硬合金は、主として鉄系
材料を被削材とする切削工具用材料として用いられてい
る。この後者の超硬合金をフライス工具部材，エンドミ
ル，ドリルなどの回転切削工具用材料として用いる場合
は、特に過酷な衝撃が加わること又は熱亀裂が発生する
ことにより欠損しやすくなるという問題がある。そこ
で、種々の方向から超硬合金の強度を高めようという検
討が行われている。それらの内、超硬合金の組成成分及
び構造から提案されている代表的なものに、特公昭47-2
3049号公報，特開昭51-124607号公報及び特開昭57-1459
59号公報がある。
（発明が解決しようとする問題点） 特公昭47-23049号公報は、最大寸法が0.1〜50μｍで、
その最大寸法が最小寸法の少なくとも３倍である不等寸
法の炭化タングステン板状粒子とFe族金属とからなる強
靱な合金が示されている。この特公昭47-23049号公報の
合金は、不等寸法の板状炭化タンスグテンを含有させる
ことによりWC-Fe族合金を強靱にしたものであるけれど
も、これをWC-Bl型固溶体−Fe族金属には応用ができな
いという問題がある。何故ならば、特公昭47-23049号公
報における不等寸法の板状炭化タングステンは、出発物
質に微細な炭化タングステンを用いて焼結工程時にWCを
粒成長させることにより形成させているもので、WC-Fe
族合金にBl型固溶体が添加されると、WCの粒成長が抑制
されるためにWC-Bl型固溶体−Fe族金属には不等寸法の
板状炭化タングステンを形成させることが難かしいとい
う問題がある。
その最大寸法が最小寸法の少なくとも３倍である不等寸
法の炭化タングステン板状粒子とFe族金属とからなる強
靱な合金が示されている。この特公昭47-23049号公報の
合金は、不等寸法の板状炭化タンスグテンを含有させる
ことによりWC-Fe族合金を強靱にしたものであるけれど
も、これをWC-Bl型固溶体−Fe族金属には応用ができな
いという問題がある。何故ならば、特公昭47-23049号公
報における不等寸法の板状炭化タングステンは、出発物
質に微細な炭化タングステンを用いて焼結工程時にWCを
粒成長させることにより形成させているもので、WC-Fe
族合金にBl型固溶体が添加されると、WCの粒成長が抑制
されるためにWC-Bl型固溶体−Fe族金属には不等寸法の
板状炭化タングステンを形成させることが難かしいとい
う問題がある。
特開昭51-124607号公報は、Co4〜13vol％とTiC,TaC,Nb
C,VCの中の少なくとも１種10〜60vol％と残りWCとから
なり、このWCの平均粒径が３μｍ以下にして粒径５μｍ
を超えたものがなく、かつ固溶体炭化物の平均粒径が0.
7μｍ以下にして粒径１μｍを超えたものがない炭化物
分散相の含有していることを特徴とするWC基超硬合金が
示されている。この特開昭51-124607号公報の超硬合金
は、WC-Co系超硬合金に固溶体炭化物を添加すると強度
が低下するという問題に対して、WC及び固溶体炭化物の
粒径の制御により強度低下を抑制したものであるけれど
も、WCの粒内破壊が生じるような機械的衝撃及び熱衝撃
の影響で生じるクラックの進展による欠損に対しては問
題がある。
C,VCの中の少なくとも１種10〜60vol％と残りWCとから
なり、このWCの平均粒径が３μｍ以下にして粒径５μｍ
を超えたものがなく、かつ固溶体炭化物の平均粒径が0.
7μｍ以下にして粒径１μｍを超えたものがない炭化物
分散相の含有していることを特徴とするWC基超硬合金が
示されている。この特開昭51-124607号公報の超硬合金
は、WC-Co系超硬合金に固溶体炭化物を添加すると強度
が低下するという問題に対して、WC及び固溶体炭化物の
粒径の制御により強度低下を抑制したものであるけれど
も、WCの粒内破壊が生じるような機械的衝撃及び熱衝撃
の影響で生じるクラックの進展による欠損に対しては問
題がある。
特開昭57-145959号公報は、WC-TiC-TiNの組成図のWCを
主成分とする領域内の複合炭窒化物組成物80〜96重量％
と、残りCo又は50％以下をNiで置換したCoよりなる結合
金属とからなり、複合炭窒化物であるβ相の粒径がWCで
あるα相の粒径よりも小さい硬質合金が示されている。
この特開昭57-145959号公報の硬質合金は、WC-Co系超硬
合金にTiC,TaC,NbC,VCなどの炭化物を添加すると強度が
低下するという問題に対して、複合炭窒化物組成領域の
選定、及びβ相粒径とα相粒径の制御により疲労破壊に
強い合金を得ることを目的としたものであるけれども、
WCの粒内破壊の生じるような機械的衝撃及び熱衝撃のた
めの生じるクラックの進展による欠損に対してはまだ問
題がある。
主成分とする領域内の複合炭窒化物組成物80〜96重量％
と、残りCo又は50％以下をNiで置換したCoよりなる結合
金属とからなり、複合炭窒化物であるβ相の粒径がWCで
あるα相の粒径よりも小さい硬質合金が示されている。
この特開昭57-145959号公報の硬質合金は、WC-Co系超硬
合金にTiC,TaC,NbC,VCなどの炭化物を添加すると強度が
低下するという問題に対して、複合炭窒化物組成領域の
選定、及びβ相粒径とα相粒径の制御により疲労破壊に
強い合金を得ることを目的としたものであるけれども、
WCの粒内破壊の生じるような機械的衝撃及び熱衝撃のた
めの生じるクラックの進展による欠損に対してはまだ問
題がある。
本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具体
的には、炭化タングステン及びBl型固溶体とでなる硬質
相と、Coを主成分とする結合相とからなる超硬合金の硬
質相中に板状体の炭化タングステンを適量混在させてな
る高強度超硬合金及びその製造方法の提供を目的とする
ものである。
的には、炭化タングステン及びBl型固溶体とでなる硬質
相と、Coを主成分とする結合相とからなる超硬合金の硬
質相中に板状体の炭化タングステンを適量混在させてな
る高強度超硬合金及びその製造方法の提供を目的とする
ものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、WCの単結晶におけるそれぞれの結晶面の
硬さは（0001）面が2100±40Kgf/mm2，（１00）面が1
080±50Kgf/mm2，（１01）面が1060±20Kgf/mm2とWC
の結晶面により異なっているということに着目し、耐衝
撃性及び耐熱亀裂性にすぐれていて、特にフライス切削
工具部材に最適な超硬合金について検討していた所、出
発物質としてＷの過飽和に固溶してなる（W,Ti,M）Ｃ又
は（W,Ti,M）（C,N）（但し、ＭはW,Tiを除いた4a,5a,6
a族元素の少なくとも１種）を用いて焼結すると、硬さ
が高いといわれている（0001）面の成長してなる板状体
の炭化タングステンが晶出するという第１の知見を得た
ものである。
硬さは（0001）面が2100±40Kgf/mm2，（１00）面が1
080±50Kgf/mm2，（１01）面が1060±20Kgf/mm2とWC
の結晶面により異なっているということに着目し、耐衝
撃性及び耐熱亀裂性にすぐれていて、特にフライス切削
工具部材に最適な超硬合金について検討していた所、出
発物質としてＷの過飽和に固溶してなる（W,Ti,M）Ｃ又
は（W,Ti,M）（C,N）（但し、ＭはW,Tiを除いた4a,5a,6
a族元素の少なくとも１種）を用いて焼結すると、硬さ
が高いといわれている（0001）面の成長してなる板状体
の炭化タングステンが晶出するという第１の知見を得た
ものである。
次に、超硬合金の合金特性及び性能特性の向上、特に常
温及び高温における特性をバランス良く向上させるには
超硬合金中に晶出する板状体の炭化タングステンの量及
びその形状寸法が影響を及ぼすという第２の知見を得た
ものである。この第１の知見と第２の知見に基づいて本
発明を完成するに至ったものである。
温及び高温における特性をバランス良く向上させるには
超硬合金中に晶出する板状体の炭化タングステンの量及
びその形状寸法が影響を及ぼすという第２の知見を得た
ものである。この第１の知見と第２の知見に基づいて本
発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の高強度超硬合金は、ＷとTiの複合炭
化物，複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合炭窒酸化物、
及びＷとTiとZr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moの中の少なくとも１
種との複合炭化物，複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合
炭窒酸化物の中の少なくとも１種のBl型固溶体と、炭化
タングステンとでなる硬質相80〜98重量％と、残りCoを
主成分とする結合相と不可避不純物とからなる超硬合金
において、該超硬合金の断面組織では三角形状、又は最
大寸法が２〜20μｍで、この最大寸法が最小寸法の少な
くとも２倍でなる針状，棒状，四角形を主とする多角形
状の中の少なくとも１種として観察される板状体の炭化
タングステンが該超硬合金全体の少なくとも５体積％混
在していることを特徴とするものである。
化物，複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合炭窒酸化物、
及びＷとTiとZr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moの中の少なくとも１
種との複合炭化物，複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合
炭窒酸化物の中の少なくとも１種のBl型固溶体と、炭化
タングステンとでなる硬質相80〜98重量％と、残りCoを
主成分とする結合相と不可避不純物とからなる超硬合金
において、該超硬合金の断面組織では三角形状、又は最
大寸法が２〜20μｍで、この最大寸法が最小寸法の少な
くとも２倍でなる針状，棒状，四角形を主とする多角形
状の中の少なくとも１種として観察される板状体の炭化
タングステンが該超硬合金全体の少なくとも５体積％混
在していることを特徴とするものである。
本発明の高強度超硬合金における硬質相は、板状体の炭
化タングステンとBl型固溶体とからなる場合、又は板状
体の炭化タングステンと従来のほぼ等寸法の炭化タング
ステンとBl型固溶体とからなる場合がある。この硬質相
中に混在する板状体の炭化タングステンは、（0001）面
の成長してなる炭化タングステンであって、実際には超
硬合金の任意の断面における炭化タングステンの形状が
針状，棒状，四角形を主とする多角形状又は三角状でな
るもので、この内三角状の炭化タングステンは（0001）
面の成長してなる三角柱状の板状体の炭化タングステン
であることから、全て板状体の炭化タングステンである
とみなすことができる。また、超硬合金の任意の断面に
おいて存在する板状体の炭化タングステンは、三角状の
炭化タングステンの他に、針状，棒状又は台形状のよう
に四角形を主とする多角形状の形態に観察でき、これら
の炭化タングステンの中で、最大寸法が２〜20μｍ、こ
の最大寸法が最小寸法の少なくとも２倍でなるものであ
る。これらの板状体の炭化タングステンは、超硬合金全
体の５体積％未満になると破壊靱性値，強度及び耐熱亀
裂性を高める効果が弱くなる。このために、板状体の炭
化タングステンは、超硬合金全体の少なくとも５体積％
混在していることが必要で、耐欠損性及び耐摩耗性から
Bl型固溶体を除いた全ての硬質相が板状体の炭化タング
ステンであることが好ましいことである。さらに、この
板状体の炭化タングステンが後述するような方法でもっ
て一定方向に配向されていると、例えば炭化タングステ
ンの（0001）面が超硬合金の或る面に平行に配向された
場合は、この面の硬度及びこの面を張力面とする抗折強
度は上昇し、しかもこの面に生じるクラックは進展しに
くゝなり、耐欠損性が向上するので好ましいことであ
る。
化タングステンとBl型固溶体とからなる場合、又は板状
体の炭化タングステンと従来のほぼ等寸法の炭化タング
ステンとBl型固溶体とからなる場合がある。この硬質相
中に混在する板状体の炭化タングステンは、（0001）面
の成長してなる炭化タングステンであって、実際には超
硬合金の任意の断面における炭化タングステンの形状が
針状，棒状，四角形を主とする多角形状又は三角状でな
るもので、この内三角状の炭化タングステンは（0001）
面の成長してなる三角柱状の板状体の炭化タングステン
であることから、全て板状体の炭化タングステンである
とみなすことができる。また、超硬合金の任意の断面に
おいて存在する板状体の炭化タングステンは、三角状の
炭化タングステンの他に、針状，棒状又は台形状のよう
に四角形を主とする多角形状の形態に観察でき、これら
の炭化タングステンの中で、最大寸法が２〜20μｍ、こ
の最大寸法が最小寸法の少なくとも２倍でなるものであ
る。これらの板状体の炭化タングステンは、超硬合金全
体の５体積％未満になると破壊靱性値，強度及び耐熱亀
裂性を高める効果が弱くなる。このために、板状体の炭
化タングステンは、超硬合金全体の少なくとも５体積％
混在していることが必要で、耐欠損性及び耐摩耗性から
Bl型固溶体を除いた全ての硬質相が板状体の炭化タング
ステンであることが好ましいことである。さらに、この
板状体の炭化タングステンが後述するような方法でもっ
て一定方向に配向されていると、例えば炭化タングステ
ンの（0001）面が超硬合金の或る面に平行に配向された
場合は、この面の硬度及びこの面を張力面とする抗折強
度は上昇し、しかもこの面に生じるクラックは進展しに
くゝなり、耐欠損性が向上するので好ましいことであ
る。
硬質相中に混在しているBl型固溶体は、具体的には、例
えば（W,Ti）C,（W,Ti）（C,N），（W,Ti）（C,O），
（W,Ti）（C,N,O），（W,Ti,M）C,（W,Ti,M）（C,N），
（W,Ti,M）（C,O），（W,Ti,M）（C,N,O）（但し、Ｍは
Zr,Hf,Ta,Nb,V,Cr,Moの中の少なくとも１種を示す。）
で表わせる立方晶構造の化合物を挙げることができる。
えば（W,Ti）C,（W,Ti）（C,N），（W,Ti）（C,O），
（W,Ti）（C,N,O），（W,Ti,M）C,（W,Ti,M）（C,N），
（W,Ti,M）（C,O），（W,Ti,M）（C,N,O）（但し、Ｍは
Zr,Hf,Ta,Nb,V,Cr,Moの中の少なくとも１種を示す。）
で表わせる立方晶構造の化合物を挙げることができる。
これらの炭化タングステンとBl型固溶体とからなる硬質
相が超硬合金全体の80重量％未満になると、相対的に結
合相が20重量％を超えて多くなって耐塑性変形性及び耐
摩耗性の低下となる。このために、（0001）面の成長し
てなる板状体の炭化タングステンを超硬合金中に存在さ
せても、その効果が殆んど現われない傾向となる。逆
に、硬質相が超硬合金全体の98重量％を超えて多くなる
と、相対的に結合相が２重量％未満となって緻密な超硬
合金になり難く、その結果（0001）面の成長してなる板
状体の炭化タングステンを超硬合金中に存在させても強
度に対する著しい効果が現われない傾向となる。これら
の理由から、本発明の高強度超硬合金中の硬質相は、80
〜98重量％と定めたものである。
相が超硬合金全体の80重量％未満になると、相対的に結
合相が20重量％を超えて多くなって耐塑性変形性及び耐
摩耗性の低下となる。このために、（0001）面の成長し
てなる板状体の炭化タングステンを超硬合金中に存在さ
せても、その効果が殆んど現われない傾向となる。逆
に、硬質相が超硬合金全体の98重量％を超えて多くなる
と、相対的に結合相が２重量％未満となって緻密な超硬
合金になり難く、その結果（0001）面の成長してなる板
状体の炭化タングステンを超硬合金中に存在させても強
度に対する著しい効果が現われない傾向となる。これら
の理由から、本発明の高強度超硬合金中の硬質相は、80
〜98重量％と定めたものである。
本発明の高強度超硬合金における結合相は、Coのみから
なる場合、又は少なくとも50％のCoと残り、例えばFe,N
i,W,Cr,Mo,Ti,Zr,Hf,Ta,Nb,Vの中の少なくとも１種とか
らなる場合がある。
なる場合、又は少なくとも50％のCoと残り、例えばFe,N
i,W,Cr,Mo,Ti,Zr,Hf,Ta,Nb,Vの中の少なくとも１種とか
らなる場合がある。
本発明の高強度超硬合金を製造する場合は、２〜３の方
法が考えられるが、容易性，経済性及び安定性から下記
の方法が好ましいことである。
法が考えられるが、容易性，経済性及び安定性から下記
の方法が好ましいことである。
すなわち、本発明の高強度超硬合金の製造方法は、周期
律表4a,5a,6a族金属の炭化物，炭窒化物，炭酸化物及び
これらの相互固溶体の中の少なくとも１種の第１粉末と
Coを主成分とする第２粉末とでなる出発物質を用いて、
混合，成形及び焼結工程を経て、ＷとTiの複合炭化物，
複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合炭窒酸化物，及びＷ
とTiとZr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moの中の少なくとも１種との
複合炭化物，複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合炭窒酸
化物の中の少なくとも１種のBl型固溶体と、炭化タング
ステンとでなる硬質相80〜98重量％と、残りCoを主成分
とする結合相と不可避不純物とからなる超硬合金を得る
ための製造方法であって、該出発物質としての該第１粉
末にＷを過飽和に固溶してなる固溶体を用いて、焼結工
程中に、該Ｗを過飽和に固溶してなる固溶体から該超硬
合金の断面組織では三角形状、又は最大寸法が２〜20μ
ｍで、この最大寸法が最小寸法の少なくとも２倍でなる
針状，棒状，四角形を主とする多角形状の中の少なくと
も１種として観察される板状体の炭化タングステンを該
超硬合金全体の少なくとも５体積％晶出させることを特
徴とする製造方法である。
律表4a,5a,6a族金属の炭化物，炭窒化物，炭酸化物及び
これらの相互固溶体の中の少なくとも１種の第１粉末と
Coを主成分とする第２粉末とでなる出発物質を用いて、
混合，成形及び焼結工程を経て、ＷとTiの複合炭化物，
複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合炭窒酸化物，及びＷ
とTiとZr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moの中の少なくとも１種との
複合炭化物，複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合炭窒酸
化物の中の少なくとも１種のBl型固溶体と、炭化タング
ステンとでなる硬質相80〜98重量％と、残りCoを主成分
とする結合相と不可避不純物とからなる超硬合金を得る
ための製造方法であって、該出発物質としての該第１粉
末にＷを過飽和に固溶してなる固溶体を用いて、焼結工
程中に、該Ｗを過飽和に固溶してなる固溶体から該超硬
合金の断面組織では三角形状、又は最大寸法が２〜20μ
ｍで、この最大寸法が最小寸法の少なくとも２倍でなる
針状，棒状，四角形を主とする多角形状の中の少なくと
も１種として観察される板状体の炭化タングステンを該
超硬合金全体の少なくとも５体積％晶出させることを特
徴とする製造方法である。
本発明の高強度超硬合金の製造方法における出発物質と
しての第１粉末は、例えば（W,Ti）C,（W,Ti）（C,
N），（W,Ti）（C,O），（W,Ti）（C,N,O），（W,Ti,
M）C,（W,Ti,M）（C,N），（W,Ti,M）（C,O），（W,Ti,
M）（C,N,O）（但し、ＭはZr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moの中の
少なくとも１種を示す。）で表わせる固溶体で、特にＷ
を過飽和に含有させてなる固溶体を用いることが重要で
ある。具体的には、第１粉末として例えば第１図のWC-T
i(C,N)-M(C,N)擬三元系状態図における Ａ ［88.4wt％WC-11.6wt％Ti（Cx,Ny）］， Ｂ ［72.8wt％WC-27.2wt％Ti（Cx,Ny）］， Ｃ ［40.3wt％WC-14.8wt％Ti（Cx,Ny）-44.9wt％Ｍ（C
x,Ny）， Ｄ ［59.1wt％WC-10wt％Ti（Cx,Ny）-30.9wt％Ｍ（Cx,
Ny）， （但し、ｘ＋ｙ＝1,1≧ｘ≧0,M:Zr,Hf,Ta,Nb,V,Cr,Moの
中の少なくとも１種を表わす。）の各点で囲まれた範囲
の組成でなる固溶体を用いて、焼結時にこのＷの過飽和
に含有してなる固溶体から（0001）面の成長してなる板
状体の炭化タングステンを晶出させる方法である。この
第１粉末としては、従来の出発物質を混在させて用いる
こともできるが、板状体の炭化タングステンを多く晶出
させるためには、上述のＷの過飽和に含有してなる固溶
体のみを用いることが好ましいことである。
しての第１粉末は、例えば（W,Ti）C,（W,Ti）（C,
N），（W,Ti）（C,O），（W,Ti）（C,N,O），（W,Ti,
M）C,（W,Ti,M）（C,N），（W,Ti,M）（C,O），（W,Ti,
M）（C,N,O）（但し、ＭはZr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moの中の
少なくとも１種を示す。）で表わせる固溶体で、特にＷ
を過飽和に含有させてなる固溶体を用いることが重要で
ある。具体的には、第１粉末として例えば第１図のWC-T
i(C,N)-M(C,N)擬三元系状態図における Ａ ［88.4wt％WC-11.6wt％Ti（Cx,Ny）］， Ｂ ［72.8wt％WC-27.2wt％Ti（Cx,Ny）］， Ｃ ［40.3wt％WC-14.8wt％Ti（Cx,Ny）-44.9wt％Ｍ（C
x,Ny）， Ｄ ［59.1wt％WC-10wt％Ti（Cx,Ny）-30.9wt％Ｍ（Cx,
Ny）， （但し、ｘ＋ｙ＝1,1≧ｘ≧0,M:Zr,Hf,Ta,Nb,V,Cr,Moの
中の少なくとも１種を表わす。）の各点で囲まれた範囲
の組成でなる固溶体を用いて、焼結時にこのＷの過飽和
に含有してなる固溶体から（0001）面の成長してなる板
状体の炭化タングステンを晶出させる方法である。この
第１粉末としては、従来の出発物質を混在させて用いる
こともできるが、板状体の炭化タングステンを多く晶出
させるためには、上述のＷの過飽和に含有してなる固溶
体のみを用いることが好ましいことである。
この第１粉末と、Coのみ又はCoと例えばNi,Fe,Cr,Vとで
なる第２粉末とを用いて、従来の粉末冶金による配合，
混合，造粒，乾燥，成形及び焼結の各工程を経て本発明
の高強度超硬合金を作製することができる。この内、焼
結工程は、加熱焼結から冷却による従来の方法でもっ
て、板状体の炭化タングステンを晶出することできるけ
れども、特に加熱焼結と、加熱焼結後に加圧加熱を行う
ことにより板状体の炭化タングステンを一定方向に配向
させることができるものである。具体的には、例えば焼
結の完了時又は焼結から冷却に入って未だ液相の共存し
ている時点で一方向から加圧すると板状体の炭化タング
ステンの（0001）面が加圧面に平行に配向した超硬合金
を得ることできる。
なる第２粉末とを用いて、従来の粉末冶金による配合，
混合，造粒，乾燥，成形及び焼結の各工程を経て本発明
の高強度超硬合金を作製することができる。この内、焼
結工程は、加熱焼結から冷却による従来の方法でもっ
て、板状体の炭化タングステンを晶出することできるけ
れども、特に加熱焼結と、加熱焼結後に加圧加熱を行う
ことにより板状体の炭化タングステンを一定方向に配向
させることができるものである。具体的には、例えば焼
結の完了時又は焼結から冷却に入って未だ液相の共存し
ている時点で一方向から加圧すると板状体の炭化タング
ステンの（0001）面が加圧面に平行に配向した超硬合金
を得ることできる。
（作用） 本発明の高強度超硬合金は、断面で観察した場合に、三
角状，台形状，針状又は棒状でなる（0001）面の成長し
てなる板状体の炭化タングステンが摩擦摩耗時における
炭化タングステン粒子の脱落の防止、及びクラックの伝
播を阻止する作用をし、その結果、耐摩耗性，破壊靱性
値及び強度がすぐれているものである。また、本発明の
高強度超硬合金の製造方法は、出発物質として用いるＷ
の過飽和に含有している固溶体が焼結時に板状体の炭化
タングステンの晶出を容易にしているものである。
角状，台形状，針状又は棒状でなる（0001）面の成長し
てなる板状体の炭化タングステンが摩擦摩耗時における
炭化タングステン粒子の脱落の防止、及びクラックの伝
播を阻止する作用をし、その結果、耐摩耗性，破壊靱性
値及び強度がすぐれているものである。また、本発明の
高強度超硬合金の製造方法は、出発物質として用いるＷ
の過飽和に含有している固溶体が焼結時に板状体の炭化
タングステンの晶出を容易にしているものである。
（実施例） 実施例１ 重量比で、WC/TiC/TaC＝78/12/10の固溶体粉末（第１固
溶体）,WC/TiC/TaC＝56/24/20の固溶体粉末（第２固溶
体）,WC/TiC＝70/30の固溶体粉末（第３固溶体）及び平
均粒径1.0〜2.0μｍのWC,TaC,Coの各粉末を用いて、ほ
ぼ71wt％WC-10.9wt％TiC-9.1wt％TaC-9wt％Co組成にな
るように第１表の如く配合した。この配合粉末を混合及
び加圧成形後、真空炉で1400℃,1時間保持にて焼結し、
本発明品1,比較品１及び比較品２を得た。さらに、本発
明品１と同一試料を上述の条件で焼結後、一方向から30
kgf/cm2の圧力を加え、試料中の板状体WCの（0001）面
を一方向に向けるように配向させて本発明品２を得た。
溶体）,WC/TiC/TaC＝56/24/20の固溶体粉末（第２固溶
体）,WC/TiC＝70/30の固溶体粉末（第３固溶体）及び平
均粒径1.0〜2.0μｍのWC,TaC,Coの各粉末を用いて、ほ
ぼ71wt％WC-10.9wt％TiC-9.1wt％TaC-9wt％Co組成にな
るように第１表の如く配合した。この配合粉末を混合及
び加圧成形後、真空炉で1400℃,1時間保持にて焼結し、
本発明品1,比較品１及び比較品２を得た。さらに、本発
明品１と同一試料を上述の条件で焼結後、一方向から30
kgf/cm2の圧力を加え、試料中の板状体WCの（0001）面
を一方向に向けるように配向させて本発明品２を得た。
こうして得た本発明品1,2及び比較品1,2の合金組織にお
ける合金中の板状体WCの量並びに合金の硬さ（Hv），破
壊靱性値（K1c），抗折力値（TRS）を求めて第２表に示
した。
ける合金中の板状体WCの量並びに合金の硬さ（Hv），破
壊靱性値（K1c），抗折力値（TRS）を求めて第２表に示
した。
尚、合金組織中の板状体WCは、任意の断面（破断面でも
可）を走査型電子顕微鏡にて観察し、三角状のものは全
て板状体WCとし、他の針状，棒状及び台形状のWCについ
ては最大寸法及び最小寸法を測定して求めた。
可）を走査型電子顕微鏡にて観察し、三角状のものは全
て板状体WCとし、他の針状，棒状及び台形状のWCについ
ては最大寸法及び最小寸法を測定して求めた。
次に、本発明品1,2及び比較品1,2のそれぞれをJIS規格
のSPP422形状に作製して、（但し、本発明品２は、加圧
面を掬い面とした。）下記（ア），（イ）及び（ウ）の
切削条件でもって切削試験を行い、（ア），（イ）の切
削試験では平均逃げ面摩耗量（VB），最大逃げ面摩耗量
（VBM）及び掬い面摩耗量（KT）を求め、（ウ）の切削
試験では欠損又はチッピング時の送り速度を求めて、そ
れぞれの結果を第３表に示した。
のSPP422形状に作製して、（但し、本発明品２は、加圧
面を掬い面とした。）下記（ア），（イ）及び（ウ）の
切削条件でもって切削試験を行い、（ア），（イ）の切
削試験では平均逃げ面摩耗量（VB），最大逃げ面摩耗量
（VBM）及び掬い面摩耗量（KT）を求め、（ウ）の切削
試験では欠損又はチッピング時の送り速度を求めて、そ
れぞれの結果を第３表に示した。
（ア）の旋削試験条件 被削材 S48C （HB 210〜230） 切削速度 160 m/min 送り量 0.3 mm/min 切込み量 1.5 mm 切削時間 20 min （イ）の旋削試験条件 被削材 SNCM439（HB 290〜310） 切削速度 180 m/min 送り量 0.39mm/min 切込み量 1.5 mm 切削時間 ３ min （ウ）のフライス切削条件 被削材 S48C （HB 230〜260）４本スロット入り 切削速度 100 m/min 切込み量 1.5 mm 寿命判定 0.24mm/revの送り速度から始めて、欠損 又はチッピング時の送り速度で評価 実施例２ 重量比で、WC/TiC/TaC＝70/12/18の固溶体粉末（第４固
溶体）,WC/TiC/TaC＝44/22.4/33.6の固溶体粉末（第５
固溶体）及び実施例１で用いた第３固溶体,WC,TaC,Coの
各粉末でもって、ほぼ63.7wt％WC-10.9wt％TiC-16.4wt
％TaC-9wt％Co組成になるように第４表の如く配合し
た。この配合粉末を実施例１と同様の工程及び条件でも
って焼結し、本発明品3,比較品３及び比較品４を得た。
さらに、本発明品３と同一試料を実施例１の本発明品２
と同条件でもって作製して本発明品４を得た。
溶体）,WC/TiC/TaC＝44/22.4/33.6の固溶体粉末（第５
固溶体）及び実施例１で用いた第３固溶体,WC,TaC,Coの
各粉末でもって、ほぼ63.7wt％WC-10.9wt％TiC-16.4wt
％TaC-9wt％Co組成になるように第４表の如く配合し
た。この配合粉末を実施例１と同様の工程及び条件でも
って焼結し、本発明品3,比較品３及び比較品４を得た。
さらに、本発明品３と同一試料を実施例１の本発明品２
と同条件でもって作製して本発明品４を得た。
こうして得た本発明品3,4及び比較品3,4の合金組織にお
ける合金中の板状体WCの量並びに合金の硬さ，破壊靱性
値，、抗折力値を求めて第５表に示した。
ける合金中の板状体WCの量並びに合金の硬さ，破壊靱性
値，、抗折力値を求めて第５表に示した。
この本発明品3,4及び比較品3,4をそれぞれSPP422の形状
に作製し、実施例１の（ア），（イ），（ウ）の各切削
条件でもって切削試験を行い、それぞれの結果を第６表
に示した。
に作製し、実施例１の（ア），（イ），（ウ）の各切削
条件でもって切削試験を行い、それぞれの結果を第６表
に示した。
実施例３ 実施例１で用いた第１固溶体，第２固溶体,WC及びCoの
各粉末でもって、74.5wt％WC-11.5wt％TiC-9.5wt％TaC-
4.5wt％Co組成になるように第７表の如く配合した。こ
の配合粉末を実施例１と同様の工程及び条件でもって焼
結し、本発明品５及び比較品５を得た。この本発明品５
及び比較品５の合金組織における合金中の板状体WCの量
並びに合金の硬さ，破壊靱性値，抗折力値を求めて、そ
の結果を第８表に示した。
各粉末でもって、74.5wt％WC-11.5wt％TiC-9.5wt％TaC-
4.5wt％Co組成になるように第７表の如く配合した。こ
の配合粉末を実施例１と同様の工程及び条件でもって焼
結し、本発明品５及び比較品５を得た。この本発明品５
及び比較品５の合金組織における合金中の板状体WCの量
並びに合金の硬さ，破壊靱性値，抗折力値を求めて、そ
の結果を第８表に示した。
実施例４ 実施例２で用いた第４固溶体，第５固溶体及び実施例１
で用いたWC,Coの各粉末でもって、66.8wt％WC-11.5wt％
TiC-17.2wt％TaC-4.5wt％Co組成になるように第９表の
如く配合した。この配合粉末を実施例１と同様の工程及
び条件でもって焼結し、本発明品６及び比較品６を得
た。この本発明品６及び比較品６の合金組織における合
金中の板状体WCの量並びに合金の硬さ，破壊靱性値，抗
折力値を求めて，その結果を第10表に示した。
で用いたWC,Coの各粉末でもって、66.8wt％WC-11.5wt％
TiC-17.2wt％TaC-4.5wt％Co組成になるように第９表の
如く配合した。この配合粉末を実施例１と同様の工程及
び条件でもって焼結し、本発明品６及び比較品６を得
た。この本発明品６及び比較品６の合金組織における合
金中の板状体WCの量並びに合金の硬さ，破壊靱性値，抗
折力値を求めて，その結果を第10表に示した。
（発明の効果） 以上の結果、本発明の高強度超硬合金は、従来の超硬合
金に比較して、特に破壊靱性値がすぐれているという効
果がある。また、切削試験の結果から判断すると、本発
明の高強度超硬合金は、高温における耐摩耗性及び耐欠
損性にすぐれるという効果がある。これらのことから、
本発明の高強度超硬合金は、重切削又は高送り切削のよ
うに高温で衝撃の加わる切削工具用材料、もしくはミク
ロンドリル，印字ピンなどの微細工具材料、あるいはド
リル，エンドミルなどの切刃の鋭角な工具材料、さらに
は耐摩耗工具用材料などの従来の超硬合金が用いられて
いる全ての用途範囲に応用できる産業上有用な材料であ
る。
金に比較して、特に破壊靱性値がすぐれているという効
果がある。また、切削試験の結果から判断すると、本発
明の高強度超硬合金は、高温における耐摩耗性及び耐欠
損性にすぐれるという効果がある。これらのことから、
本発明の高強度超硬合金は、重切削又は高送り切削のよ
うに高温で衝撃の加わる切削工具用材料、もしくはミク
ロンドリル，印字ピンなどの微細工具材料、あるいはド
リル，エンドミルなどの切刃の鋭角な工具材料、さらに
は耐摩耗工具用材料などの従来の超硬合金が用いられて
いる全ての用途範囲に応用できる産業上有用な材料であ
る。
第１図は、本発明の高強度超硬合金を得るための出発物
質として、特に適するWC-Ti（C,N）-Ｍ（C,N）擬三元系
状態図である。但し、Ｍは、Zr,Hf,Ta,Nb,V,Cr,Moの中
の少なくとも１種を表わす。
質として、特に適するWC-Ti（C,N）-Ｍ（C,N）擬三元系
状態図である。但し、Ｍは、Zr,Hf,Ta,Nb,V,Cr,Moの中
の少なくとも１種を表わす。
Claims (4)
- 【請求項１】ＷとTiの複合炭化物，複合炭窒化物，複合
炭酸化物，複合炭窒酸化物、及びＷとTiとZr,Hf,V,Nb,T
a,Cr,Moの中の少なくとも１種との複合炭化物，複合炭
窒化物，複合炭酸化物，複合炭窒酸化物の中の少なくと
も１種のBl型固溶体と、炭化タングステンとでなる硬質
相80〜98重量％と、残りCoを主成分とする結合相と不可
避不純物とからなる超硬合金において、該超硬合金の断
面組織では三角形状、又は最大寸法が２〜20μｍで、こ
の最大寸法が最小寸法の少なくとも２倍でなる針状，棒
状，四角形を主とする多角形状の中の少なくとも１種と
して観察される板状体の炭化タングステンが該超硬合金
全体の少なくとも５体積％混在していることを特徴とす
る高強度超硬合金。 - 【請求項２】上記板状体の炭化タングステンが一定方向
に配向されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の高強度超硬合金。 - 【請求項３】周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物，炭窒化
物，炭酸化物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも
１種の第１粉末と、Coを主成分とする第２粉末とでなる
出発物質を用いて、混合，成形及び焼結工程を経て、Ｗ
とTiの複合炭化物，複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合
炭窒酸化物、及びＷとTiとZr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Moの中の
少なくとも１種との複合炭化物，複合炭窒化物，複合炭
酸化物，複合炭窒酸化物の中の少なくとも１種のBl型固
溶体と、炭化タングステンとでなる硬質相80〜98重量％
と、残りCoを主成分とする結合相と不可避不純物とから
なる超硬合金を得るための製造方法において、該出発物
質としての該第１粉末にＷを過飽和に固溶してなる固溶
体を用いて、焼結工程中に、該Ｗを過飽和に固溶してな
る固溶体から該超硬合金の断面組織では三角形状、又は
最大寸法が２〜20μｍで、この最大寸法が最小寸法の少
なくとも２倍でなる針状，棒状，四角形を主とする多角
形状の中の少なくとも１種として観察される板状体の炭
化タングステンを該超硬合金全体の少なくとも５体積％
晶出させることを特徴とする高強度超硬合金の製造方
法。 - 【請求項４】上記焼結工程は、加熱焼結と、加熱焼結後
の加圧加熱により上記板状体の炭化タングステンを一定
方向に配向させることをを特徴とする特許請求の範囲第
３項記載の高強度超硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63198700A JPH0711050B2 (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 高強度超硬合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63198700A JPH0711050B2 (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 高強度超硬合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0247239A JPH0247239A (ja) | 1990-02-16 |
| JPH0711050B2 true JPH0711050B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=16395574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63198700A Expired - Lifetime JPH0711050B2 (ja) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | 高強度超硬合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711050B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69739311D1 (de) | 1996-12-16 | 2009-04-30 | Sumitomo Electric Industries | Sinterkarbid, verfahren zu dessen herstellung und sinterkarbidwerkzeuge |
| JP4951958B2 (ja) * | 2005-12-21 | 2012-06-13 | 株式会社タンガロイ | 切削工具用サーメット |
| JP7321413B2 (ja) * | 2019-04-01 | 2023-08-07 | Ｎｔｋカッティングツールズ株式会社 | セラミックス切削工具 |
| CN115925424B (zh) * | 2022-12-20 | 2023-07-21 | 湘潭大学 | 一种纳米析出相强化的过饱和钨超高温高熵陶瓷制备方法 |
| CN121244966B (zh) * | 2025-12-08 | 2026-02-27 | 赣州澳克泰工具技术有限公司 | 一种木工刀用高性能硬质合金棒材及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6039961B2 (ja) * | 1980-08-20 | 1985-09-09 | マックス株式会社 | 手動電動兼用巻尺装置 |
-
1988
- 1988-08-09 JP JP63198700A patent/JPH0711050B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0247239A (ja) | 1990-02-16 |
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