JPH08134583A - Production of sintered hard alloy excellent in machinability - Google Patents
Production of sintered hard alloy excellent in machinabilityInfo
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- JPH08134583A JPH08134583A JP27617694A JP27617694A JPH08134583A JP H08134583 A JPH08134583 A JP H08134583A JP 27617694 A JP27617694 A JP 27617694A JP 27617694 A JP27617694 A JP 27617694A JP H08134583 A JPH08134583 A JP H08134583A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はドリル、エンドミル、ド
リルチップ等の切削工具、金属塑性加工用の金型、工具
治具、樹脂成形用の金型や工具、各種の刃物、および工
業用耐摩耗部品等として用いられる、焼結超硬質合金の
製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to cutting tools such as drills, end mills and drill tips, dies for metal plastic working, tool jigs, dies and tools for resin molding, various blades, and industrial tools. The present invention relates to a method for producing a sintered cemented carbide used as a wear part or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】高速度工具鋼製の切削工具はその寿命向
上の方法として、まず第一に考えられるのが、硬さを高
くすることである。この手段の例としては、特公昭55
-6096号、特公昭57-2142号、特開昭57-1
81367号、特開昭58-181848号などにHR
C71以上の高硬度合金が開示されている。これらはM
6C炭化物を形成するWやMo、およびMC炭化物を形
成するV等の合金元素を多量に含んでいるか、TiN等
の硬質物質を多く含有するものであるが、高価格化、靭
性の低下、被研削性の低下などが実用に当たって大きな
問題となる。この問題を解決するものとして、本願出願
人は、特公平5−75821号、特公平5−75822
号を提案した。これらはW、Mo、V等の合金元素、あ
るいはTiN等の硬質物質の含有量が比較的少なくして
いるにもかかわらず、通常の焼入れ、焼戻しによりHR
C71以上の高硬度が得られるという優れた特徴を持つ
焼結硬質合金である。2. Description of the Related Art A cutting tool made of high-speed tool steel is first considered as a method of improving its life by increasing its hardness. As an example of this means, Japanese Patent Publication Sho 55
No. 6096, Japanese Patent Publication No. 57-2142, Japanese Patent Laid-Open No. 57-1
HR in 81367 and JP-A-58-181848
High hardness alloys of C71 and above are disclosed. These are M
It contains a large amount of alloying elements such as W and Mo that form 6 C carbides, and V that forms MC carbides, or contains a large amount of hard substances such as TiN, but increases the price and reduces toughness. A decrease in grindability is a serious problem in practical use. As a solution to this problem, the applicant of the present application has disclosed Japanese Patent Publication No. 5-75821 and Japanese Patent Publication No. 5-75822.
Proposed issue. Although these alloys have relatively low contents of alloying elements such as W, Mo, V, etc., or hard materials such as TiN, they are HR by ordinary quenching and tempering.
It is a sintered hard alloy having an excellent feature that it can obtain high hardness of C71 or higher.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの特
公平5−75821号、特公平5−75822号に記載
の合金といえども、ドリル、エンドミル、ドリルチップ
等の切削工具、金属塑性加工用の金型、工具、治具、さ
らに樹脂成形用の金型、工具、また各種の刃物、および
工業用の耐摩耗部品等として製造するために、熱処理後
の研削加工を行なう際には、ボラゾン製砥石を用いる必
要が有るので、従来の粉末高速度工具鋼にくらべ研削コ
ストが大きい。その結果、粉末高速度工具鋼を基地粉末
として、それに硬質粒子を添加する、いわゆる焼結超硬
質合金は、その被研削性を向上することが用途拡大のた
めにも不可欠となってきている。However, even the alloys described in Japanese Patent Publication No. 5-75821 and Japanese Patent Publication No. 5-75822 are used for cutting tools such as drills, end mills and drill tips, and for metal plastic working. In order to manufacture as molds, tools, jigs, molds for resin molding, tools, various kinds of blades, and industrial wear-resistant parts, etc. Since it is necessary to use a grindstone, the grinding cost is higher than that of the conventional powder high speed tool steel. As a result, it has become indispensable to improve the grindability of a so-called sintered cemented carbide, in which powdered high speed tool steel is used as a base powder and hard particles are added to the powder, for expanding applications.
【0004】これに対し本発明者らは特開平2−125
848号においてTiN粒子または炭化物の平均粒径が
5μm以下、かつ平均粒子間隙が5μm以下の微細組織
を有する硬質合金を提案しており、これは機械的特性、
被研削性などが改善された合金である。しかし、この後
も引続きさらに詳細な検討を加えた結果、炭化物の中で
もVCに代表されるMC型炭化物の粒径の大きさが被研
削性に与える影響が極めて大きいこと、このため基地粉
末の粒径、および焼結温度を制御することにより、硬質
粒子のうち、特に被研削性に対し非常に影響が大きいM
C炭化物の粒径を2μm以下と極めて微細にすることが
可能となり、その結果、著しく被研削性の優れた合金が
得られることを見出し本発明に至ったものである。すな
わち本発明の目的は、熱処理後の被研削性を大幅に改善
することができる粉末高速度工具鋼クラスをベースにし
た焼結超硬質合金の製造方法を提供することである。On the other hand, the inventors of the present invention disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-125.
No. 848 proposes a hard alloy having a fine structure in which the average particle size of TiN particles or carbides is 5 μm or less and the average particle gap is 5 μm or less.
It is an alloy with improved grindability. However, as a result of further detailed studies after this, it was found that among the carbides, the grain size of MC type carbide represented by VC greatly affects the grindability. By controlling the diameter and the sintering temperature, M of the hard particles, which has a particularly large effect on the grindability,
The present inventors have found that it becomes possible to make the grain size of C carbides as fine as 2 μm or less, and as a result, an alloy with extremely excellent grindability can be obtained, and the present invention has been completed. That is, an object of the present invention is to provide a method for producing a sintered cemented carbide based on a powder high speed tool steel class capable of significantly improving grindability after heat treatment.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】具体的に本発明は重量%
でC 1.0〜4.5%、Si 1.5%以下、Cr 3〜6%と、W 30%
以下、Mo 20%以下の一種または二種がW+2Moで45%以
下、V,Nbの一種または二種を2〜10%、Co 20%以下を
含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有
する基地粉末に、該基地粉末の全重量に対して25%以下
の炭化物粒子と、2〜25%の窒化物または炭窒化物とから
選ばれる一種または二種以上の粒子とを混合し焼結によ
り結合する焼結超硬質合金の製造方法において、基地粉
末の粒径を7μm以下とし、焼結温度を共晶炭化物溶融
温度に対し−10℃から+40℃の範囲とすることを特
徴とする被研削性にすぐれた焼結超硬質合金の製造方法
である。[Means for Solving the Problems] Specifically, the present invention is% by weight.
C 1.0-4.5%, Si 1.5% or less, Cr 3-6%, W 30%
Hereinafter, one or two of Mo 20% or less has a composition of 45% or less in W + 2Mo, 2 to 10% of one or two of V and Nb, 20% or less of Co, and the balance Fe and inevitable impurities. Base powder, 25% or less of the carbide particles with respect to the total weight of the base powder, and 1 to 2 or more types of particles selected from 2 to 25% nitride or carbonitride are mixed and sintered. In the method for producing a sintered cemented carbide that is bonded, the grain size of the matrix powder is 7 μm or less, and the sintering temperature is in the range of −10 ° C. to + 40 ° C. with respect to the eutectic carbide melting temperature. It is a method for producing a sintered cemented carbide with excellent properties.
【0006】本発明においては基地粉末の粒径を7μm
以下と極めて微細にする必要がある。さらに、合金の焼
結温度をG.Stevenらによって提唱された高速度
鋼における共晶炭化物の溶融温度(Trans AS
M,57(1964),925.)であるTeとすると
時、Te=1265.6−111.1C+22.2V+
4.4W+2.8Moで求められる値を基準にして−1
0〜+40℃の範囲に限定することにより、MC炭化物
の粒径を2μm以下と極めて微細にすることが可能とな
り、それによって被研削性を大幅に向上することができ
るものである。本発明において注目しているMC炭化物
は別途添加する炭化物として焼結により結合したもの、
基地粉末中に微細に析出し焼結時に炭化物として存在し
ているものの二種類を指すものである。この他に本系の
合金においては熱処理時に非常に微細な2次炭化物とし
てMC炭化物が析出するが、この2次炭化物については
非常に微細であるため被研削性に及ぼす影響は小さい。In the present invention, the particle size of the base powder is 7 μm.
It is necessary to make it extremely fine as follows. Further, the sintering temperature of the alloy is set to G. The melting temperature of eutectic carbides in high-speed steel proposed by Steven et al. (Trans AS
M, 57 (1964), 925. ) Te, Te = 1265.6-111.1C + 22.2V +
-1 based on the value obtained by 4.4W + 2.8Mo
By limiting the range to 0 to + 40 ° C., the grain size of MC carbide can be made extremely fine as 2 μm or less, whereby the grindability can be greatly improved. MC carbides of interest in the present invention are those added by sintering as carbides to be added separately,
It refers to two types, that is, finely precipitated in the matrix powder and present as carbides during sintering. In addition to this, MC carbides are precipitated as very fine secondary carbides in the heat treatment of the alloys of this system, but since these secondary carbides are extremely fine, the influence on the grindability is small.
【0007】[0007]
【作用】本発明において被研削性に優れた焼結超硬質合
金を得るためには、MC炭化物の粒径を制御することが
極めて重要な意味をもちその粒径が1.5μm以下であ
ることが優れた被研削性を得るために重要である。ま
た、粒径が2μm以下のMC炭化物が全MC炭化物粒子
中80%以上であり、さらに好ましくは粒径が2μm以
下のMC炭化物が全MC炭化物粒子中80%以上であ
り、かつ1.5μm以下のMC炭化物粒子が全MC炭化
物粒子中50%以上であることが望ましい。このために
は上述のように基地粉末の粒径と焼結温度を制御するこ
とが必要となり、基地粉末の粒径が7μmを超えた場合
には、焼結温度を共晶炭化物溶融温度を基準にして−1
0〜+40℃の範囲とした場合でも焼結により合金を緻
密化することが困難になる。In order to obtain a sintered cemented carbide having excellent grindability in the present invention, it is extremely important to control the grain size of MC carbide, and the grain size should be 1.5 μm or less. Is important for obtaining excellent grindability. Further, MC carbide having a particle size of 2 μm or less is 80% or more in all MC carbide particles, more preferably MC carbide having a particle size of 2 μm or less is 80% or more in all MC carbide particles, and 1.5 μm or less It is desirable that the MC carbide particles of is 50% or more in all MC carbide particles. For this purpose, it is necessary to control the grain size of the matrix powder and the sintering temperature as described above. When the grain size of the matrix powder exceeds 7 μm, the sintering temperature is based on the eutectic carbide melting temperature. Then -1
Even in the range of 0 to + 40 ° C, it becomes difficult to densify the alloy by sintering.
【0008】共晶炭化物溶融温度(Kと略記)は、前述
のTeを求める式で定義されるものを使用する。C,
V,W,Moの値は基地粉末の値と別途添加する硬質粒
子(炭化物、窒化物、炭窒化物)の化合物の割合から計
算して、前記基地粉末の元素の値に合計した値から計算
すればよい。簡便な方法としては、焼結体の最終組成を
分析して求めてもよい。本発明で適当とする成分範囲で
焼結温度と、焼結体の密度、およびMC炭化物の粒径と
の関係を詳しく調査してみると、どちらも満足させる条
件として、焼結温度がKに対して−10〜+40℃の範
囲が良いことがわかった。すなわち、焼結温度がTe−
10を下回ると焼結が不十分になり、焼結体の密度が低
下する。逆に焼結温度がTe+40を越えるとMC炭化
物は成長して、その平均粒径が1.5μmを越えるよう
になり、温度上昇と共に2μmを越えるMC炭化物が増
大するようになる。たとえば、焼結温度がTe+47℃
程度になるとMC炭化物の平均粒径は2μm以上とな
り、研削比は5.5以下に低下する。As the eutectic carbide melting temperature (abbreviated as K), the one defined by the above formula for obtaining Te is used. C,
The values of V, W and Mo are calculated from the value of the matrix powder and the ratio of the compound of hard particles (carbide, nitride, carbonitride) added separately, and the value of the element of the matrix powder is added. do it. As a simple method, the final composition of the sintered body may be analyzed and obtained. When the relationship between the sintering temperature, the density of the sintered body, and the grain size of MC carbide is investigated in detail within the range of the components suitable for the present invention, both satisfy the conditions that the sintering temperature is K. On the other hand, it was found that the range of −10 to + 40 ° C. was good. That is, the sintering temperature is Te-
If it is less than 10, sintering will be insufficient and the density of the sintered body will decrease. On the contrary, when the sintering temperature exceeds Te + 40, MC carbides grow to have an average particle size of more than 1.5 μm, and MC carbides exceeding 2 μm increase with increasing temperature. For example, the sintering temperature is Te + 47 ℃
When it becomes approximately, the average grain size of MC carbide becomes 2 μm or more, and the grinding ratio decreases to 5.5 or less.
【0009】すなわち、基地粉末の粒径を7μm以下に
することにより、Teに対し−10〜+40℃、特に−
10〜+30℃での低温焼結が可能となるものである。
従来、よく利用されていた8〜9μmの粉末では、+3
7℃でようやく緻密化するが、焼結時の粒成長によりM
C炭化物の平均粒径を1.5μm以下とすることはでき
ない。That is, by setting the particle size of the base powder to 7 μm or less, -10 to + 40 ° C., especially −
It enables low temperature sintering at 10 to + 30 ° C.
In the case of 8-9 μm powder that has been often used in the past, +3
It only densifies at 7 ° C, but M grows due to grain growth during sintering.
The average particle size of C carbides cannot be 1.5 μm or less.
【0010】本発明において添加する炭化物粒子は焼結
にて基地と結合されるものである。炭化物を焼結超硬質
合金中に分散させる方法として、基地中の炭化物生成元
素量を増やす方法もあるが、本発明でMC型の炭化物生
成元素であるV、Nb等は酸化しやすいので、基地とな
る粉末が酸化するため焼結性が低下することになるので
好ましくない。また基地中のV、Nb等の量が多くなる
と、溶湯の粘度が高くなり、アトマイズ法により基地と
なる粉末を製造することが出来なくなるという問題もあ
り、炭化物粉末として別に添加して焼結するのが望まし
い。添加する炭化物の量は全重量に対して25重量%を
超えると、靭性が低下するため25%以下とする。好ま
しくは0.5〜20重量%、さらに好ましくは0.5〜
15重量%である。The carbide particles added in the present invention are those which are bonded to the matrix by sintering. As a method of dispersing the carbide in the sintered cemented carbide, there is a method of increasing the amount of the carbide-forming element in the matrix. However, since the MC-type carbide-forming elements such as V and Nb in the present invention are easily oxidized, the matrix The resulting powder is oxidized and the sinterability is reduced, which is not preferable. In addition, when the amount of V, Nb, etc. in the matrix increases, the viscosity of the molten metal increases, and it becomes impossible to manufacture a powder serving as a matrix by the atomization method. Is desirable. If the amount of the added carbides exceeds 25% by weight based on the total weight, the toughness decreases, so the amount is set to 25% or less. Preferably 0.5 to 20% by weight, more preferably 0.5 to
15% by weight.
【0011】以下に本発明における各元素の作用および
数値の限定理由について述べる。Cは同時に添加する
W,Mo,Vなどと結合して硬い炭化物を形成し、耐摩耗
性を高める効果があり、また、一部は基地に固溶して基
地の硬さを高くし、耐摩耗性を向上させる効果もある。
したがって、W,Mo,Vなどの炭化物形成元素の添加量
との兼ね合いで最適のC含有量がある。本発明の合金元
素の範囲ではCが1.0%未満では基地の硬さが十分に得ら
れず、形成される炭化物量も少ない。逆に4.5%を越える
と靭性が劣化するので、Cは1.0〜4.5%で有ることが必
要である。Siは脱酸元素として鋼質を改良する効果と
基地に固溶して基地の硬さを高める効果がある。しか
し、1.5%を越えると靭性が低下するのでSiは1.
5%以下とすることが必要である。The action of each element and the reason for limiting the numerical values in the present invention will be described below. C has the effect of forming hard carbides by combining with W, Mo, V, etc., which are added at the same time, and has the effect of increasing wear resistance. In addition, a portion of C forms a solid solution in the matrix to increase the hardness of the matrix and It also has the effect of improving wear resistance.
Therefore, there is an optimum C content in consideration of the addition amounts of carbide forming elements such as W, Mo, and V. In the range of alloy elements of the present invention, if C is less than 1.0%, the hardness of the matrix is not sufficiently obtained, and the amount of carbide formed is small. On the other hand, if it exceeds 4.5%, the toughness deteriorates, so C must be 1.0 to 4.5%. Si has the effect of improving the steel quality as a deoxidizing element and the effect of forming a solid solution in the matrix to increase the hardness of the matrix. However, if it exceeds 1.5%, the toughness decreases, so Si is 1.
It is necessary to be 5% or less.
【0012】Crは炭化物を形成して耐摩耗性を高める
効果がある。さらに基質に固溶して焼入れ性を付与し、
また基地の耐食性も向上させる。Crが3%未満では、上
記の効果が少なく、逆に6%を越えると熱処理によって硬
さが得られにくくなるなどの理由でCrは3〜6%であるこ
とが必要である。WおよびMoは、Cと結合して、M6C
型の炭化物を形成し、耐摩耗性、耐焼付き性を高める。
特に、本発明では加工性、被研削性の観点から次に述べ
るVの含有量を比較的低めに抑えたので、耐摩耗性、耐
焼付き性の向上にW、Moの効果が重要である。また、
W、Moの一部は基地に固溶した後、焼もどしで析出硬
化し、基地の硬さを高める効果もある。W 30%以下、M
o 20%以下の一種または二種がW+2Mo量で、45%を
越えると靭性が著しく低下するため、W+2Mo量は45
%以下である必要が有り、好ましくはW+2Mo量で1
8〜40%、さらに好ましくは25〜40%である。Cr has the effect of forming carbides and increasing wear resistance. Furthermore, it is solid-dissolved in the substrate to give hardenability,
It also improves the corrosion resistance of the base. If Cr is less than 3%, the above effect is small, and if it exceeds 6%, it is difficult to obtain hardness by heat treatment. Therefore, it is necessary that Cr is 3 to 6%. W and Mo are combined with C to form M 6 C
It forms carbide of the mold and enhances wear resistance and seizure resistance.
Particularly, in the present invention, since the content of V described below is suppressed to a relatively low value from the viewpoint of workability and grindability, the effects of W and Mo are important for improving wear resistance and seizure resistance. Also,
Some of W and Mo are solid-solved in the matrix and then tempered to precipitate and harden, which also has the effect of increasing the hardness of the matrix. W 30% or less, M
o One or two of 20% or less has a W + 2Mo content, and if it exceeds 45%, the toughness is significantly reduced.
% Or less, preferably W + 2Mo amount of 1
It is 8-40%, more preferably 25-40%.
【0013】Coは基地に固溶して基地の硬さを高める
効果がある。しかし、20%を越えると靭性が低下する
のでCoは20%以下とする。VおよびNbは、Cと結合
してMC型の炭化物を形成する。この炭化物を微細かつ
均質に分散させると、後述する窒化物、炭窒化物粒子と
ともに耐摩耗性、耐焼付き性を大幅に向上させることが
できる。V、Nbの添加量について種々検討した結果、
これを2〜10%とし、後述するように窒化物、炭窒化
物の量を2〜30%とした場合に良好な特性が得られる
ことが判明した。ここで基地中のVやNbの含有量が2
%未満ではその効果が十分でなく、10%を超えると靭
性が低下するため2〜10%とする必要がある。本発明
における基地粉末の組成限定は、当然ながら焼結超硬質
合金の基本的特性を決定付けると共に、基地粉末の粒径
を7μm以下とし、焼結温度をKに対して−10℃〜+
40℃の範囲とした時に最も良い使用特性と被研削性を
バランスさせる組成として重要である。[0013] Co has the effect of forming a solid solution in the matrix to increase the hardness of the matrix. However, if it exceeds 20%, the toughness decreases, so Co is made 20% or less. V and Nb combine with C to form MC type carbides. By finely and uniformly dispersing this carbide, it is possible to greatly improve the wear resistance and seizure resistance together with the nitride and carbonitride particles described later. As a result of various studies on the addition amounts of V and Nb,
It has been found that when this is set to 2 to 10% and the amount of nitrides and carbonitrides is set to 2 to 30% as described later, good characteristics are obtained. Here, the content of V and Nb in the base is 2
If it is less than 10%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 10%, the toughness decreases, so it is necessary to set it to 2 to 10%. The compositional limitation of the matrix powder in the present invention naturally determines the basic characteristics of the sintered cemented carbide, the grain size of the matrix powder is 7 μm or less, and the sintering temperature is −10 ° C. to + with respect to K.
It is important as a composition that balances the best use characteristics and grindability in the range of 40 ° C.
【0014】前述したように本発明においては、V、N
bはその一種または二種を基地の粉末中にあらかじめ含
有させて炭化物にする方法の他に、V、Nbなどの炭化
物と他の元素または同一元素の窒化物粒子、炭窒化物粒
子との一種または二種以上と同時に添加する方法を採用
する。炭化物、窒化物、炭窒化物粒子を選択して、また
は複合して添加することにより、HRC71以上の高い
硬さが得られる。これらが2%未満ではこの効果が十分
でなく、逆に25%を越えると、焼結性が低下するの
で、窒化物、炭窒化物の一種または二種以上は合計で2
〜25%とする必要がある。なお、窒化物、炭窒化物と
しては、Ti,Zr,V,Nb,Hfの窒化物、炭窒化
物が入手し易く、コストも安価なために最適である。As described above, in the present invention, V, N
b is not only a method of preliminarily containing one or two of them in the base powder to form a carbide, but also one of carbides such as V and Nb and nitride particles of another element or the same element, carbonitride particles. Alternatively, a method of simultaneously adding two or more kinds is adopted. By selecting carbide particles, nitride particles, or carbonitride particles, or by adding them in combination, a high hardness of HRC71 or higher can be obtained. If the content is less than 2%, this effect is not sufficient, and if it exceeds 25%, the sinterability is deteriorated. Therefore, one or two or more of nitrides and carbonitrides have a total of 2%.
Must be -25%. As the nitride and carbonitride, Ti, Zr, V, Nb, and Hf nitrides and carbonitrides are easily available, and the cost is low, which is the most suitable.
【0015】これらの硬質粒子の組合せ適例としては、
炭化物単独ではVCやNbCの添加、炭化物と窒化物の
組合せでは、VCとTiNとの複合添加、Mo2CとT
iNの複合添加、TaCとMo2CとTiNの複合添
加、(Ti,W)CとTiNの複合添加、NbCとTi
Nの複合添加、炭化物と炭窒化物の組合せではVCとT
iCNの複合添加、VCとTiCNとTaCNの複合添
加、窒化物ではTiNとTaNの単独または複合添加、
炭窒化物ではTiCNとTaCNの単独または複合添
加、窒化物と炭窒化物の組合せではTaNとTiCNの
複合添加、炭化物と窒化物と炭窒化物の組合せではVC
とTiNとTiCNの複合添加やVCとTiNとTaC
Nの複合添加などがある。Examples of suitable combinations of these hard particles include:
In the case of carbide alone, VC or NbC is added, in the case of combination of carbide and nitride, composite addition of VC and TiN, Mo 2 C and T
iN composite addition, TaC / Mo 2 C / TiN composite addition, (Ti, W) C / TiN composite addition, NbC / Ti
In the case of compounded addition of N, combination of carbide and carbonitride, VC and T
iCN composite addition, VC / TiCN / TaCN composite addition, and for nitride, TiN / TaN single or composite addition,
For carbonitride, TiCN and TaCN alone or in combination, in combination of nitride and carbonitride, in combination of TaN and TiCN, for combination of carbide, nitride and carbonitride, VC
And TiN and TiCN combined addition and VC, TiN and TaC
There is a composite addition of N.
【0016】[0016]
【実施例】以下本発明を実施例を用いてさらに詳細に説
明する。 (実施例1)C 3.1%、Cr 4.1%、W 1
0.2%、Mo 7.8%、V 8.4%、Co 7.
8%残部Feおよび不可避不純物の鋼組成からなる水ア
トマイズ粉末をアトライタ−にて粉砕して種々の粒径を
もつ粉末を得た。この粉末に対し平均粒径1〜3μmの
VCを1%、TiNを10%添加し、湿式アトライタ−
にて混合し、乾燥した後、プレス成形して成形体を得
た。さらにこの成形体を1800〜1250℃にて真空
焼結を行って焼結体を作製した。各焼結体について研磨
した後、画像解析によりMC炭化物の平均粒径、粒度分
布を求めた。また、焼結体を焼なました後、試験片を製
作し、1240℃にて焼入れし、520〜560℃にて
焼戻し(1時間×3回)を行ない、硬さ(HRC)の測
定とアルミナ砥石を用いた平面研削テストを行い各焼結
体の被研削性を評価した。結果を表1に示す。なお最終
組成において共晶炭化物溶融温度Teは1188℃とな
る。EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to examples. (Example 1) C 3.1%, Cr 4.1%, W 1
0.2%, Mo 7.8%, V 8.4%, Co 7.
A water atomized powder having a steel composition of 8% balance Fe and unavoidable impurities was pulverized by an attritor to obtain powders having various particle sizes. To this powder, 1% of VC having an average particle size of 1 to 3 μm and 10% of TiN were added, and a wet type attritor was used.
After being mixed in, dried and press-molded, a molded body was obtained. Further, this molded body was vacuum-sintered at 1800 to 1250 ° C. to produce a sintered body. After polishing each sintered body, the average grain size and grain size distribution of MC carbide were obtained by image analysis. In addition, after the sintered body was annealed, a test piece was manufactured, quenched at 1240 ° C, and tempered at 520 to 560 ° C (1 hour x 3 times) to measure hardness (HRC). A surface grinding test was performed using an alumina grindstone to evaluate the grindability of each sintered body. The results are shown in Table 1. In the final composition, the eutectic carbide melting temperature Te is 1188 ° C.
【0017】[0017]
【表1】 [Table 1]
【0018】表1の本発明の実施例に見られるように粒
径3μm以下の基地粉末を用い、共晶炭化物溶融温度に
対して−10℃〜+40℃の範囲の焼結温度で焼結する
ことにより、MC炭化物粒径を1.5μm以下に制御す
ることが可能となり、被研削性の評価値である研削比
(研削量/砥石摩耗量)の大きい被研削性に優れた焼結
超硬質合金を得られることがわかる。As seen in the examples of the present invention in Table 1, a matrix powder having a particle size of 3 μm or less is used and sintered at a sintering temperature in the range of −10 ° C. to + 40 ° C. with respect to the eutectic carbide melting temperature. As a result, it becomes possible to control the MC carbide grain size to 1.5 μm or less, and the grinding ratio (grinding amount / grinding wheel wear amount), which is the evaluation value of the grindability, is large. It turns out that an alloy can be obtained.
【0019】しかし、本発明の範囲内である粒径 3μ
mまたは6μmの基地粉末を用いても焼結温度を本発明
の範囲より低くして、1170℃(Te−18℃)で焼
結すると相対密度が94%程度しか得られず、実質的に
使えるようなものにはならなかった。さらに、焼結温度
を1235℃(Te+47℃)まで高めるとMC炭化物
の平均粒径が2.0μm以上になり、微細炭化物の量も
減少して研削比が5.5以下に低下してしまった。した
がって、研削コストが高くなってしまうことが予測され
る。粒径が8μmまたは12μmの基地粉末を用いた場
合には、焼結温度をTeの値よりも低くすると相対密度
が95%以下しか得られないので、焼結性が低いことが
わかる。また、焼結温度をTeの値よりも高めると、炭
化物が粗大になって研削比が5.5以下になってしまっ
た。表1の比較例は、粒径または焼結温度のいずれか、
またはどちらもが本発明の条件から外れるものである。However, the particle size within the range of the present invention is 3 μm.
Even if a matrix powder of m or 6 μm is used, if the sintering temperature is made lower than the range of the present invention and sintering is performed at 1170 ° C. (Te-18 ° C.), a relative density of only about 94% is obtained, which is practically usable. It didn't look like that. Furthermore, when the sintering temperature was raised to 1235 ° C. (Te + 47 ° C.), the average grain size of MC carbides became 2.0 μm or more, the amount of fine carbides also decreased, and the grinding ratio fell to 5.5 or less. . Therefore, it is expected that the grinding cost will increase. When the matrix powder having a particle diameter of 8 μm or 12 μm is used, if the sintering temperature is lower than the value of Te, the relative density is 95% or less, so that the sinterability is low. Further, when the sintering temperature was raised above the value of Te, the carbides became coarse and the grinding ratio became 5.5 or less. The comparative examples in Table 1 are either particle size or sintering temperature,
Alternatively, both are out of the condition of the present invention.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、硬質
粒子を多量に含む焼結超硬質合金の製造方法において、
基地粉末の粒径を7μm以下とし、かつ焼結温度を共晶
炭化物溶融温度に対し−10℃から+40℃の範囲とす
ることにより、MC炭化物の粒径を1.5μm以下に制
御することが可能となる。この結果、本発明が対象とす
る硬質粒子を含む焼結超硬質合金の被研削性を大幅に改
良することが初めて可能となった。したがって、焼結後
焼なましを行ない、焼入れ焼もどしの熱処理を施した後
の研削加工が極めて容易になり、加工工数の大幅低減が
可能となるのである。各種の工具へ加工する際、加工コ
ストを低く抑えることができるから工業上非常に有効な
発明である。As described above, according to the present invention, in a method for producing a sintered cemented carbide containing a large amount of hard particles,
It is possible to control the particle size of MC carbide to 1.5 μm or less by setting the particle size of the matrix powder to 7 μm or less and the sintering temperature to the range of −10 ° C. to + 40 ° C. with respect to the eutectic carbide melting temperature. It will be possible. As a result, it became possible for the first time to significantly improve the grindability of a sintered cemented carbide containing hard particles, which is the object of the present invention. Therefore, the grinding process after the annealing after the sintering and the heat treatment of the quenching and tempering is extremely facilitated, and the working man-hour can be greatly reduced. This is an industrially very effective invention because the processing cost can be kept low when processing into various tools.
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成6年12月8日[Submission date] December 8, 1994
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0006[Correction target item name] 0006
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0006】本発明においては基地粉末の粒径を7μm
以下と極めて微細にする必要がある。さらに、合金の焼
結温度をG.Stevenらによって提唱された高速度
鋼における共晶炭化物の溶融温度(Trans AS
M,57(1964),925.)をTeとする時、T
e=1265.6−111.1C+22.2V+4.4
W+2.8Moで求められる値を基準にして−10〜+
40℃の範囲に限定することにより、MC炭化物の粒径
を2μm以下と極めて微細にすることが可能となり、そ
れによって被研削性を大幅に向上することができるもの
である。本発明において注目しているMC炭化物は別途
添加する炭化物として焼結により結合したもの、基地粉
末中に微細に析出し焼結時に炭化物として存在している
ものの二種類を指すものである。この他に本系の合金に
おいては熱処理時に非常に微細な2次炭化物としてMC
炭化物が析出するが、この2次炭化物については非常に
微細であるため被研削性に及ぼす影響は小さい。In the present invention, the particle size of the base powder is 7 μm.
It is necessary to make it extremely fine as follows. Further, the sintering temperature of the alloy is set to G. The melting temperature of eutectic carbides in high-speed steel proposed by Steven et al. (Trans AS
M, 57 (1964), 925. ) Is Te, T
e = 1265.6-111.1C + 22.2V + 4.4
Based on the value obtained by W + 2.8Mo, -10 to +
By limiting the range to 40 ° C., the grain size of MC carbide can be made extremely fine as 2 μm or less, whereby the grindability can be greatly improved. The MC carbides of interest in the present invention refer to two types, that is, carbides that are separately added and bonded by sintering, and those that are finely precipitated in the matrix powder and are present as carbides during sintering. In addition to this, in the alloys of this system, MC is generated as very fine secondary carbides during heat treatment.
Carbide precipitates, but this secondary carbide is so fine that it has little effect on the grindability.
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0007】[0007]
【作用】本発明において被研削性に優れた焼結超硬質合
金を得るためには、MC炭化物の粒径を制御することが
極めて重要な意味をもちその平均粒径が1.5μm以下
であることが優れた被研削性を得るために重要である。
また、MC炭化物の粒度分布として粒径が2μm以下の
MC炭化物が全MC炭化物粒子中80%以上であり、さ
らに好ましくは粒径が2μm以下のMC炭化物が全MC
炭化物粒子中80%以上であり、かつ1.5μm以下の
MC炭化物粒子が全MC炭化物粒子中50%以上である
ことが望ましい。このためには上述のように基地粉末の
粒径と焼結温度を制御することが必要となり、基地粉末
の粒径が7μmを超えた場合には、焼結温度を共晶炭化
物溶融温度を基準にして−10〜+40℃の範囲とした
場合でも焼結により合金を緻密化することが困難にな
る。In order to obtain a sintered cemented carbide having excellent grindability in the present invention, it is very important to control the grain size of MC carbide, and the average grain size is 1.5 μm or less. Is important for obtaining excellent grindability.
Further, as a particle size distribution of MC carbides, MC carbides having a particle size of 2 μm or less account for 80% or more of all MC carbide particles, and more preferably MC carbides having a particle size of 2 μm or less are all MC particles.
It is desirable that 80% or more of the carbide particles and MC carbide particles of 1.5 μm or less account for 50% or more of all the MC carbide particles. For this purpose, it is necessary to control the grain size of the matrix powder and the sintering temperature as described above. When the grain size of the matrix powder exceeds 7 μm, the sintering temperature is based on the eutectic carbide melting temperature. Even in the range of -10 to + 40 ° C, it becomes difficult to densify the alloy by sintering.
【手続補正3】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0008】共晶炭化物溶融温度は、前述のTeを求め
る式で定義されるものを使用する。C,V,W,Moの
値は基地粉末の値と別途添加する硬質粒子(炭化物、窒
化物、炭窒化物)の化合物の割合から計算して、前記基
地粉末の元素の値に合計した値から計算すればよい。簡
便な方法としては、焼結体の最終組成を分析して求めて
もよい。本発明で適当とする成分範囲で焼結温度と、焼
結体の密度、およびMC炭化物の粒径との関係を詳しく
調査してみると、どちらも満足させる条件として、焼結
温度がTeに対して−10〜+40℃の範囲が良いこと
がわかった。すなわち、焼結温度がTe−10を下回る
と焼結が不十分になり、焼結体の密度が低下する。逆に
焼結温度がTe+40を越えるとMC炭化物は成長し
て、その平均粒径が1.5μmを越えるようになり、温
度上昇と共に2μmを越えるMC炭化物が増大するよう
になる。たとえば、焼結温度がTe+47℃程度になる
とMC炭化物の平均粒径は2μm以上となり、研削比は
5.5以下に低下する。 ─────────────────────────────────────────────────────
As the eutectic carbide melting temperature, the one defined by the above formula for obtaining Te is used. The values of C, V, W, and Mo are calculated from the ratio of the compound of hard particles (carbide, nitride, carbonitride) added separately and the value of the matrix powder, and the value added to the values of the elements of the matrix powder. It can be calculated from As a simple method, the final composition of the sintered body may be analyzed and obtained. When the relationship between the sintering temperature, the density of the sintered body, and the grain size of MC carbide is investigated in detail within the range of the components suitable for the present invention, the conditions satisfying both are that the sintering temperature is Te. On the other hand, it was found that the range of −10 to + 40 ° C. was good. That is, when the sintering temperature is lower than Te-10, the sintering becomes insufficient and the density of the sintered body decreases. On the contrary, when the sintering temperature exceeds Te + 40, MC carbides grow to have an average particle size of more than 1.5 μm, and MC carbides exceeding 2 μm increase with increasing temperature. For example, when the sintering temperature is about Te + 47 ° C., the average grain size of MC carbide becomes 2 μm or more, and the grinding ratio falls to 5.5 or less. ─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成6年12月28日[Submission date] December 28, 1994
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0016】[0016]
【実施例】以下本発明を実施例を用いてさらに詳細に説
明する。 (実施例1)C 3.1%、Cr 4.1%、W 1
0.2%、Mo 7.8%、V 8.4%、Co 7.
8%残部Feおよび不可避不純物の鋼組成からなる水ア
トマイズ粉末をアトライタ−にて粉砕して種々の粒径を
もつ粉末を得た。この粉末に対し平均粒径1〜3μmの
VCを1%、TiNを10%添加し、湿式アトライタ−
にて混合し、乾燥した後、プレス成形して成形体を得
た。さらにこの成形体を1180〜1250℃にて真空
焼結を行って焼結体を作製した。各焼結体について研磨
した後、画像解析によりMC炭化物の平均粒径、粒度分
布を求めた。また、焼結体を焼なました後、試験片を製
作し、1240℃にて焼入れし、520〜560℃にて
焼戻し(1時間×3回)を行ない、硬さ(HRC)の測
定とアルミナ砥石を用いた平面研削テストを行い各焼結
体の被研削性を評価した。結果を表1に示す。なお最終
組成において共晶炭化物溶融温度Teは1188℃とな
る。EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to examples. (Example 1) C 3.1%, Cr 4.1%, W 1
0.2%, Mo 7.8%, V 8.4%, Co 7.
A water atomized powder having a steel composition of 8% balance Fe and unavoidable impurities was pulverized by an attritor to obtain powders having various particle sizes. To this powder, 1% of VC having an average particle size of 1 to 3 μm and 10% of TiN were added, and a wet type attritor was used.
After being mixed in, dried and press-molded, a molded body was obtained. Further, this molded body was vacuum-sintered at 1180 to 1250 ° C. to prepare a sintered body. After polishing each sintered body, the average grain size and grain size distribution of MC carbide were obtained by image analysis. In addition, after the sintered body was annealed, a test piece was manufactured, quenched at 1240 ° C, and tempered at 520 to 560 ° C (1 hour x 3 times) to measure hardness (HRC). A surface grinding test was performed using an alumina grindstone to evaluate the grindability of each sintered body. The results are shown in Table 1. In the final composition, the eutectic carbide melting temperature Te is 1188 ° C.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location C22C 38/30
Claims (4)
Cr 3〜6%と、W 30%以下、Mo 20%以下の1種または2
種をW+2Moで45%以下、VとNbの一種または二種を2
〜10%、Co 20%以下を含み、残部Feおよび不可避的不
純物からなる組成を有する基地粉末に、該基地粉末の全
重量に対して25%以下の炭化物粒子と、2〜25%の窒化物
または炭窒化物とから選ばれる一種または二種以上の粒
子とを混合し焼結により結合する焼結超硬質合金の製造
方法において、基地粉末の粒径を7μm以下とし、焼結
温度を共晶炭化物溶融温度に対し−10℃から+40℃
の範囲とすることを特徴とする被研削性にすぐれた焼結
超硬質合金の製造方法。1. C 1.0 to 4.5% by weight, Si 1.5% or less,
One or two of Cr 3-6%, W 30% or less, Mo 20% or less
45% or less at W + 2Mo, 2 or 1 or 2 of V and Nb
˜10%, Co 20% or less, and a matrix powder having a composition consisting of the balance Fe and unavoidable impurities, 25% or less of carbide particles and 2 to 25% of nitride based on the total weight of the matrix powder. Alternatively, in a method for producing a sintered cemented carbide, which comprises mixing carbonitrides with one or more types of particles and combining them by sintering, the grain size of the matrix powder is 7 μm or less, and the sintering temperature is eutectic. -10 ° C to + 40 ° C for carbide melting temperature
The method for producing a sintered cemented carbide having excellent grindability, characterized in that
μm以下である微細なMC炭化物が分散した組織を得る
ことを特徴とする請求項1に記載の被研削性にすぐれた
焼結超硬質合金の製造方法。2. The average particle size of all MC carbide particles is 1.5.
The method for producing a sintered cemented carbide having excellent grindability according to claim 1, wherein a structure in which fine MC carbides having a size of not more than μm are dispersed is obtained.
化物粒子のうち、粒径が2μm以下のMC炭化物が、全
MC炭化物粒子中80%以上である微細なMC炭化物が
分散した組織を得ることを特徴とする、請求項1、2の
いずれかに記載の被研削性にすぐれた焼結超硬質合金の
製造方法。3. As a particle size distribution of MC carbide, to obtain a structure in which MC carbide having a particle size of 2 μm or less out of all MC carbide particles has a fine MC carbide dispersed therein in an amount of 80% or more in all MC carbide particles. The method for producing a sintered cemented carbide having excellent grindability according to any one of claims 1 and 2.
化物粒子のうち、粒径が2μm以下のMC炭化物が、全
MC炭化物粒子中80%以上であり、かつ1.5μm以
下のMC炭化物が全MC炭化物中50%以上である微細
なMC炭化物が分散した組織を得ることを特徴とする、
請求項1、2のいずれかに記載の被研削性にすぐれた焼
結超硬質合金の製造方法。4. As a particle size distribution of MC carbides, of all MC carbide particles, MC carbides having a particle size of 2 μm or less account for 80% or more of all MC carbide particles and all MC carbides having a particle size of 1.5 μm or less. Characterized by obtaining a structure in which 50% or more of fine MC carbides are dispersed in MC carbides,
The method for producing a sintered cemented carbide having excellent grindability according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27617694A JPH08134583A (en) | 1994-11-10 | 1994-11-10 | Production of sintered hard alloy excellent in machinability |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP (1) | JPH08134583A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007107034A (en) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | Method for producing abrasion-resistant sintered member |
CN106498265A (en) * | 2015-09-07 | 2017-03-15 | 哈尔滨理工大学 | C is accurately adjusted to adjust Si methods in a kind of spheroidal graphite cast-iron stokehold |
CN114622122A (en) * | 2022-03-04 | 2022-06-14 | 长沙市萨普新材料有限公司 | High-niobium iron-based superhard material and preparation method thereof |
-
1994
- 1994-11-10 JP JP27617694A patent/JPH08134583A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007107034A (en) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | Method for producing abrasion-resistant sintered member |
JP4582587B2 (en) * | 2005-10-12 | 2010-11-17 | 日立粉末冶金株式会社 | Method for producing wear-resistant sintered member |
CN106498265A (en) * | 2015-09-07 | 2017-03-15 | 哈尔滨理工大学 | C is accurately adjusted to adjust Si methods in a kind of spheroidal graphite cast-iron stokehold |
CN114622122A (en) * | 2022-03-04 | 2022-06-14 | 长沙市萨普新材料有限公司 | High-niobium iron-based superhard material and preparation method thereof |
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