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JPH09111422A - Sintered superhard alloy - Google Patents

Sintered superhard alloy

Info

Publication number
JPH09111422A
JPH09111422A JP27241595A JP27241595A JPH09111422A JP H09111422 A JPH09111422 A JP H09111422A JP 27241595 A JP27241595 A JP 27241595A JP 27241595 A JP27241595 A JP 27241595A JP H09111422 A JPH09111422 A JP H09111422A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
double
carbides
nitrides
group
carbide
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.)
Pending
Application number
JP27241595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kubo
裕 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP27241595A priority Critical patent/JPH09111422A/en
Publication of JPH09111422A publication Critical patent/JPH09111422A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the strength and toughness of a superhard alloy by sintering powder contg. specified amounts of C, Si, Mn, Cr, W, Mo, V, Nb, Co, Fe and the (double) carbides, (double) nitrides and (double) carbon nitrides of group IVa, Va, and VIa elements. SOLUTION: Matrix powder having a compsn. contg., by weight, 1 to 4.5% C, <=2% Si, <=2% Mn, 3 to 10% Cr, one or more kinds of <=30% W and <=20% Mo so as to satisfy <=45% W+2Mo, one or more kinds of V and Nb by 2 to 10% and <=20% Co, and the balance substantial Fe and powder contg. the double carbides, double nitrides and double carbon nitrides composed of plural metallic elements among group IVs, Va and VIa elements by 1 to 10% to the total weight of the matrix powder are mixed, sintered to form into the objective sinthered superhard alloy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はドリル、エンドミ
ル、ドリルチップ、タップ等の切削工具の素材、金属塑
性加工用の型、工具材料および治具、樹脂成形用の型や
工具、また各種の刃物、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に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a material for a cutting tool such as a drill, an end mill, a drill tip, a tap, a mold for metal plastic working, a tool material and a jig, a mold and a tool for resin molding, and various blades. , And a sintered cemented carbide used as an industrial wear resistant part and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】高速度工具鋼の切削工具としての寿命向
上の方法として、まず第一に考えられるのが、硬さの向
上である。実際に特公昭55-6096号、特公昭57-
2142号、特開昭57-181367号、特開昭58-
181848号などにはHRC71以上の硬さが得られ
る高硬度焼結合金が開示されている。これらの合金はM
6C炭化物を形成するWやMoまたは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、あるいはT
iN等の硬質物質を多く含有するものであり、実用に当
たって高価格化、靭性の低下、被研削性の低下などが大
きな問題となる。そこでこれらの不具合を解決するもの
としては、特公平5−75821号、特公平5−758
22号が知られている。これらは、いずれも炭素量の合
金元素に対するバランス値をCeq=0.06Cr+
0.033W+0.063Mo+0.2Vとするとき、
0≦C−Ceq0.6としてCeqに比べ、高炭素とす
ること、および比較的に少量の(2〜12%)の硬質粒
子を分散させることにより熱処理後の硬さをHRC72
以上と著しく高硬度としたものである。
2. Description of the Related Art As a method of improving the service life of a high speed tool steel as a cutting tool, the first consideration is to improve the hardness. Actually Japanese Patent Publication No. 55-6096, Japanese Patent Publication No. 57-
2142, JP-A-57-181367, JP-A-58-
No. 181848 discloses a high hardness sintered alloy capable of obtaining a hardness of HRC71 or higher. These alloys are M
It contains a large amount of alloying elements such as W and Mo which form 6C carbides or V which forms MC carbides, or T
Since it contains a large amount of a hard substance such as iN, it poses a serious problem in practical use such as an increase in price, a decrease in toughness, and a decrease in grindability. Therefore, as a means for solving these problems, Japanese Patent Publication No. 5-75821 and Japanese Patent Publication No. 5-758.
No. 22 is known. In all of these, the balance value for the alloying element of carbon content is Ceq = 0.06Cr +
When 0.033W + 0.063Mo + 0.2V,
The hardness after heat treatment is HRC72 by setting 0 ≤ C-Ceq0.6 to be higher carbon than Ceq and dispersing a relatively small amount (2 to 12%) of hard particles.
The hardness is extremely high as described above.

【0003】また本発明者らによる特開平2−1258
48号に開示された合金はTiN粒子や炭化物の平均粒
径が5μm以下であり、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であり、これは機械的特
性、被研削性などに優れる合金である。さらに特公平5
−55587号公報には10%超〜25%の分散相がT
i、Zr、Hf、Ta,Nb、VおよびWのうちの2種
または3種類以上の複合金属炭窒化物からなる分散強化
型焼結合金製熱間加工工具部材が開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-1258 by the present inventors
The alloy disclosed in No. 48 is a hard alloy having a fine structure in which the average particle size of TiN particles and carbides is 5 μm or less and the average particle gap is 5 μm or less, and it has excellent mechanical properties and grindability. It is an excellent alloy. Further fairness 5
-55587 discloses that the dispersed phase of more than 10% to 25% is T.
Disclosed is a hot work tool member made of a dispersion strengthened sintered alloy, which is made of a composite metal carbonitride of two kinds or three kinds or more of i, Zr, Hf, Ta, Nb, V and W.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したこれらの焼結
超硬質合金は高速度工具鋼と超硬合金の中間的な特性を
有し、高速度工具鋼に比べ耐摩耗性が優れ、超硬合金に
比べ高靭性であることを特徴とし、超硬合金では欠けの
発生のために使用できず、また高速度工具鋼では摩耗に
より短寿命となるような分野へ適用される。しかし、上
記の従来の硬質合金においては、いずれも強度が十分で
なく、超硬合金と同様欠けにより寿命に至る場合があ
り、このためさらに強度や靭性を高めることができれば
その使用分野は大きく広がるといわれているのが現状で
ある。さらに上述した特公平5−55587号に開示さ
れた焼結合金は、分散相が多量に添加されており、焼結
性が低下するので、焼結温度を高くする(具体的には1
250℃以上とする)必要がある。したがってコスト的
に不利である。
These sintered cemented carbides described above have intermediate properties between high speed tool steels and cemented carbides, and are superior in wear resistance to high speed tool steels. It is characterized by higher toughness than alloys, and is applicable to fields where cemented carbide cannot be used due to chipping, and high-speed tool steels have a short life due to wear. However, in the above-mentioned conventional hard alloys, the strength is not sufficient in some cases, and like the cemented carbide, it may reach the end of its life, so if the strength and toughness can be further increased, its field of use will greatly expand. It is said that the current situation is. Further, in the above-mentioned sintered alloy disclosed in Japanese Patent Publication No. 55857/1993, a large amount of dispersed phase is added and the sinterability decreases, so the sintering temperature is raised (specifically, 1
It should be 250 ° C or higher). Therefore, there is a cost disadvantage.

【0005】本発明者は、上記した従来の欠点を解消
し、通常の焼結温度を適用して強度、靱性を大幅に高め
るための種々の検討を行った。そして、分散粒子として
の硬質粒子である炭化物、窒化物、炭窒化物粒子を従来
の単独の金属元素から構成されるものではなく、複数の
金属元素により構成される複炭化物、複窒化物および複
炭窒化物と単独の金属元素から構成される炭化物、窒化
物、炭窒化物との両者を併用することにより強度、靭性
の特性が大幅に改善できることを見出し本発明に至った
ものである。本発明の目的は、強度、靭性を大幅に高め
ることにより、使用分野も拡げうる焼結超硬質合金を提
供することである。
The present inventor has conducted various studies to solve the above-mentioned conventional drawbacks and apply a normal sintering temperature to significantly enhance strength and toughness. Then, carbide, nitride, and carbonitride particles that are hard particles as dispersed particles are not composed of conventional single metal elements, but are composed of a plurality of metal elements such as a double carbide, a double nitride, and a double nitride. The inventors of the present invention have found that the properties of strength and toughness can be significantly improved by using carbonitride and a carbide, nitride or carbonitride composed of a single metal element in combination. An object of the present invention is to provide a sintered cemented carbide which can be used in a wide range of fields by significantly increasing strength and toughness.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】すなわち具体的に本発明
は、重量%でC 1.0〜4.5%、 Si 2.0%以下、Mn 2.0%
以下、Cr 3〜10%、W 30%以下とMo 20%以下の1種ま
たは2種をW+2Moで45%以下、VとNbの1種または2
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1〜10%のIVa族、Va族、VIa族元素
のうちの複数の金属元素により構成される複炭化物、複
窒化物および複炭窒化物の1種または2種以上と前記全
重量に対して1〜10%のIVa族、Va族、VIa族元素の炭
化物、窒化物および炭窒化物1種または2種以上とを混
合し焼結により結合したことを特徴とする焼結超硬質合
金である。また、複炭化物、複窒化物および複炭窒化物
はWを含むものであることが望ましい。
[Means for Solving the Problems] That is, specifically, the present invention is such that, by weight%, C 1.0 to 4.5%, Si 2.0% or less, and Mn 2.0%.
Hereinafter, one or two of Cr 3 to 10%, W 30% or less and Mo 20% or less is 45% or less at W + 2Mo, and 1 or 2 of V and Nb.
A base powder containing 2 to 10% of seed and 20% or less of Co, and having a composition of balance Fe and inevitable impurities, is added to 1 to 10% of the group IVa, Va, and VIa based on the total weight of the base powder. One or more kinds of double carbides, double nitrides, and double carbonitrides composed of a plurality of metal elements of the group elements, and 1 to 10% of group IVa, group Va, and group VIa based on the total weight. It is a sintered cemented carbide that is characterized by mixing carbides, nitrides, and carbonitrides of group elements with one kind or two or more kinds and combining them by sintering. Further, it is desirable that the double carbide, the double nitride and the double carbonitride contain W.

【0007】ここで本発明においては基地粉末に混合さ
れる炭化物、窒化物および炭窒化物を、従来のような単
独の金属元素と炭素や窒素との化合物のみから構成させ
るのではなく、複数の金属元素により構成される複炭化
物、複窒化物および複炭窒化物と単独の金属元素と炭素
や窒素との化合物から構成させるものとの両者を併用す
ることを特徴とするが、まず複数の金属元素により構成
される複炭化物、複窒化物および複炭窒化物を使用する
ことによる利点は以下に説明するとおりである。
In the present invention, the carbides, nitrides and carbonitrides to be mixed with the matrix powder are not limited to the conventional compounds composed of a single metal element and carbon or nitrogen, but a plurality of compounds. It is characterized in that both a double carbide, a double nitride and a double carbonitride composed of a metal element and a single metal element and a compound composed of carbon and nitrogen are used together. The advantages of using double carbides, double nitrides, and double carbonitrides composed of elements are as described below.

【0008】(1)それぞれの炭化物、窒化物、炭窒化
物の特徴を生かしながら、欠点を解消することが可能と
なる。例えばTi(C,N)炭窒化物にWを加え(T
i,W)(C,N)とすることにより、Wのもつ高靭性
という特徴が加味され、分散粒子として添加した硬質合
金の靭性、強度向上をはかることが可能となる。 (2)単独では熱力学的に不安定で組織上の化合物とし
て適用できないものも、他の金属元素と複合化すること
により熱力学的に安定になり適用可能となる。例えば、
WN、MoNなどの窒化物の場合標準生成自由エネルギ
−が正であり、通常は安定に存在し得ないが、Ti、T
aなどと複合の固溶体を形成させることにより安定な化
合物となり適用が可能となる。
(1) It is possible to eliminate the defects while making the most of the characteristics of each carbide, nitride, and carbonitride. For example, adding W to Ti (C, N) carbonitride (T
i, W) (C, N), the feature of high toughness of W is added, and the toughness and strength of the hard alloy added as dispersed particles can be improved. (2) A substance that cannot be applied as a compound on the texture by itself because it is thermodynamically unstable is thermodynamically stable and applicable even if it is compounded with other metal elements. For example,
In the case of nitrides such as WN and MoN, the standard free energy of formation is positive and usually cannot exist stably.
By forming a complex solid solution with a or the like, it becomes a stable compound and can be applied.

【0009】(3)単独では反応や固溶をしやすいので
分散粒子として合金中に残すことが出来ないものも、固
溶体の複合炭化物等とすることにより反応や固溶を防止
でき、分散粒子として存在させることが可能になる。例
えば、WCを添加した場合にはマトリックスなどと反応
してWCがM6C炭化物に変化してしまい、単独粒子と
して残らないが、(W,Ti)Cとすることにより安定
化させて分散粒子とすることができる。 (4)組織制御が可能となる。金属元素の種類によりマ
トリックスとの反応性が異なることを利用して、金属元
素の種類、比率を変化させることにより、分散粒子の形
状のコントロ−ルが可能となる。 (5)化合物中のC、Nの量ともあわせ複合する金属の
種類と割合を変化させることにより、極めて多数の組み
合せが可能となり、特性の組み合せも大きく広がり、目
的に応じて特性を自由に選択することが可能となる。
(3) Even if it is difficult to remain in the alloy as dispersed particles because it is easy to react or form a solid solution by itself, it is possible to prevent the reaction or the solid solution by forming a solid solution composite carbide or the like to obtain dispersed particles. It becomes possible to exist. For example, when WC is added, it reacts with a matrix or the like to change WC into M 6 C carbide and does not remain as a single particle, but it is stabilized by (W, Ti) C to disperse particles. Can be (4) Organization control becomes possible. By utilizing the fact that the reactivity with the matrix differs depending on the type of metal element, the shape of dispersed particles can be controlled by changing the type and ratio of the metal element. (5) An extremely large number of combinations are possible by changing the type and ratio of the metal to be combined with the amounts of C and N in the compound, and the combination of characteristics is greatly expanded, and the characteristics can be freely selected according to the purpose. It becomes possible to do.

【0010】上述したように炭化物、窒化物および炭窒
化物を、従来の単独の金属元素から構成されるものでは
なく、複数の金属元素により構成される複炭化物、複窒
化物および複炭窒化物とすることにより、種々の特性を
有する硬質合金を得ることができるが、ここでとくに上
述した硬質物質である分散粒子がWを含むものである場
合には、複炭化物(例えば(Ti,W)(CN))の一
部を占めるWCのもつ高い靭性、弾性率を生かすことが
可能となり、特に優れた特性を有する硬質合金とするこ
とができる。本発明においては上述の複数の金属元素に
より構成される複炭化物、複窒化物および複炭窒化物
と、さらに単独の金属元素と炭素や窒素との化合物であ
る炭化物、窒化物および炭窒化物との両者を併せて使用
することを特徴とする。複炭化物、複窒化物および複炭
窒化物に加え、単独の金属元素からなる炭化物、窒化物
および炭窒化物を使用することにより、さらに以下のよ
うな利点が生じる。
As described above, the carbides, nitrides and carbonitrides are not composed of conventional single metal elements, but are composed of a plurality of metal elements such as double carbides, double nitrides and double carbonitrides. By doing so, hard alloys having various characteristics can be obtained. However, when the dispersed particles which are the above-mentioned hard substance contain W, a double carbide (for example, (Ti, W) (CN It is possible to make use of the high toughness and elastic modulus of WC which occupies a part of ()), and it is possible to obtain a hard alloy having particularly excellent properties. In the present invention, double carbides, double nitrides and double carbonitrides composed of the above-mentioned plurality of metal elements, and further carbides, nitrides and carbonitrides which are compounds of a single metal element and carbon or nitrogen. Both are used together. The use of carbides, nitrides and carbonitrides composed of a single metal element in addition to the double carbides, double nitrides and double carbonitrides further brings about the following advantages.

【0011】(1)組織中に分散させる分散粒子の組合
せの自由度が増加しそれぞれの特徴を生かした複合組織
とすることができる。すなわち炭化物、窒化物および炭
窒化物の持つ独自の優れた特性を併せて使用することが
可能となる。 (2)複炭化物、複窒化物および複炭窒化物と同等な特
性が得られる場合には炭化物、窒化物および炭窒化物を
使用することによりコストダウンが可能となる。一般に
複炭化物、複窒化物および複炭窒化物の製造工程は炭化
物、窒化物および炭窒化物の製造工程に比べ複雑とな
り、その化合物を形成するための反応温度も高くなり、
その結果として複炭化物、複窒化物および複炭窒化物粉
末の価格は炭化物、窒化物および炭窒化物の粉末価格に
比べて高価となる。
(1) The degree of freedom in the combination of dispersed particles dispersed in the structure is increased, and a composite structure can be obtained in which the respective characteristics are utilized. That is, it is possible to use the unique and excellent properties of carbides, nitrides and carbonitrides together. (2) When properties equivalent to those of the double carbide, the double nitride and the double carbonitride can be obtained, the cost can be reduced by using the carbide, the nitride and the carbonitride. In general, the manufacturing process of double carbide, double nitride and double carbonitride is more complicated than the manufacturing process of carbide, nitride and carbonitride, and the reaction temperature for forming the compound is high,
As a result, the prices of double carbide, double nitride and double carbonitride powders are higher than the prices of carbide, nitride and carbonitride powders.

【0012】複窒化物、複炭窒化物、窒化物、炭窒化物
の形成の仕方として、例えば基地粉末のアトマイズ前に
溶鋼に加圧窒素ガスを接触させるなどの手段を用いるこ
とにより、窒素の一部または全部を基地粉末中に予め固
溶させておき、焼結時に添加した複炭化物、複炭窒化
物、炭化物、炭窒化物などと反応させて形成させる手段
も有効である。この場合は、基地粉末の化学組成は前述
の各元素の範囲に窒素(N)が重量%で0.02〜0.
5%程度含有しているものとなる。望ましい範囲として
は0.1〜0.25%である。
As a method of forming the double nitride, the double carbonitride, the nitride, and the carbonitride, for example, by using a means of bringing pressurized nitrogen gas into contact with molten steel before atomizing the base powder, nitrogen It is also effective to form a part or all of the solid solution in the matrix powder in advance and to react it with the double carbide, double carbonitride, carbide, carbonitride, etc. added during sintering. In this case, the chemical composition of the base powder is 0.02 to 0. 0% by weight of nitrogen (N) within the range of each element described above.
The content is about 5%. A desirable range is 0.1 to 0.25%.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】複炭化物、複窒化物、複炭窒化物
粒子および炭化物、窒化物、炭窒化物粒子の分散は本発
明において、最も重要な構成要件である。本発明におい
てはこれらを添加することにより、HRC71以上の高
い硬さが得られるとともに、高強度、高靭性を併せ持つ
材料とすることができるからである。ここで、複炭化
物、複窒化物および複炭窒化物の添加量が1%未満では
この効果が十分でなく、逆に10%を越えると、焼結性が
低下するので、複炭化物、複窒化物、複炭窒化物の1種
または2種以上を合計で1〜10%とする必要がある。ま
た同時に添加する炭化物、窒化物、炭窒化物について
は、その添加量が1%未満ではこの効果が十分でなく、
逆に10%を越えると、焼結性が低下するので、炭化物、
窒化物、炭窒化物の1種または2種以上を合計で1〜10
%とする必要がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Dispersion of double carbide, double nitride, double carbonitride particles and carbide, nitride, carbonitride particles is the most important constituent requirement in the present invention. This is because, in the present invention, by adding these, it is possible to obtain a material having high hardness of HRC71 or higher and having high strength and high toughness at the same time. Here, if the addition amount of double carbide, double nitride and double carbonitride is less than 1%, this effect is not sufficient, and conversely, if it exceeds 10%, the sinterability deteriorates. It is necessary to make 1 to 10% in total of one kind or two or more kinds of compound and double carbonitride. For carbides, nitrides, and carbonitrides added at the same time, if the addition amount is less than 1%, this effect is not sufficient.
On the other hand, if it exceeds 10%, the sinterability decreases, so carbides,
1 to 10 in total of 1 or 2 or more of nitrides and carbonitrides
%.

【0014】以下に先に述べた窒素、複炭化物等および
炭化物等以外の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,M
o,Vなどと結合して硬い炭化物を形成し、耐摩耗性を高
める効果がある。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がある。また、基地に
固溶して基地の硬さを高める効果もある。しかし、2.0%
を越えると靭性が低下するのでSiは2.0%以下であるこ
とが必要である。
The action of each element in the present invention other than the above-mentioned nitrogen, double carbides and the like and carbides and the reasons for limiting the numerical values will be described below. C is added at the same time W, M
Combined with o, V, etc., it forms a hard carbide, and has the effect of enhancing wear resistance. In addition, some of them have a solid solution in the matrix to increase the hardness of the matrix and also have 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. Within the scope of the present invention, C is
If it 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. Further, there is also an effect of increasing the hardness of the base by forming a solid solution in the base. But 2.0%
If it exceeds 1.0, the toughness decreases, so Si must be 2.0% or less.

【0015】Mnも脱酸効果があり、さらに焼入れ性を
高める作用があるので、2.0%以下含有させる。特に上記
のSiの含有量が高い場合には、フェライトを安定し、
1変態点を上昇させるSiの弊害をMnにより緩和で
きるのでMnを2.0%以下、望ましい範囲では0.25〜2.0%
含有させるとよい。Crは炭化物を形成して耐摩耗性を
高める効果があり、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10%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3〜10
%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
を高めるために重要であり、また、W、Moの一部は基
地に固溶した後、焼もどしにより析出硬化し、基地の硬
さを高める効果もある。W 30%以下、Mo 20%以下の1
種または2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
が有る。好ましくはW+2Mo量で18〜40%、さらに好
ましくは25〜40%である。
Mn also has a deoxidizing effect and further has an effect of enhancing hardenability, so that it is contained in an amount of 2.0% or less. Especially when the above Si content is high, ferrite is stabilized,
Since the adverse effect of Si that raises the A 1 transformation point can be mitigated by Mn, Mn is 2.0% or less, preferably in the range of 0.25 to 2.0%.
It is good to contain. Cr has the effect of forming carbides and increasing wear resistance, and further forms a solid solution with the substrate to impart hardenability and also improves the corrosion resistance of the matrix. If Cr is less than 3%, the above effect is small, and if it exceeds 10%, the hardness is difficult to obtain by heat treatment.
Must be%. W and Mo combine with C to form M 6 C-type carbides, which are important for improving wear resistance and seizure resistance, and some of W and Mo are dissolved in the matrix. Later, it is also precipitation hardened by tempering, which also has the effect of increasing the hardness of the matrix. W 30% or less, Mo 20% or less 1
One or two types have a W + 2 Mo content of more than 45%, the toughness is remarkably reduced, so the W + 2 Mo content needs to be 45% or less. The amount of W + 2Mo is preferably 18 to 40%, more preferably 25 to 40%.

【0016】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、Coが20%を越えると靭性が低下す
るのでCo 20%以下とした。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、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
討の結果、これを2〜10%とし、後述するように分散粒
子としての複炭化物、複窒化物、複炭窒化物の量を1〜1
0%とし、かつ同時に添加する炭化物、窒化物、炭窒化
物の量を1〜10%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、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。
Co has the effect of forming a solid solution in the matrix to increase the hardness of the matrix. However, if Co exceeds 20%, the toughness decreases, so the Co was made 20% or less. V and Nb combine with C to form MC type carbides. If this carbide is finely and uniformly dispersed, the wear resistance and seizure resistance can be greatly improved. As a result of various studies on the amounts of V and Nb added, the amount was set to 2 to 10%, and the amount of double carbide, double nitride, and double carbonitride as dispersed particles was set to 1 to 1 as described later.
It was found that good characteristics were obtained when the amount of carbides, nitrides, and carbonitrides added at the same time was 0 to 10%. If the content of V or Nb in the matrix is less than 2%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 10%, the toughness decreases, so the content must be 2 to 10%.

【0017】[0017]

【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 3.03%,Si 0.41%,Mn 0.29%、Cr 4.22%,W
10.18%, Mo 7.90%, V 8.53%, Co 7.79% 残部 Feの鋼の
組成からなる水アトマイズ粉末を作製し、アトライタ−
にて粉砕した。この基地粉末に対し、表1に示す種々の
複炭化物、複窒化物、複炭窒化物および炭化物、窒化
物、炭窒化物を添加し、混合して造粒の後、2tf/mm2
圧力にてプレス成形し成形体得た。この成形体を脱脂し
た後、1200〜1250℃にて真空焼結を行って焼結体を作製
した。焼結体を焼なまし後、1240℃にて焼入れし、560
℃×1時間、3回焼戻しを行った。そして、この後、硬
さ(HRC)と抗折力、吸収エネルギ−を測定した。ここで
吸収エネルギ−は抗折力測定時に試験片に付加されるエ
ネルギ−であり、靭性を表す値である。表1に測定結果
を示す。
EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to examples. (Example 1) C 3.03%, Si 0.41%, Mn 0.29%, Cr 4.22%, W
10.18%, Mo 7.90%, V 8.53%, Co 7.79% Water atomized powder consisting of steel composition with the balance Fe was prepared and
It was crushed in. To this matrix powder, various double carbides, double nitrides, double carbonitrides and carbides, nitrides and carbonitrides shown in Table 1 were added, mixed and granulated, and then a pressure of 2 tf / mm 2 was applied. And press-molded to obtain a molded body. After degreasing this molded body, vacuum sintering was performed at 1200 to 1250 ° C to produce a sintered body. After annealing the sintered body, quench it at 1240 ℃, 560
Tempering was carried out 3 times at ℃ × 1 hour. Then, after that, hardness (HRC), transverse rupture strength, and absorbed energy were measured. Here, the absorbed energy is the energy added to the test piece at the time of measuring the transverse rupture strength, and is a value representing the toughness. Table 1 shows the measurement results.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】ここで表中の金属元素の比率およびC,N
の比率は全て重量比である。表1より炭化物等が無添加
(No.1)や過少添加の場合(No.10,17)に
は硬さHRC70が得られず、また炭化物等が単独元素の
場合(No.8,9,26)や、複炭化物等または炭化
物等の添加量が多すぎる場合(No.15,16,2
2,23)には、抗折力や吸収エネルギーが著しく低
い。一方本発明に該当するIVa族、Va族、VIa族元素
のうちの複数の金属元素により構成される複炭化物、複
窒化物および複炭窒化物1種または2種以上とIVa族、
Va族、VIa族元素の炭化物、窒化物および炭窒化物1
種または2種以上を複合で適当量添加した場合には、硬
さHRC71以上、抗折力200kgf/mm2以上、吸収エネルギー
200kgfmm以上を有する優れた特性を持つ焼結体を得られ
ることがわかる。
Here, the ratios of metal elements and C, N in the table
All ratios are weight ratios. From Table 1, hardness HRC70 cannot be obtained when no carbides are added (No. 1) or when it is added too little (Nos. 10 and 17), and when carbides are a single element (Nos. 8, 9 and 10). 26), or when the added amount of double carbides or carbides is too large (No. 15, 16, 2)
2, 23), the transverse rupture strength and the absorbed energy are extremely low. On the other hand, one or more double carbides, double nitrides, and double carbonitrides composed of a plurality of metal elements of group IVa, group Va, and group VIa corresponding to the present invention and group IVa,
Carbides, nitrides and carbonitrides of Va group and VIa group elements 1
When an appropriate amount of one kind or two or more kinds is added in combination, hardness HRC71 or more, bending strength 200kgf / mm 2 or more, absorbed energy
It can be seen that a sintered body having excellent characteristics of 200 kgfmm or more can be obtained.

【0020】(実施例2)表2に示す11種類の鋼組成
からなる水アトマイズ粉末A〜Iを準備し、表3に示す
平均粒径1〜3μmの複炭化物等、および炭化物等を同表
に示す割合で混合し、乾燥した後、1.5tf/mm2の圧力に
てプレス成形し、脱脂の後、1200〜1250℃で真空焼結を
行って焼結体を作製した。焼結体を焼なまし後、1240℃
にて焼入れ、560℃×1時間、3回焼戻しを行った。こ
の焼結品について硬さ(HRC)と抗折力、吸収エネルギ−
を測定し、結果を表3に示す。表3には表2に示す水ア
トマイズ粉末のうち、A,A‘,B,B’を代表して示
してある。
(Example 2) Water atomized powders A to I consisting of 11 kinds of steel compositions shown in Table 2 were prepared, and double carbides having an average particle size of 1 to 3 μm and carbides shown in Table 3 were prepared. After mixing at a ratio shown in Table 1 and drying, press molding was performed at a pressure of 1.5 tf / mm 2 , degreasing, and vacuum sintering at 1200 to 1250 ° C. to produce a sintered body. After annealing the sintered body, 1240 ℃
And tempered at 560 ° C. for 1 hour, and then tempered 3 times. Hardness (HRC), transverse rupture strength, absorbed energy
Was measured and the results are shown in Table 3. Among the water atomized powders shown in Table 2, Table 3 shows representatively A, A ', B and B'.

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】表3より炭化物等が無添加(No.1,1
0)の場合や過少添加の場合(No.14)にはHRC70
の硬さが得られず、また複炭化物等と炭化物等の添加量
が多すぎる場合(No.17)には、抗折力や吸収エネ
ルギーが著しく低いのに対し本発明に該当するIVa族、
Va族、VIa族元素のうちの複数の金属元素により構成
される複炭化物、複窒化物および複炭窒化物の1種また
は2種以上とIVa族、Va族、VIa族元素の炭化物、窒
化物および炭窒化物の1種または2種以上を適当量添加
した場合には、硬さHRC71以上、抗折力200kgf/mm2
上、吸収エネルギー200kgfmm以上を有する優れた特性を
持つ焼結体が得られることがわかる。
From Table 3, no carbides are added (No. 1, 1
In the case of 0) or under-addition (No. 14), HRC70
If the hardness is not obtained and the addition amount of the double carbides and the carbides is too large (No. 17), the transverse rupture strength and the absorbed energy are remarkably low, whereas the IVa group corresponding to the present invention,
One or more of double carbides, double nitrides, and double carbonitrides composed of a plurality of metal elements of Va group and VIa group elements, and carbides and nitrides of IVa group, Va group, VIa group element When one or two or more carbonitrides are added in an appropriate amount, a sintered body having excellent properties having a hardness of HRC71 or more, a bending strength of 200 kgf / mm 2 or more, and an absorbed energy of 200 kgfmm or more is obtained. You can see that

【0023】[0023]

【表3】 [Table 3]

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
硬質粒子を含む焼結超硬質合金において、IVa族、Va
族、VIa族元素のうちの複数の金属元素により構成され
る複炭化物、複窒化物および複炭窒化物と、さらにIVa
族、Va族、VIa族元素の炭化物、窒化物および炭窒化
物とを複合添加することにより、従来の単独元素の炭化
物、窒化物および炭窒化物のみを用いた場合に比べ、強
度、靭性が大幅に向上することができる。これにより本
発明の焼結超硬質合金は切削工具としての耐欠損性を大
幅に向上することができるし、その他の各種の金型や治
工具としての焼結超硬質合金の用途拡大に非常に有効で
ある。
As described above, according to the present invention,
In sintered cemented carbide containing hard particles, IVa group, Va group
Compound carbides, compound nitrides and compound carbonitrides composed of a plurality of metal elements of Group VIa group VIa elements, and IVa
By adding the carbides, nitrides, and carbonitrides of Group III, Va, and VIa elements in combination, the strength and toughness can be improved as compared with the conventional case where only the single element carbides, nitrides, and carbonitrides are used. Can be greatly improved. As a result, the sintered cemented carbide of the present invention can significantly improve the fracture resistance as a cutting tool, and is extremely useful for expanding the applications of the sintered cemented carbide as various other molds and jigs. It is valid.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重量%でC 1.0〜4.5%、 Si 2.0%以下、
Mn 2.0%以下、Cr3〜10%、W 30%以下とMo 20%以下
の1種または2種をW+2Moで45%以下、VとNbの1種
または2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1〜10%のIVa族、Va族、VI
a族元素のうちの複数の金属元素により構成される複炭
化物、複窒化物および複炭窒化物の1種または2種以上
と、前記基地粉末の全重量に対して1〜10%のIVa族、V
a族、VIa族元素の炭化物、窒化物および炭窒化物の1
種または2種以上とを混合し、焼結により結合したこと
を特徴とする焼結超硬質合金。
1. C 1.0 to 4.5% by weight, Si 2.0% or less,
Mn 2.0% or less, Cr 3 to 10%, W 30% or less and Mo 20% or less, 1 type or 2 types with W + 2Mo, 45% or less, 1 or 2 types of V and Nb, 2 to 10%, Co 20% A base powder having a composition consisting of the balance Fe and unavoidable impurities, including the following: 1 to 10% of group IVa, Va, VI with respect to the total weight of the base powder.
One or more kinds of double carbides, double nitrides, and double carbonitrides composed of a plurality of metal elements of the group a elements, and 1 to 10% of group IVa with respect to the total weight of the base powder. , V
Carbides, nitrides and carbonitrides of group a and VIa elements 1
A sintered cemented carbide, characterized in that it is a mixture of two or more kinds and they are combined by sintering.
【請求項2】 複炭化物、複窒化物および複炭窒化物が
Wを含むものであることを特徴とする請求項1に記載の
焼結超硬質合金。
2. The sintered cemented carbide according to claim 1, wherein the double carbide, the double nitride and the double carbonitride contain W.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007021243A1 (en) * 2005-08-18 2007-02-22 Erasteel Kloster Aktiebolag Powder metallurgically manufactured steel, a tool comprising the steel and a method for manufacturing the tool
WO2007030079A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-15 Erasteel Kloster Aktiebolag Powder metallurgically manufactured high speed steel
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007021243A1 (en) * 2005-08-18 2007-02-22 Erasteel Kloster Aktiebolag Powder metallurgically manufactured steel, a tool comprising the steel and a method for manufacturing the tool
WO2007030079A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-15 Erasteel Kloster Aktiebolag Powder metallurgically manufactured high speed steel
US10844448B2 (en) 2005-09-08 2020-11-24 Erasteel Kloster Aktiebolag Powder metallurgically manufactured high speed steel
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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