JPS60110840A - 熱間塑性加工用超硬合金およびその製造法 - Google Patents
熱間塑性加工用超硬合金およびその製造法Info
- Publication number
- JPS60110840A JPS60110840A JP58217008A JP21700883A JPS60110840A JP S60110840 A JPS60110840 A JP S60110840A JP 58217008 A JP58217008 A JP 58217008A JP 21700883 A JP21700883 A JP 21700883A JP S60110840 A JPS60110840 A JP S60110840A
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- JP
- Japan
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- cemented carbide
- hard alloy
- plastic working
- forging
- sintered hard
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
高寿命の超硬合金を提供するものである。
（ロ）従来技術とその問題点
従来熱間鍛造用工具である金型、パンチはダイス鋼（Ｓ
ＫＤ６１）が主に使われていた。ダイスｔｉ］ｉｌは表
面に熱亀裂変形が発生しやすいため、スを而は短かく、
製品の・Ｊ法４１゛ｊ度が悪いのが現状である。
ＫＤ６１）が主に使われていた。ダイスｔｉ］ｉｌは表
面に熱亀裂変形が発生しやすいため、スを而は短かく、
製品の・Ｊ法４１゛ｊ度が悪いのが現状である。
従°つて熱間鍛造後の１１１５品ｅよ、Ｊｉ７Ｆ削加工
が必要とされている。最近の動向として、温間鍛造、熱
開鍛這による精密鍛ｊＬＬを行い、後加工を省略する方
向の開発が進められている。これには高１１能鍛造用工
具が必要とされる。従来から用、いられている熱間ダイ
ス鋼では肌荒れ、変形、熱亀裂が著しくま１、：佑の熱
膨張が大きいためｌ’ｌｒｊ精反を出すことは出来ない
。高温での硬度が高い５ＫＨ−５１でも熱膨張、熱亀裂
、クランクの問題があり高寿命を望めない。高温での熱
膨張が鋼の１／２である超硬合金は望ましいが、現在市
場で用いられている超硬合金は１ｌｌｌＪ熱衝撃性、靭
性が低いため熱間鍛造の如く、厳しい使用条件下では使
用に耐えない。
が必要とされている。最近の動向として、温間鍛造、熱
開鍛這による精密鍛ｊＬＬを行い、後加工を省略する方
向の開発が進められている。これには高１１能鍛造用工
具が必要とされる。従来から用、いられている熱間ダイ
ス鋼では肌荒れ、変形、熱亀裂が著しくま１、：佑の熱
膨張が大きいためｌ’ｌｒｊ精反を出すことは出来ない
。高温での硬度が高い５ＫＨ−５１でも熱膨張、熱亀裂
、クランクの問題があり高寿命を望めない。高温での熱
膨張が鋼の１／２である超硬合金は望ましいが、現在市
場で用いられている超硬合金は１ｌｌｌＪ熱衝撃性、靭
性が低いため熱間鍛造の如く、厳しい使用条件下では使
用に耐えない。
（９発明の開示
本発明は温間、熱間鍛造用工具として、蔑温硬板が高く
、熱膨張率の低い超硬合金の改良を進めた結果、側熱亀
裂性、１６ｉｔ割損性の曖れた熱間塑性加工用Ｉ置棚合
金を開発できたものである。
、熱膨張率の低い超硬合金の改良を進めた結果、側熱亀
裂性、１６ｉｔ割損性の曖れた熱間塑性加工用Ｉ置棚合
金を開発できたものである。
本願の要旨は、硬質層と結合４１１よりなる超硬合金に
あ・いて、硬質相がＷＣよりなり、結合相がＣｏ。
あ・いて、硬質相がＷＣよりなり、結合相がＣｏ。
Ｎｉ、Ｃｒの三元合金からなり、該結合相量がｌＯ〜４
０車：１１−％にあり、かつＣＯとＮｉの比較が９９≧
Ｃｏ／Ｎ ｉ 、−： Ｉであり、Ｃｒの添〃１１量が
０．１〜３Ｑｉ％である超硬合金を急冷処理により結合
相の凝固粒度を３００７ｚ以下に１ｌｉｌｌ 御したこ
とを特徴とする合金が、温熱間鍛造用超硬合金工具に適
していることを見出したものである。
０車：１１−％にあり、かつＣＯとＮｉの比較が９９≧
Ｃｏ／Ｎ ｉ 、−： Ｉであり、Ｃｒの添〃１１量が
０．１〜３Ｑｉ％である超硬合金を急冷処理により結合
相の凝固粒度を３００７ｚ以下に１ｌｉｌｌ 御したこ
とを特徴とする合金が、温熱間鍛造用超硬合金工具に適
していることを見出したものである。
ｉ’ｌｌ１口１１」、熱間鍛造では被加工物の温度がｉ
’ｎｉ ＜、また鍛造材料の変形による発熱にて金型表
面の温度が急上昇する。一方ワーク取り出し後潤滑剤、
冷却水、冷却油等を金型表面に吹きつけるため急冷され
るなどの熱衝撃により工具表面の損傷が起こる。なおこ
こでいう温−間とは約５００〜８００℃であり、熱間と
は約８００〜１１００℃の範囲を示すものである。
’ｎｉ ＜、また鍛造材料の変形による発熱にて金型表
面の温度が急上昇する。一方ワーク取り出し後潤滑剤、
冷却水、冷却油等を金型表面に吹きつけるため急冷され
るなどの熱衝撃により工具表面の損傷が起こる。なおこ
こでいう温−間とは約５００〜８００℃であり、熱間と
は約８００〜１１００℃の範囲を示すものである。
本発明では、急激な熱サイクル、工具表面温度の上昇に
よる高温硬板の低下、鍛造時に必要な高温靭性、冷却水
による］工具表面の腐食、被加工物子による磨耗等の悪
条件下でも使用可能な超硬合金を見出したものである。
よる高温硬板の低下、鍛造時に必要な高温靭性、冷却水
による］工具表面の腐食、被加工物子による磨耗等の悪
条件下でも使用可能な超硬合金を見出したものである。
例えば熱間で使用１される超硬合金として銅線拐圧延に
ノ１［いられる圧延ロールが知られているが、これは圧
延時は、均等荷重下で用いられ、本−の熱間鍛造工具の
ような強い衝撃は加わっていないことからも、本願でい
う使用条件がいかに厳しいかが推定できるわけである。
ノ１［いられる圧延ロールが知られているが、これは圧
延時は、均等荷重下で用いられ、本−の熱間鍛造工具の
ような強い衝撃は加わっていないことからも、本願でい
う使用条件がいかに厳しいかが推定できるわけである。
本発明者らは、硬質相としてＷＣを用い結合相としてＣ
ｏを用いた場合、第１図に示す通り高温での硬板低下が
著しいこと、また第２図に示すように高温靭性値が低下
するとの新らしい知見に基くものである。即ち、ＷＣ−
ＣＯ系１石硬合金にＮｉ −Ｃｒが加わると靭性が低下
するとされているが、９９≧Ｃｏ７’Ｎｉ七ｌの条件で
は合金の靭性を低下させることなく高強度を維持できる
ことができる。Ｃｒの添加は冷却水による超硬合金工具
表面の肌荒れを減少することができ０．１％以下では効
果がなく、また３重１ｉ１０％を越えると強度が低下す
るため、０．１〜３重量％の範囲が望ましい。
ｏを用いた場合、第１図に示す通り高温での硬板低下が
著しいこと、また第２図に示すように高温靭性値が低下
するとの新らしい知見に基くものである。即ち、ＷＣ−
ＣＯ系１石硬合金にＮｉ −Ｃｒが加わると靭性が低下
するとされているが、９９≧Ｃｏ７’Ｎｉ七ｌの条件で
は合金の靭性を低下させることなく高強度を維持できる
ことができる。Ｃｒの添加は冷却水による超硬合金工具
表面の肌荒れを減少することができ０．１％以下では効
果がなく、また３重１ｉ１０％を越えると強度が低下す
るため、０．１〜３重量％の範囲が望ましい。
以」二の組成面の検ｈ］で熱間鍛造工具として必要な高
温硬度１．’ｉ’、、Ｉ温靭性、肌荒れは解決するが、
熱亀裂に対する対策として次のことを見出した。
温硬度１．’ｉ’、、Ｉ温靭性、肌荒れは解決するが、
熱亀裂に対する対策として次のことを見出した。
ｉ’１ｌｌＬ間鍛重、熱同鍛造では金型表面に虫取する
熱亀裂は鍛造時の衝撃により一層成長する。従って表面
の亀裂発生を極力防止しなければならない。
熱亀裂は鍛造時の衝撃により一層成長する。従って表面
の亀裂発生を極力防止しなければならない。
本発明では鍛造時の亀裂生成機構を鋭意検討した結果、
初期に発生する亀裂深さ、亀裂密ｒ、Ｚは結合相の凝固
粒度、ＣＯ／Ｎｉの均一分散、Ｃｒの濃度分布に影響さ
れることが判明した。
初期に発生する亀裂深さ、亀裂密ｒ、Ｚは結合相の凝固
粒度、ＣＯ／Ｎｉの均一分散、Ｃｒの濃度分布に影響さ
れることが判明した。
本発明者等はＷＣ−Ｃｏ −Ｎｉ −Ｃｒ系合金は熱間
鍛造に適しているが、＋ｏｉＪ熱亀裂性を向上させる方
法を種々検旧した結果、焼結工程において焼結温度から
焼結体を急速に冷却することによって凝固粒度を制御で
きること、さらには凝固粒度が０．３ ｍｍ以下に制御
すると鍛造時に発生する熱亀裂を防止し得ることを見い
出したものである。
鍛造に適しているが、＋ｏｉＪ熱亀裂性を向上させる方
法を種々検旧した結果、焼結工程において焼結温度から
焼結体を急速に冷却することによって凝固粒度を制御で
きること、さらには凝固粒度が０．３ ｍｍ以下に制御
すると鍛造時に発生する熱亀裂を防止し得ることを見い
出したものである。
凝固粒度は、焼結体の冷却速度によって著しく影響を受
けるものであり、例えばガスの流入ｊに−や、発熱体と
被冷却物との間開等によって異ってくる。
けるものであり、例えばガスの流入ｊに−や、発熱体と
被冷却物との間開等によって異ってくる。
：１・
゛例えば熱伝導反の大きいＨｅ 、 Ｈ２等を用いれば
冷却速度は大Ｉｌｌに向上しその結果０．１ ｍｍ以下
の凝固粒径をもつ超硬合金を得ることができる。
冷却速度は大Ｉｌｌに向上しその結果０．１ ｍｍ以下
の凝固粒径をもつ超硬合金を得ることができる。
用途によって、必要な凝固粒度も異なってくるが例えば
熱間塑性加工用工具としては０．１ ｍｍ以下の凝固粒
度をもつものの方が、特性としては良々Ｊとなる。
熱間塑性加工用工具としては０．１ ｍｍ以下の凝固粒
度をもつものの方が、特性としては良々Ｊとなる。
結合相の凝固粒度を０．３龍以」二にすると深い熱亀裂
が見られるようになり、さらに大きくすると大破する恐
れが出てくる。超硬合金の凝固粒度はイオンエツチング
あるいは化学的腐食法により容易に検出することが出来
る。第３Ｒ目こ超硬合金の顕微鏡による凝固組織を示し
た。濃淡の差は結晶方位によるものである。
が見られるようになり、さらに大きくすると大破する恐
れが出てくる。超硬合金の凝固粒度はイオンエツチング
あるいは化学的腐食法により容易に検出することが出来
る。第３Ｒ目こ超硬合金の顕微鏡による凝固組織を示し
た。濃淡の差は結晶方位によるものである。
このようにして得られた熱間、温間鍛造用塑性得た材料
を利用することができる。
を利用することができる。
に）実施例！
ＷＣ，Ｃｏ、 Ｎｉおよヒｃｒノ粉末を秤量し、ＷＣ−
１２＋１（量％Ｃｏ−８重軟％Ｎ ｉ −２′ｉＪＬ量
％Ｃｒとなるように配合し、混合粉砕を行った。これを
外径１００ｍｍ、１’） （￥ ４０ ｍｒｎ、６１ｉ
さ８０ｍｍの円筒状に成形し、真空炉中１０ ”Ｔｏｒ
ｒにて５時間かけて、１４００℃に＋１１・温し、さら
に１時間その温度で保持した。保持後、炉りに装入した
架台を１気に加熱部より冷却部に移し、Ｎ２ガスを炉内
に導入し、超硬合金を１、気に急冷凝固させた合金（Ａ
）と、１４００℃にて１時１１１保持まで前記と同じ条
件でありその後加熱電源を切断した後、炉中で１０００
℃まで冷却しその後Ｎ２ガス′ｆ！：尋人して得た合金
（Ｂ）を製作した。
１２＋１（量％Ｃｏ−８重軟％Ｎ ｉ −２′ｉＪＬ量
％Ｃｒとなるように配合し、混合粉砕を行った。これを
外径１００ｍｍ、１’） （￥ ４０ ｍｒｎ、６１ｉ
さ８０ｍｍの円筒状に成形し、真空炉中１０ ”Ｔｏｒ
ｒにて５時間かけて、１４００℃に＋１１・温し、さら
に１時間その温度で保持した。保持後、炉りに装入した
架台を１気に加熱部より冷却部に移し、Ｎ２ガスを炉内
に導入し、超硬合金を１、気に急冷凝固させた合金（Ａ
）と、１４００℃にて１時１１１保持まで前記と同じ条
件でありその後加熱電源を切断した後、炉中で１０００
℃まで冷却しその後Ｎ２ガス′ｆ！：尋人して得た合金
（Ｂ）を製作した。
かくの如くして得られた合金を鋼シャンクに圧入し加工
してベベルギヤー用鍛造金型を製作した。
してベベルギヤー用鍛造金型を製作した。
鍛造用材料を１１００℃に加熱し、鍛造圧２００ｔｏｎ
にてベベルギャーの？Ｉ＋＾１１す鍛造を行った。ダイ
ス鋼を金型とした場合は５０００ケでノを命となったが
、本発明の超硬合金（Ａ）は５万ケで寿命となり、また
（Ｂ）は１万個の寿命であった。超硬合金金型は従来の
ダイス鋼金型に比較して割高となるが、それを勘案する
と（Ｂ）ではその価値はないが、（Ａ’）では充分に超
硬合金を使用する価値があることがわかった。
にてベベルギャーの？Ｉ＋＾１１す鍛造を行った。ダイ
ス鋼を金型とした場合は５０００ケでノを命となったが
、本発明の超硬合金（Ａ）は５万ケで寿命となり、また
（Ｂ）は１万個の寿命であった。超硬合金金型は従来の
ダイス鋼金型に比較して割高となるが、それを勘案する
と（Ｂ）ではその価値はないが、（Ａ’）では充分に超
硬合金を使用する価値があることがわかった。
この実施例で得られた超硬合金の凝固粒度をイオンエツ
チングによって調べた結果（Ａ）は平均１５０μｎＬで
あった。一方（Ｂ）は３００１ｉｎｔであった。ダイ寿
命は金型内口１１に発生する熱亀裂によるものであり、
さらに熱亀裂の表面エッヂ部にチッピングが発生し製品
形状不良および表面傷による寿命であった。
チングによって調べた結果（Ａ）は平均１５０μｎＬで
あった。一方（Ｂ）は３００１ｉｎｔであった。ダイ寿
命は金型内口１１に発生する熱亀裂によるものであり、
さらに熱亀裂の表面エッヂ部にチッピングが発生し製品
形状不良および表面傷による寿命であった。
本発明の超硬合金（Ａ）は亀裂深さが浅くかつ亀裂の開
き王台が小さいため長スを命となることがわかった。し
かし超硬合金（Ｂ）は亀裂が深くかつ亀裂部が開口し、
最後にチッピングが発生する。
き王台が小さいため長スを命となることがわかった。し
かし超硬合金（Ｂ）は亀裂が深くかつ亀裂部が開口し、
最後にチッピングが発生する。
また衝撃が大きい部分では亀裂が伸びて、超硬合金が割
れている。ダイス鋼の場合は肌荒れが著しく熱亀裂あ・
よびダイスの変形が見られ、製品形状、製品の表面状態
が悪化している。
れている。ダイス鋼の場合は肌荒れが著しく熱亀裂あ・
よびダイスの変形が見られ、製品形状、製品の表面状態
が悪化している。
実施例２
実施例１と同様の方法にて第１表に示すような配合で超
硬合金を製作した。これを実施例１の（Ａ）と同様の方
法で急速冷却して、ベベルギヤー用鍛造金型を製作し温
間鍛造を行った。
硬合金を製作した。これを実施例１の（Ａ）と同様の方
法で急速冷却して、ベベルギヤー用鍛造金型を製作し温
間鍛造を行った。
第 １ 表
第１図は各種超硬合金の硬度の温度特性を示すものであ
り、第２図は各種超硬合金の衝撃値の温度！１１′性を
示すものである。第３図は３０倍の顕微鏡写真を示す。 図中１−ＷＣ−１６Ｃｏ、 ２−ＷＣ−８Ｃｏ−７Ｎｉ
−ＩＣｒ。 ８−ＷＣ−２５Ｃｏ、 ４ ・−ＷＣ−＋ ５Ｃｏ、
５−ＷＣ−１２ＣＯ１６−ＷＣ−１４Ｃｏ −１，５Ｎ
ｉ −０，５Ｃｒ 。 ７ ・＝ＷＣ−１４Ｃｏ−４Ｎｉ−２Ｃｒ。 ０ ２ｏθ ４θＯ〆ｏｏ 、５１θＯ邊濱（０ｃ） 第２図 し濫及（＝Ｃ）
り、第２図は各種超硬合金の衝撃値の温度！１１′性を
示すものである。第３図は３０倍の顕微鏡写真を示す。 図中１−ＷＣ−１６Ｃｏ、 ２−ＷＣ−８Ｃｏ−７Ｎｉ
−ＩＣｒ。 ８−ＷＣ−２５Ｃｏ、 ４ ・−ＷＣ−＋ ５Ｃｏ、
５−ＷＣ−１２ＣＯ１６−ＷＣ−１４Ｃｏ −１，５Ｎ
ｉ −０，５Ｃｒ 。 ７ ・＝ＷＣ−１４Ｃｏ−４Ｎｉ−２Ｃｒ。 ０ ２ｏθ ４θＯ〆ｏｏ 、５１θＯ邊濱（０ｃ） 第２図 し濫及（＝Ｃ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （り硬質相と結合相よりｌる超硬合金において、硬質相
がＷＣよりなり、結合相がＣｏ、 Ｎｉ、 Ｃｒ より
なり、その量が１０〜４０重量％であり凝固結晶粒が０
．３ ｍｍ以下であることを特徴とする熱間塑性加工用
超硬合金。 （２）結合相が９９≧Ｃｏ／ Ｎ ｉ≧Ｉの範囲であり
、かつＣｒがＯ，１〜３爪、ｉ＋’：％であることを特
徴とする特許市ｆ求の範囲第（１）項記載の熱間塑性加
工用超硬合金。 （３）硬質相と結合相よりなる超硬合金において、硬質
相がＷＣよりなり、結合相がＣｏ、 Ｎｉ、 Ｃｒ Ｊ
：りなりその；ｔｌが１０〜４０重量％である超硬合金
の焼結過程において、焼結温度よりガス体によって急冷
することを特徴とする熱間塑性加工用超硬合金の製造法
。 （４）結合相が９９≧Ｃｏ／Ｎｉ≧１ の範囲であり、
かつＣｒが０．１〜３重量％であることを特徴とする熱
同塑性加工用超硬合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58217008A JPS60110840A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 熱間塑性加工用超硬合金およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58217008A JPS60110840A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 熱間塑性加工用超硬合金およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60110840A true JPS60110840A (ja) | 1985-06-17 |
| JPS6216266B2 JPS6216266B2 (ja) | 1987-04-11 |
Family
ID=16697375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58217008A Granted JPS60110840A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 熱間塑性加工用超硬合金およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60110840A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62155951U (ja) * | 1986-03-20 | 1987-10-03 | ||
| JPH04209249A (ja) * | 1990-12-01 | 1992-07-30 | Hokkaido Nouzai Kogyo Kk | 建造物の外壁とその構築法 |
| US6267797B1 (en) | 1996-07-11 | 2001-07-31 | Sandvik Ab | Sintering method |
-
1983
- 1983-11-16 JP JP58217008A patent/JPS60110840A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62155951U (ja) * | 1986-03-20 | 1987-10-03 | ||
| JPH04209249A (ja) * | 1990-12-01 | 1992-07-30 | Hokkaido Nouzai Kogyo Kk | 建造物の外壁とその構築法 |
| US6267797B1 (en) | 1996-07-11 | 2001-07-31 | Sandvik Ab | Sintering method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6216266B2 (ja) | 1987-04-11 |
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