JPS62127139A - 高硬度材料接合型工具 - Google Patents
高硬度材料接合型工具Info
- Publication number
- JPS62127139A JPS62127139A JP26898485A JP26898485A JPS62127139A JP S62127139 A JPS62127139 A JP S62127139A JP 26898485 A JP26898485 A JP 26898485A JP 26898485 A JP26898485 A JP 26898485A JP S62127139 A JPS62127139 A JP S62127139A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- junction
- hard alloy
- sintered hard
- insert metal
- 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.)
- Granted
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- Punching Or Piercing (AREA)
- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
- Forging (AREA)
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】
(産業上の利用分野)
本発明は、各種の圧造、鍛造、引き抜き等のプレス工兵
、および、その他の耐摩耗工具に関する。
、および、その他の耐摩耗工具に関する。
(従来の技術)
異種金属を接合した接合型工具は、それぞれの金属の特
長を利用して単一の金属では得られない特性を実現する
しのである。
長を利用して単一の金属では得られない特性を実現する
しのである。
ところで、靭性にすぐれた鉄鋼材料を用いた支持部と高
硬度を有する加工部とからなる接合型工具を製造するた
め、固相拡散接合法で鉄鋼材料と超硬合金を直接接合す
る場合、接合界面に金属間化合物を生じ易く、それを抑
制するために、鉄鋼材料と超硬合金との間に介在させる
インサートメタルとしてFe Ni系合金、Fe−C
r−W系合金等が用いられたきた。
硬度を有する加工部とからなる接合型工具を製造するた
め、固相拡散接合法で鉄鋼材料と超硬合金を直接接合す
る場合、接合界面に金属間化合物を生じ易く、それを抑
制するために、鉄鋼材料と超硬合金との間に介在させる
インサートメタルとしてFe Ni系合金、Fe−C
r−W系合金等が用いられたきた。
また、接合後、支持部(鉄鋼材料)に所要の強度をもた
せるために熱処理(焼入、焼戻し等)が施される。
せるために熱処理(焼入、焼戻し等)が施される。
(発明の解決すべき問題点)
しかしながら、鉄鋼材料は熱処理により必要な強度が得
られるが、インサートメタルは所要強度が(i)tこく
い。そのため、高い繰返し圧縮強度が要求される用途に
は、工具寿命が短い場合が多かった。
られるが、インサートメタルは所要強度が(i)tこく
い。そのため、高い繰返し圧縮強度が要求される用途に
は、工具寿命が短い場合が多かった。
したがって、鉄鋼材料と超硬合金とからなる接合型工具
の固相拡散接合による製造においては、次の諸条件を満
たすことが望ましい。
の固相拡散接合による製造においては、次の諸条件を満
たすことが望ましい。
a、インサートメタルの強度
インサートメタルは、接合すべき両金属と同等以上の強
度を有すること。
度を有すること。
b、金属間化合物の抑制
インサートメタルと接合すべき両金属との接合界面に脆
い金属間化合物を生成しないこと。
い金属間化合物を生成しないこと。
C1熱処理条件
鉄鋼材料に最適な熱処理が可能であること。
本発明の目的は、より安定した接合を有する鉄鋼材料と
超硬合金とからなる接合型工具を提供することである。
超硬合金とからなる接合型工具を提供することである。
(問題点を解決するための手段)
本発明では、鉄鋼材料と超硬合金との固相拡散接合にお
いて、より安定した接合諸条件を開発した。
いて、より安定した接合諸条件を開発した。
1)インサートメタルとして超硬合金を採用した。
2)金属間化合物抑制のため、インサート超硬合金は組
成(含有炭素量等)を1!4整した。
成(含有炭素量等)を1!4整した。
(作 用)
Cr、W、Mo等の添加元素を有する合金鋼と、通常の
超硬合金との直接接合においては、接合界面に金属間化
合物(F e = W) Cと考えられる)が形成され
易い。
超硬合金との直接接合においては、接合界面に金属間化
合物(F e = W) Cと考えられる)が形成され
易い。
この金属間化合物の生成メカニズムには、炭素量依存性
があり、適正炭素量に調整した超硬合金をインサートメ
タルとして用いれば、鉄鋼材料と超硬合金との直接接合
が可能であり、十分な接合強度が得られる。また、温度
とも強い相関が認められる。第1表に、各種合金工具鋼
、高速度鋼と超硬合金中の含有炭素量との組合せにおい
て、1100℃と1150℃の温度条件での金属間化合
物の生成の有無を示す。いずれの場合ら、金属間化合物
は1100°Cでは生成しないが、さらに50°C上昇
すると生成する。したがって、インサートメタルとして
用いる超硬合金の組成は、熱処理温度に対応して選定し
なければならない。
があり、適正炭素量に調整した超硬合金をインサートメ
タルとして用いれば、鉄鋼材料と超硬合金との直接接合
が可能であり、十分な接合強度が得られる。また、温度
とも強い相関が認められる。第1表に、各種合金工具鋼
、高速度鋼と超硬合金中の含有炭素量との組合せにおい
て、1100℃と1150℃の温度条件での金属間化合
物の生成の有無を示す。いずれの場合ら、金属間化合物
は1100°Cでは生成しないが、さらに50°C上昇
すると生成する。したがって、インサートメタルとして
用いる超硬合金の組成は、熱処理温度に対応して選定し
なければならない。
第1表 金属間化合物の生成条件ところで、合金
鋼と超硬合金の直接接合における金属間化合物生成のメ
カニズムは、次のように考えられる。一般に合金鋼は、
Fe、C以外にCr、Mo、W、Co等の各種添加元素
を含んでいて、これらの添加元素は、MXCy型として
炭化物を形成するか、もしくは、Fe基地中に固溶した
状態となっている。各種添加元素の中で、C「、Mo等
は、炭素との化学的結合力が強いが、他方、Wは比較的
弱い結合力をもつ。このため、合金鋼と超硬合金の接合
界面では、超硬合金成分であるWCの炭素が合金鋼中の
固溶Cr、Mo等により吸収されるため、不安定なWが
生成されると考えられる。そして、このWが、より安定
な相状態としてFeBよびCと反応して、金属間化合物
FeJ3Cを形成するものと考えられる。
鋼と超硬合金の直接接合における金属間化合物生成のメ
カニズムは、次のように考えられる。一般に合金鋼は、
Fe、C以外にCr、Mo、W、Co等の各種添加元素
を含んでいて、これらの添加元素は、MXCy型として
炭化物を形成するか、もしくは、Fe基地中に固溶した
状態となっている。各種添加元素の中で、C「、Mo等
は、炭素との化学的結合力が強いが、他方、Wは比較的
弱い結合力をもつ。このため、合金鋼と超硬合金の接合
界面では、超硬合金成分であるWCの炭素が合金鋼中の
固溶Cr、Mo等により吸収されるため、不安定なWが
生成されると考えられる。そして、このWが、より安定
な相状態としてFeBよびCと反応して、金属間化合物
FeJ3Cを形成するものと考えられる。
金属間化合物を抑制するため、接合界面にて不足する炭
素を補う方法として、超硬合金を高炭素量に調整して、
インサートメタルとして用いればよい。高炭素組成では
超硬合金中に遊離炭素が生成されるが、拡散接合過程に
て接合界面近傍の遊離炭素は拡散してi’+Y′J&す
る。さらに、インサートメタル(含有炭素量調整超硬合
金)は、必要最小限度の厚さがあればよい。例えば、合
金工具鋼、高速度鋼との接合では、0.1〜O、S +
nn+和当て゛十分であり、これ以上の厚さであると、
超硬合金中に未拡散の遊離炭素か残留する。また、これ
以下であると、炭素を十分補えない。このように、含有
炭素量を調整したインサート超硬合金を使用することで
、鉄鋼材料との接合組合せら容易になり、かつ、接合部
強度ら向上し、鉄鋼材料に適した熱処理が可能になる。
素を補う方法として、超硬合金を高炭素量に調整して、
インサートメタルとして用いればよい。高炭素組成では
超硬合金中に遊離炭素が生成されるが、拡散接合過程に
て接合界面近傍の遊離炭素は拡散してi’+Y′J&す
る。さらに、インサートメタル(含有炭素量調整超硬合
金)は、必要最小限度の厚さがあればよい。例えば、合
金工具鋼、高速度鋼との接合では、0.1〜O、S +
nn+和当て゛十分であり、これ以上の厚さであると、
超硬合金中に未拡散の遊離炭素か残留する。また、これ
以下であると、炭素を十分補えない。このように、含有
炭素量を調整したインサート超硬合金を使用することで
、鉄鋼材料との接合組合せら容易になり、かつ、接合部
強度ら向上し、鉄鋼材料に適した熱処理が可能になる。
(実施例)
図面に示す冷間鍛造用ポンチを作製し、工具寿命を調べ
た。ポンチは、工具gAsKDIIからなる支持部1と
超硬合金からなる加工部3とを、高炭素含有量のインサ
ート超硬合金2を介在させて接合してなる。加工部3の
超硬合金は、支持部1の鉄鋼材料との接合の容易な、熱
膨張係数の大きい超硬合金(wc75%、Co25%)
3bと硬度の大きい熱膨張係数の小さい超硬合金(WC
82%。
た。ポンチは、工具gAsKDIIからなる支持部1と
超硬合金からなる加工部3とを、高炭素含有量のインサ
ート超硬合金2を介在させて接合してなる。加工部3の
超硬合金は、支持部1の鉄鋼材料との接合の容易な、熱
膨張係数の大きい超硬合金(wc75%、Co25%)
3bと硬度の大きい熱膨張係数の小さい超硬合金(WC
82%。
Co13%)3aとを順次接合してなる。一方、インサ
ート超硬合金2の組成(WC75%、Co25%、全炭
素量5.2%)は、固相拡散接合時及び接合後の熱処理
履歴に対して、上記の超硬合金31Jおよび鉄鋼材料1
との両接合面に金属間化合物を生成しないように選ぶ。
ート超硬合金2の組成(WC75%、Co25%、全炭
素量5.2%)は、固相拡散接合時及び接合後の熱処理
履歴に対して、上記の超硬合金31Jおよび鉄鋼材料1
との両接合面に金属間化合物を生成しないように選ぶ。
固相拡散接合は、カプセル方式)(IP拡散接合(温度
1100’C1圧力1000 kgf/c+o2)時間
0.5時間)を施す。接合したポンチに、さらに、Ti
CとTiNからなる硬化層(図示しない)をCVD法に
より表面に析出被覆する。次に、焼入れ(1050°C
×40分)を行ない、200°Cで3時間焼戻す。
1100’C1圧力1000 kgf/c+o2)時間
0.5時間)を施す。接合したポンチに、さらに、Ti
CとTiNからなる硬化層(図示しない)をCVD法に
より表面に析出被覆する。次に、焼入れ(1050°C
×40分)を行ない、200°Cで3時間焼戻す。
こうして作製した冷間鍛造用ポンチを用いて、機械構造
用炭素鋼525CのA村を加工した。
用炭素鋼525CのA村を加工した。
第2表にその結果を示す。
比較のために、高速度W4sKI(9を用いた冷間鍛造
用ポンチによる結果ら併せて示す。第2表より明らかな
ように、本実施例のポンチェ具寿命は、比較例に較べて
数十倍に増加した。
用ポンチによる結果ら併せて示す。第2表より明らかな
ように、本実施例のポンチェ具寿命は、比較例に較べて
数十倍に増加した。
加工部3には、支持部1の鉄鋼材料との接合の容易な、
熱膨張係数の大きい超硬合金3bのみを用いてもよいこ
とはいうまでもない。
熱膨張係数の大きい超硬合金3bのみを用いてもよいこ
とはいうまでもない。
上記の加工部3において、上記のインサート超硬合金2
と接しない側に、2個以上の超硬合金を熱膨張係数の大
きさの順に順次固相拡散接合することもできる。これに
より、硬度の大きい熱膨張係数の小さい超硬合金を加工
部3の先端に用い、接合面側には、より接合に適した超
硬合金を選び、特性のすぐれた接合型工具を製造できる
。
と接しない側に、2個以上の超硬合金を熱膨張係数の大
きさの順に順次固相拡散接合することもできる。これに
より、硬度の大きい熱膨張係数の小さい超硬合金を加工
部3の先端に用い、接合面側には、より接合に適した超
硬合金を選び、特性のすぐれた接合型工具を製造できる
。
また、接合型工具の表面硬化層としては、一般に、遷移
金属の各種炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物もしくは
硅化物および/または八!、Y、Zr等の酸化物の単層
、複層または複々層を用いることができる。
金属の各種炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物もしくは
硅化物および/または八!、Y、Zr等の酸化物の単層
、複層または複々層を用いることができる。
(発明の効果)
本発明に係る高硬度材料接合型工具は、インサートメタ
ルに超硬合金を使用することで、接合部圧縮強度が飛躍
的に向上、安定化し、工具寿命が延びる。
ルに超硬合金を使用することで、接合部圧縮強度が飛躍
的に向上、安定化し、工具寿命が延びる。
まrこ、接合すべき鉄鋼材料に適したインサート超硬合
金が選択できることにより、鉄鋼材料に最適の熱処理を
採用することが可能になる。
金が選択できることにより、鉄鋼材料に最適の熱処理を
採用することが可能になる。
本発明に係る固相拡散接合は、各種圧造、鍛造、引抜き
、絞り加工、打抜き、曲げ加工、切削加工等の各種塑性
加工工具、切削加工工具全般に適用される。また、用途
に応じた(¥1械部品としても多方面に適用できる。
、絞り加工、打抜き、曲げ加工、切削加工等の各種塑性
加工工具、切削加工工具全般に適用される。また、用途
に応じた(¥1械部品としても多方面に適用できる。
図面は、冷間鍛造用ポンチの平面図である。
1・・・支持部(鉄鋼材料)、
2・・・インサート超硬合金、
3.3a、3b・・・加工部(超硬合金)。
Claims (3)
- (1)超硬合金からなる加工部と、インサートメタルと
、鉄鋼材料からなる支持部とを順次固相拡散接合により
接合してなり、このインサートメタルが固相拡散接合時
及び接合後の熱処理履歴にて上記の超硬合金および鉄鋼
材料との両接合面に金属間化合物を生成しない組成を有
する超硬合金からなる高硬度材料接合型工具。 - (2)特許請求の範囲第1項に記載された高硬度材料接
合型工具において、 上記の超硬合金の上記のインサートメタルと接しない側
に熱膨張係数のより小さい1個以上の超硬合金を熱膨張
係数の大きさの順に順次接合したことを特徴とする高硬
度材料接合型工具。 - (3)特許請求の範囲第1項に記載された高硬度材料接
合型工具において、 遷移金属の各種炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物もし
くは硅化物および/あるいはAl、Y、Zr等の酸化物
の単層、複層または複々層からなる硬化層が表面に被覆
されていることを特徴とする高硬度材料接合型工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26898485A JPH0714544B2 (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 高硬度材料接合型工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26898485A JPH0714544B2 (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 高硬度材料接合型工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62127139A true JPS62127139A (ja) | 1987-06-09 |
JPH0714544B2 JPH0714544B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=17466037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26898485A Expired - Fee Related JPH0714544B2 (ja) | 1985-11-28 | 1985-11-28 | 高硬度材料接合型工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0714544B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010036262A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Nippon Tungsten Co Ltd | 薄板打ち抜き金型 |
KR20160000974A (ko) * | 2014-06-25 | 2016-01-06 | 조선대학교산학협력단 | 초소형 pcd 절삭공구 및 이의 제조방법 |
CN111644512A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-11 | 江苏博联硕焊接技术有限公司 | 一种复合冲头及其制备方法 |
CN116713419A (zh) * | 2023-06-26 | 2023-09-08 | 重庆新承航锐科技股份有限公司 | 提高13Cr10Mo1W1VNbN燃气轮机轮盘锻件力学性能的热加工方法和*** |
-
1985
- 1985-11-28 JP JP26898485A patent/JPH0714544B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010036262A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Nippon Tungsten Co Ltd | 薄板打ち抜き金型 |
KR20160000974A (ko) * | 2014-06-25 | 2016-01-06 | 조선대학교산학협력단 | 초소형 pcd 절삭공구 및 이의 제조방법 |
CN111644512A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-11 | 江苏博联硕焊接技术有限公司 | 一种复合冲头及其制备方法 |
CN116713419A (zh) * | 2023-06-26 | 2023-09-08 | 重庆新承航锐科技股份有限公司 | 提高13Cr10Mo1W1VNbN燃气轮机轮盘锻件力学性能的热加工方法和*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0714544B2 (ja) | 1995-02-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |