JPH06316706A - 高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方法 - Google Patents
高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方法Info
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- JPH06316706A JPH06316706A JP12465293A JP12465293A JPH06316706A JP H06316706 A JPH06316706 A JP H06316706A JP 12465293 A JP12465293 A JP 12465293A JP 12465293 A JP12465293 A JP 12465293A JP H06316706 A JPH06316706 A JP H06316706A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度高延性のＷ−Ｎｉ−Ｆｅ焼結合金の
表層部が、硬くなりすぎる不具合を解消する。 【構成】 高強度高延性のＷ−Ｎｉ−Ｆｅ焼結合金を
後熱処理した後、１０００℃以上に急熱し、その後、急
冷する表面熱処理工程を有する。 【効果】 焼結体内部の硬度や靱性が低下することな
く、表層部のみを部分的に、軟化、高靱性化することが
できる。
表層部が、硬くなりすぎる不具合を解消する。 【構成】 高強度高延性のＷ−Ｎｉ−Ｆｅ焼結合金を
後熱処理した後、１０００℃以上に急熱し、その後、急
冷する表面熱処理工程を有する。 【効果】 焼結体内部の硬度や靱性が低下することな
く、表層部のみを部分的に、軟化、高靱性化することが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度で高延性のＷ
−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方法に関するものであ
る。
−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】Ｗ−Ｆｅ−Ｎｉ合金焼結体は、タングス
テンの性質を利用して、高強度で、高延性の材料とし
て、重錘や放射線遮蔽、さらに防護物などをも貫通する
発射体などの用途に使用されている。この焼結合金は、
８５〜９８重量％のタングステンと、残部がバインダー
となるＮｉとＦｅからなる粉末を調製、混合した後、Ｃ
ＩＰ（冷間等方加工プレス）などによって成形体とした
後に、バインダーの液相線温度以上に加熱して焼結して
いる。焼結体は、用途によっては、強度を向上させるた
めに、４００〜６００℃に予熱してスウェージ加工など
の温間における加工強化を行い、さらに、後熱処理（時
効処理）を行って高強度化している。
テンの性質を利用して、高強度で、高延性の材料とし
て、重錘や放射線遮蔽、さらに防護物などをも貫通する
発射体などの用途に使用されている。この焼結合金は、
８５〜９８重量％のタングステンと、残部がバインダー
となるＮｉとＦｅからなる粉末を調製、混合した後、Ｃ
ＩＰ（冷間等方加工プレス）などによって成形体とした
後に、バインダーの液相線温度以上に加熱して焼結して
いる。焼結体は、用途によっては、強度を向上させるた
めに、４００〜６００℃に予熱してスウェージ加工など
の温間における加工強化を行い、さらに、後熱処理（時
効処理）を行って高強度化している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した方法
では、十分な機械的強度が得られるものの、スウェージ
加工などの加工強化により表層部が硬化しすぎて内部よ
りも硬度が高くなるという現象が生じる。内部の硬度
は、所望の靱性が得られれば材料の機械的性質として高
い方が望ましいが、表層部の硬度が高くなりすぎると、
靱性が低下するだけでなく、ネジ切り等の表面への機械
加工が困難になる。また、焼結体を発射体として用いる
場合には、表層部が硬すぎることにより貫通力が低下す
るという問題がある。この発明は上記課題を解決するこ
とを基本的な目的とし、内部の強度を低下させることな
く、表層部のみを部分的に軟化、高靱性化する高強度Ｗ
−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方法を提供することを目
的とする。
では、十分な機械的強度が得られるものの、スウェージ
加工などの加工強化により表層部が硬化しすぎて内部よ
りも硬度が高くなるという現象が生じる。内部の硬度
は、所望の靱性が得られれば材料の機械的性質として高
い方が望ましいが、表層部の硬度が高くなりすぎると、
靱性が低下するだけでなく、ネジ切り等の表面への機械
加工が困難になる。また、焼結体を発射体として用いる
場合には、表層部が硬すぎることにより貫通力が低下す
るという問題がある。この発明は上記課題を解決するこ
とを基本的な目的とし、内部の強度を低下させることな
く、表層部のみを部分的に軟化、高靱性化する高強度Ｗ
−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方法を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明の高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造
方法は、Ｗを重量％で８５〜９８％含有し、残部がＮ
ｉ、Ｆｅを主成分とする成形体を焼結した後、加工強化
し、さらに後熱処理する高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結
体の製造方法において、後熱処理後、焼結体を１０００
℃以上に急熱し、その後、ただちに急冷する表面熱処理
工程を有することを特徴とする。
め、本願発明の高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造
方法は、Ｗを重量％で８５〜９８％含有し、残部がＮ
ｉ、Ｆｅを主成分とする成形体を焼結した後、加工強化
し、さらに後熱処理する高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結
体の製造方法において、後熱処理後、焼結体を１０００
℃以上に急熱し、その後、ただちに急冷する表面熱処理
工程を有することを特徴とする。
【０００５】なお、上記急熱は、１０００℃〜１３００
℃の温度への加熱を、３０℃／秒以上の昇温速度で行
い、急冷は３０℃／秒以上の冷却速度で行なうのが望ま
しい。本願発明における焼結体は、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅの他
に少量の他成分を含有させることもでき、その成分はバ
インダーとして作用するものや超硬粒子として作用する
ものであってもよい。なお、上記焼結合金に用いるＷ、
Ｎｉ、Ｆｅは、Ｗで、２〜６μｍ、Ｎｉで１〜３μｍ、
Ｆｅで１〜３μｍの粒径が望ましく、常法により混合、
成形する。
℃の温度への加熱を、３０℃／秒以上の昇温速度で行
い、急冷は３０℃／秒以上の冷却速度で行なうのが望ま
しい。本願発明における焼結体は、Ｗ、Ｎｉ、Ｆｅの他
に少量の他成分を含有させることもでき、その成分はバ
インダーとして作用するものや超硬粒子として作用する
ものであってもよい。なお、上記焼結合金に用いるＷ、
Ｎｉ、Ｆｅは、Ｗで、２〜６μｍ、Ｎｉで１〜３μｍ、
Ｆｅで１〜３μｍの粒径が望ましく、常法により混合、
成形する。
【０００６】
【作用】時効処理において過時効させると、材料が軟化
することは一般に知られており、これを本願発明におけ
る焼結体に適用することが考えられる。すなわち、焼結
体の製造過程で行われている後熱処理を、時効に必要な
時間以上行なうことにより焼結体を過時効させて軟化さ
せるものである。 しかし、過時効域には、図４に示す
ように、材料を脆化させる温度範囲（例えば６００℃×
５Ｈｒ）があり、脆化現象が避けられないことと、表層
部のみを選択的に過時効させることが困難であり、内部
深くまでが軟化して所望の機械的性質が得られないこと
が問題になる。
することは一般に知られており、これを本願発明におけ
る焼結体に適用することが考えられる。すなわち、焼結
体の製造過程で行われている後熱処理を、時効に必要な
時間以上行なうことにより焼結体を過時効させて軟化さ
せるものである。 しかし、過時効域には、図４に示す
ように、材料を脆化させる温度範囲（例えば６００℃×
５Ｈｒ）があり、脆化現象が避けられないことと、表層
部のみを選択的に過時効させることが困難であり、内部
深くまでが軟化して所望の機械的性質が得られないこと
が問題になる。
【０００７】しかし、本願発明者は、さらに研究を進め
た結果、焼結体を短時間で高温に加熱することによって
も、時効硬化→軟化現象が生じ、硬化（脆化）現象も小
さいことが判明した。そして、焼結体を急熱、急冷する
ことにより表層部を軟化、高靱性化することができ、し
かも、内部への熱影響を極力小さくして、内部の軟化や
脆化を防止することができる。その結果、内部の強度、
靱性は維持されたままで、表層部のみが部分的に軟化、
高靱性化される。
た結果、焼結体を短時間で高温に加熱することによって
も、時効硬化→軟化現象が生じ、硬化（脆化）現象も小
さいことが判明した。そして、焼結体を急熱、急冷する
ことにより表層部を軟化、高靱性化することができ、し
かも、内部への熱影響を極力小さくして、内部の軟化や
脆化を防止することができる。その結果、内部の強度、
靱性は維持されたままで、表層部のみが部分的に軟化、
高靱性化される。
【０００８】次に、第２の本願発明で規定される条件に
ついて説明する。 加熱温度：１０００〜１３００℃ 加熱温度は、低すぎると軟化が生じない。高すぎると結
晶粒界に析出物が生じ、脆化する。（低温で時間をかけ
ると軟化はするが、中心部も軟化してしまう。）種々調
査した結果１０００〜１３００℃の範囲が上記問題の解
決範囲であることが判った。 昇温速度：３０℃／秒以上 昇温速度が遅いと、中心部も加熱されてしまい、表層部
のみを加熱することができない。さらに１１００℃の範
囲では脆化の問題があるため昇温速度は速い方が良い。
実験の結果、３０℃／ｓｅｃ以上が適正条件であること
が判ったが、このような加熱条件は誘導加熱で容易に実
現することができる。 冷却速度：３０℃／秒以上 冷却過程でも昇温と同じ問題が生じるため、できるだけ
早く８００℃以下まで冷却する必要がある。実験の結
果、８００℃までを３０℃／ｓｅｃ以上の速度であれば
上記問題が解決できることが判った。
ついて説明する。 加熱温度：１０００〜１３００℃ 加熱温度は、低すぎると軟化が生じない。高すぎると結
晶粒界に析出物が生じ、脆化する。（低温で時間をかけ
ると軟化はするが、中心部も軟化してしまう。）種々調
査した結果１０００〜１３００℃の範囲が上記問題の解
決範囲であることが判った。 昇温速度：３０℃／秒以上 昇温速度が遅いと、中心部も加熱されてしまい、表層部
のみを加熱することができない。さらに１１００℃の範
囲では脆化の問題があるため昇温速度は速い方が良い。
実験の結果、３０℃／ｓｅｃ以上が適正条件であること
が判ったが、このような加熱条件は誘導加熱で容易に実
現することができる。 冷却速度：３０℃／秒以上 冷却過程でも昇温と同じ問題が生じるため、できるだけ
早く８００℃以下まで冷却する必要がある。実験の結
果、８００℃までを３０℃／ｓｅｃ以上の速度であれば
上記問題が解決できることが判った。
【０００９】
【実施例】以下に、この発明の一実施例を図１〜図３に
基づいて説明する。平均粒径 ５μｍのタングステン粒
子９３重量％と、平均粒径５μｍのＮｉ粒子４．９重量
％と、平均粒径５μｍのＦｅ粒子２．１重量％とを混合
し、さらに適当な添加剤を混合してゴム容器内に収納し
た後、ＣＩＰ法によって圧粉して径４０ｍｍ、長さ７０
０ｍｍの円柱状成形体を得た。この成形体を１３００〜
１４００℃に加熱して予備焼結を行い、その後、成形体
を１４６０〜１５５０℃に加熱して、１時間保持する本
焼結を行った。得られた焼結体を５５０〜６００℃に加
熱した後、焼結体側面を圧縮するスウェージ加工を１０
％の加工率で行い、その後、この焼結体に、４００℃で
数時間保持する後熱処理を施して時効硬化させた。
基づいて説明する。平均粒径 ５μｍのタングステン粒
子９３重量％と、平均粒径５μｍのＮｉ粒子４．９重量
％と、平均粒径５μｍのＦｅ粒子２．１重量％とを混合
し、さらに適当な添加剤を混合してゴム容器内に収納し
た後、ＣＩＰ法によって圧粉して径４０ｍｍ、長さ７０
０ｍｍの円柱状成形体を得た。この成形体を１３００〜
１４００℃に加熱して予備焼結を行い、その後、成形体
を１４６０〜１５５０℃に加熱して、１時間保持する本
焼結を行った。得られた焼結体を５５０〜６００℃に加
熱した後、焼結体側面を圧縮するスウェージ加工を１０
％の加工率で行い、その後、この焼結体に、４００℃で
数時間保持する後熱処理を施して時効硬化させた。
【００１０】さらに、後熱処理後の焼結体を図１に示す
表面熱処理装置に配置して、表面熱処理を行なった。表
面熱処理装置は、焼結体１を挿入する高周波加熱コイル
２の両側に同じく焼結体１を挿入する２つのリング状の
水冷ジャケット３、３が所定の距離を隔てて配置された
ものである。この装置では、水冷ジャケット３、３およ
び高周波加熱コイル２に焼結体１を挿入するとともに、
この焼結体１を軸方向に徐々に移動させて焼結体１を急
熱、急冷する。急熱、急冷は、コイルおよび水冷ジャケ
ットの能力を可変とする他に、焼結体の移動速度を調整
することによっても行なうことができる。
表面熱処理装置に配置して、表面熱処理を行なった。表
面熱処理装置は、焼結体１を挿入する高周波加熱コイル
２の両側に同じく焼結体１を挿入する２つのリング状の
水冷ジャケット３、３が所定の距離を隔てて配置された
ものである。この装置では、水冷ジャケット３、３およ
び高周波加熱コイル２に焼結体１を挿入するとともに、
この焼結体１を軸方向に徐々に移動させて焼結体１を急
熱、急冷する。急熱、急冷は、コイルおよび水冷ジャケ
ットの能力を可変とする他に、焼結体の移動速度を調整
することによっても行なうことができる。
【００１１】装置内を移動する焼結体１は、高周波加熱
コイル２によって誘導加熱されるが、軸方向での移動に
よって加熱される時間は比較的短い時間であり、加熱部
分は短時間で水冷ジャケット３に達する。加熱部分は水
冷ジャケットによって即座に冷却され、焼結体の内部に
十分に熱が伝達される前に全体が冷却され、表層部のみ
が選択的に高温に加熱される。表面熱処理中の焼結体１
の表面部温度は、時間の経過とともに図２に示すように
変化する。
コイル２によって誘導加熱されるが、軸方向での移動に
よって加熱される時間は比較的短い時間であり、加熱部
分は短時間で水冷ジャケット３に達する。加熱部分は水
冷ジャケットによって即座に冷却され、焼結体の内部に
十分に熱が伝達される前に全体が冷却され、表層部のみ
が選択的に高温に加熱される。表面熱処理中の焼結体１
の表面部温度は、時間の経過とともに図２に示すように
変化する。
【００１２】実施例の発明材は、急熱時の昇温速度を、
平均で４０℃／秒、加熱最高温度は１２００℃とし、急
冷時の平均冷却速度は平均約３０℃／秒となるように急
熱、急冷した。これに対し、焼結体の移動速度を変え
て、昇温速度を１０〜４０℃／秒、冷却速度５，３０℃
／秒、温度を９００〜１４００℃に変えて表面熱処理を
行なった焼結体を比較材１〜４として用意した。また、
従来と同様に、表面熱処理を全く行なわなかった焼結体
を比較材５，６として用意した。
平均で４０℃／秒、加熱最高温度は１２００℃とし、急
冷時の平均冷却速度は平均約３０℃／秒となるように急
熱、急冷した。これに対し、焼結体の移動速度を変え
て、昇温速度を１０〜４０℃／秒、冷却速度５，３０℃
／秒、温度を９００〜１４００℃に変えて表面熱処理を
行なった焼結体を比較材１〜４として用意した。また、
従来と同様に、表面熱処理を全く行なわなかった焼結体
を比較材５，６として用意した。
【００１３】得られた焼結体の表層および中心のロック
ウェル硬さおよび引張り性質を測定し、その結果を表１
に示した。その結果、比較材１は表層が軟化していな
い。比較材２〜４は、中心部まで軟化し、かつ表層部が
発明材とほぼ同一伸びであるのに強度が不足している。
（比較材５，６は、強度が表層と中心で同一レベルであ
る。）一方、発明材では、表層部が部分的に軟化、高靱
性化されており、その内部は、硬度、靱性ともに低下す
ることなく良好な値が得られている。
ウェル硬さおよび引張り性質を測定し、その結果を表１
に示した。その結果、比較材１は表層が軟化していな
い。比較材２〜４は、中心部まで軟化し、かつ表層部が
発明材とほぼ同一伸びであるのに強度が不足している。
（比較材５，６は、強度が表層と中心で同一レベルであ
る。）一方、発明材では、表層部が部分的に軟化、高靱
性化されており、その内部は、硬度、靱性ともに低下す
ることなく良好な値が得られている。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本願発明によれば、
Ｗを重量％で８５〜９８％含有し、残部がＮｉ、Ｆｅを
主成分とする焼結体を焼結した後、加工強化し、さらに
後熱処理する高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方
法において、後熱処理後、焼結体を１０００℃以上に急
熱し、その後、急冷する表面熱処理を行なうので、内部
の硬度、靱性を損なうことなく表層部を軟化、高靱性化
することができる。
Ｗを重量％で８５〜９８％含有し、残部がＮｉ、Ｆｅを
主成分とする焼結体を焼結した後、加工強化し、さらに
後熱処理する高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方
法において、後熱処理後、焼結体を１０００℃以上に急
熱し、その後、急冷する表面熱処理を行なうので、内部
の硬度、靱性を損なうことなく表層部を軟化、高靱性化
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例に用いる装置を示
す概略図である。
す概略図である。
【図２】図２は、図１の実施例における焼結体の温度変
化を示すグラフである。
化を示すグラフである。
【図３】図３は、焼結体を過時効した場合の強度、伸び
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ 焼結体 ２ 高周波加熱コイル ３ 水冷ジャケット
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｗを重量％で８５〜９８％含有し、残部
がＮｉ、Ｆｅを主成分とする成形体を焼結した後、加工
強化し、さらに後熱処理する高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金
焼結体の製造方法において、後熱処理後、焼結体を１０
００℃以上に急熱し、その後、急冷する表面熱処理工程
を有することを特徴とする高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼
結体の製造方法 - 【請求項２】 後熱処理後、焼結体を３０℃／秒以上の
昇温速度で１０００℃〜１３００℃に加熱し、その後、
３０℃／秒以上の冷却速度で冷却することを特徴とする
請求項１記載の高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造
方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12465293A JPH06316706A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12465293A JPH06316706A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06316706A true JPH06316706A (ja) | 1994-11-15 |
Family
ID=14890710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12465293A Pending JPH06316706A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 高強度Ｗ−Ｎｉ−Ｆｅ合金焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06316706A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013084748A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP12465293A patent/JPH06316706A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013084748A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
| WO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
| JPWO2013084749A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2015-04-27 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
| JPWO2013084748A1 (ja) * | 2011-12-07 | 2015-04-27 | 株式会社アライドマテリアル | タングステン焼結合金 |
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