JP7213022B2 - Co基合金及びその粉末 - Google Patents
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Description
C:2.50質量%以上3.00質量%以下、
Cr:28.0質量%以上34.0質量%以下、
W:11.0質量%以上15.0質量%以下、
Si:0.01質量%以上2.00質量%以下、
Mn:0.01質量%以上1.00質量%以下、
Fe:0.01質量%以上10.0質量%以下、
及び
Ni:0.5質量%以上15.0質量%以下
を含む。残部は、Co及び不可避的不純物である。
C:2.50質量%以上3.00質量%以下、
Cr:28.0質量%以上34.0質量%以下、
W:11.0質量%以上15.0質量%以下、
Si:0.01質量%以上2.00質量%以下、
Mn:0.01質量%以上1.00質量%以下、
Fe:0.01質量%以上10.0質量%以下、
及び
Ni:0.5質量%以上15.0質量%以下
を含む。残部は、Co及び不可避的不純物である。
Cは、Cr及びWと結合して炭化物を形成する。この炭化物は、合金の高硬度に寄与しうる。この観点から、Cの含有率は2.50質量%以上が好ましく、2.55質量%以上がより好ましく、2.60質量%以上が特に好ましい。Cの含有率が過剰であると、合金の靱性が低下する。優れた靱性の観点から、Cの含有率は3.00質量%以下が好ましく、2.95質量%以下がより好ましく、2.90質量%以下が特に好ましい。
Crは、Cと結合して炭化物を形成する。この炭化物は、合金の常温硬さ、高温硬さ、耐摩耗性及び耐食性に寄与しうる。これらの観点から、Crの含有率は28.0質量%以上が好ましく、29.0質量%以上がより好ましく、29.5質量%以上が特に好ましい。Crの含有率が過剰であると、合金の靱性が低下する。さらに、Crの含有率が過剰であると、後述されるε相が過剰に生成される。このε相は、成形品の耐食性を損なう。靱性及び耐食性の観点から、Crの含有率は34.0質量%以下が好ましく、33.0質量%以下がより好ましく、32.5質量%以下が特に好ましい。
Wは、Cと結合して炭化物を形成する。この炭化物は、高温硬さ及び耐摩耗性に寄与しうる。これらの観点から、Wの含有率は11.0質量%以上が好ましく、12.0質量%以上がより好ましく、12.5質量%以上が特に好ましい。Wの含有率が過剰であると、合金の靱性が低下する。靱性の観点から、Wの含有率は15.0質量%以下が好ましく、14.5質量%以下がより好ましく、14.0質量%以下が特に好ましい。
Siは、合金の耐食性及び切削性に寄与しうる。この観点から、Siの含有率は0.01質量%以上が好ましく、0.20質量%以上がより好ましく、0.50質量%以上が特に好ましい。Siの含有率が過剰であると、合金の靱性が低下する。靱性の観点から、Siの含有率は2.00質量%以下が好ましく、1.90質量%以下がより好ましく、1.80質量%以下が特に好ましい。
Mnは、後述されるγ相を生成させる。このγ相は、合金の靱性に寄与しうる。この観点から、Mnの含有率は0.01質量%以上が好ましく、0.20質量%以上がより好ましく、0.30質量%以上が特に好ましい。Mnの含有率が過剰であると、合金の強度が低下する。強度の観点から、Mnの含有率は1.00質量%以下が好ましく、0.80質量%以下がより好ましく、0.70質量%以下が特に好ましい。
Feは、後述されるγ相を生成させる。このγ相は、合金の靱性に寄与しうる。この観点から、Feの含有率は0.01質量%以上が好ましく、1.0質量%以上がより好ましく、2.0質量%以上が特に好ましい。Feの含有率が過剰であると、合金の耐食性が低下する。耐食性の観点から、Feの含有率は10.0質量%以下が好ましく、8.0質量%以下がより好ましく、7.0質量%以下が特に好ましい。
Niは、マトリクスに固溶し、合金の耐食性を高める。Niは、後述されるγ相を生成させる。このγ相は、合金の靱性に寄与しうる。これらの観点から、Niの含有率は0.5質量%以上が好ましく、0.8質量%以上がより好ましく、3.0質量%以上が特に好ましい。Niの含有率が過剰であると、合金の硬度が小さくなる。硬度の観点から、Niの含有率は15.0質量%以下が好ましく、9.0質量%以下がより好ましく、8.0質量%以下が特に好ましい。
Coは、合金におけるマトリクスの主成分である。常温での、Co単体の安定結晶構造は、六方最密充填構造(h.c.p.)である。690K以上の温度での、Co単体の安定結晶構造は、面心立方格子(f.c.c.)である。本発明に係る粉末では、マトリクス(常温)は、主としてγ相である。このマトリクスが、γ相と共に、ε相を有してもよい。γ相の結晶構造は、f.c.c.である。ε相の結晶構造は、h.c.p.である。
本発明における合金において、Oは不可避的不純物である。合金の耐食性の観点から、Oの質量含有率は200ppm以下が好ましく、150ppm以下がより好ましく、100ppm以下が特に好ましい。
本発明における合金において、Alは不可避的不純物である。Alは、Ti又はNiと結合し、金属間化合物を形成しうる。この金属間化合物は、合金の靱性を損なう。靱性の観点から、Alの含有率は0.50質量%以下が好ましく、0.40質量%以下がより好ましく、0.35質量%以下が特に好ましい。
本発明における合金において、Tiは不可避的不純物である。Tiは、Al又はNiと結合し、金属間化合物を形成しうる。この金属間化合物は、合金の靱性を損なう。靱性の観点から、Tiの含有率は0.50質量%以下が好ましく、0.40質量%以下がより好ましく、0.35質量%以下が特に好ましい。
前述の通り、マトリクスはε相を有しうる。ε相は、靱性に劣る。ε相の量が過大であると、成形品の耐久性及び切削性が阻害される。これらの観点から、ε相(h.c.p.構造)の体積率Pεは、金属組織全体の10.0%未満が好ましく、5.0%未満がより好ましく、3.0%未満が特に好ましい。理想的には、体積率Pεはゼロである。体積率Pε(%)は、下記の数式によって算出される。
Pε = Xε ・ 100
この数式において、Xεは、ε相の体積比である。体積比Xεは、下記数式によって算出される。
Pc = Xc ・ 100
この数式において、Xcは、炭化物の体積比である。体積比Xcは、粉末から得られた成形体の断面組織を反射電子像で撮影することで算出される。この算出には、画像解析ソフトが用いられる。
所定の成分の合金を溶解し、溶湯を得た。この溶湯を、不活性ガス雰囲気中でガスアトマイズに供し、粉末を得た。この粉末を分級に供し、粒子径を300μm以下に調整した。この粉末を、カプセルに充填し、このカプセルを密封した。この粉末を熱間静水圧プレス処理(HIP)に供し、バルクを得た。HIPの条件は、以下の通りである。
圧力:122MPa
温度:1000-1200℃
時間:7時間
バルクのロックウェル硬さ(HRC)を測定した。この結果が、下記の表1及び2に示されている。
バルクから、試験片(10R2mmCノッチ)を得た。この試験片をシャルピー衝撃試験に供し、衝撃値(CI)を測定した。この結果が、下記の表1及び2に示されている。
バルクから、試験片(10mm×10mm×14mm)を得た。この試験片を、耐食試験に供した。試験の条件は、以下の通りである。
溶液:10%フッ酸水溶液
温度:40℃
時間:10時間
腐食減量を試験前の試験片の表面積で除して、腐食度を算出した。この結果が、下記の表1及び2に示されている。
Claims (3)
- その材質がCo基合金であり、このCo基合金が、
C:2.50質量%以上3.00質量%以下、
Cr:28.0質量%以上34.0質量%以下、
W:11.0質量%以上15.0質量%以下、
Si:0.01質量%以上2.00質量%以下、
Mn:0.01質量%以上1.00質量%以下、
Fe:0.01質量%以上10.0質量%以下、
Ni:0.5質量%以上15.0質量%以下
Al:0質量%超0.50質量%以下
及び
Ti:0質量%超0.50質量%以下
を含み、かつ残部がCo及び不可避的不純物である、焼結体。 - その金属組織の全体に対する、h.c.p.構造を有する相であるε相の体積率Pεが、10.0%未満である請求項1に記載の焼結体。
- その金属組織が、M6C系及び/又はM7C3系の炭化物と、f.c.c.構造を有する相であるγ相及び/又はh.c.p.構造を有する相であるε相からなるマトリクスとを含んでおり、
上記金属組織の全体に対する上記炭化物の体積率Pcが、20.0%以上50.0%以下である請求項1又は2に記載の焼結体。
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JP2018079898A JP7213022B2 (ja) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | Co基合金及びその粉末 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018079898A JP7213022B2 (ja) | 2018-04-18 | 2018-04-18 | Co基合金及びその粉末 |
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Publication Number | Publication Date |
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---|---|---|---|---|
WO2015045399A1 (ja) | 2013-09-25 | 2015-04-02 | 島根県 | コバルト合金材料を作製するための方法、コバルト合金材料および切削部材 |
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JPS5274508A (en) * | 1975-12-18 | 1977-06-22 | Mitsubishi Metal Corp | Co-base sintered alloy |
JPS56102570A (en) * | 1980-01-22 | 1981-08-17 | Kubota Ltd | Heat treatment of cast cobalt alloy |
JPS5921944B2 (ja) * | 1980-01-22 | 1984-05-23 | 株式会社クボタ | コバルト基鋳造合金 |
JP2703726B2 (ja) * | 1994-09-02 | 1998-01-26 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉体プラズマ溶接用コバルト基合金粉末 |
JP2703735B2 (ja) * | 1995-03-30 | 1998-01-26 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉体プラズマアーク溶接用合金粉末 |
JPH11138294A (ja) * | 1997-11-05 | 1999-05-25 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | コバルト基合金溶接棒およびガス肉盛り溶接方法 |
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2018
- 2018-04-18 JP JP2018079898A patent/JP7213022B2/ja active Active
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