粉末冶金プロセスを経て、耐火金属と結合金属の硬い化合物から作られた合金材料。超硬合金は、高硬度、耐摩耗性、良好な強度と靭性、耐熱性、耐腐食性など、一連の優れた特性を備えています。特に、その高い硬度と耐摩耗性は、500℃の温度でも基本的に変化せず、1000℃でも依然として高い硬度を持っています。超硬合金は、旋削工具、フライスカッター、プレーナー、ドリル、ボーリングツールなどの工具材料として、鋳鉄、非鉄金属、プラスチック、化学繊維、グラファイト、ガラス、石材、普通鋼の切削に広く使用されています。また、耐熱鋼、ステンレス鋼、高マンガン鋼、工具鋼などの難削材の切削にも使用できます。新しい超硬工具の切削速度は、現在、炭素鋼の数百倍です。
超硬合金の応用
（１）工具材料
超硬合金は工具材料の中で最も含有量が多く、旋削工具、フライス、プレーナー、ドリルなどの製造に使用できます。その中でも、タングステンコバルトカーバイドは、鉄および非鉄金属の短切削片処理、鋳鉄、鋳真鍮、ベークライトなどの非金属材料の加工に適しています。タングステンチタンコバルトカーバイドは、鋼などの鉄金属の長時間加工に適しています。切削片加工。類似の合金の中で、コバルト含有量が多いものは荒加工に適しており、コバルト含有量が少ないものは仕上げ加工に適しています。汎用超硬合金は、ステンレス鋼などの難削材に対して、他の超硬合金よりもはるかに長い加工寿命を持っています。
（２）金型材料
超硬合金は主に、冷間引抜金型、冷間打ち抜き金型、冷間押し出し金型、冷間ピア金型などの冷間加工金型に使用されます。
超硬合金冷間圧造用ダイスは、衝撃または強い衝撃を受ける耐摩耗性作業条件において、優れた衝撃靭性、破壊靭性、疲労強度、曲げ強度、および優れた耐摩耗性を備えていることが求められます。通常、YG15Cなどの中・高コバルト、中・粗粒の合金グレードが使用されます。
一般的に、超硬合金の耐摩耗性と靭性は相反する関係にあります。耐摩耗性の向上は靭性の低下を招き、靭性の向上は必然的に耐摩耗性の低下につながります。そのため、合金グレードを選択する際には、加工対象物や加工条件に応じて具体的な使用要件を満たす必要があります。
選択したグレードが使用中に早期に割れや損傷が発生しやすい場合は、靭性が高いグレードを選択する必要があります。選択したグレードが使用中に早期に摩耗や損傷が発生しやすい場合は、硬度が高く、耐摩耗性に優れたグレードを選択する必要があります。 。次のグレード：YG15C、YG18C、YG20C、YL60、YG22C、YG25C 左から右にかけて、硬度が低下し、耐摩耗性が低下し、靭性が高まります。その逆も同様です。
（３）測定工具および耐摩耗部品
超硬合金は、耐摩耗性表面インレイや測定工具の部品、グラインダーの精密ベアリング、センターレスグラインダーのガイドプレートやガイドロッド、旋盤のトップ、その他の耐摩耗性部品に使用されます。
バインダー金属は一般に鉄族金属であり、一般的にはコバルトとニッケルです。
超硬合金の製造において、選定された原料粉末の粒径は1～2ミクロンで、純度は非常に高い。原料は所定の配合比に従って仕分けされ、アルコールなどの媒体を加えて湿式ボールミルで湿式粉砕し、十分に混合・粉砕された後、ふるい分けされる。その後、混合物を造粒・加圧し、バインダー金属の融点（1300～1500℃）に近い温度まで加熱すると、硬化相とバインダー金属が共晶合金を形成する。冷却後、硬化相は結合金属で構成された格子状に分布し、互いに密接に結合して固体を形成する。超硬合金の硬度は、硬化相含有量と粒径に依存し、硬化相含有量が高く、粒子が細かいほど硬度は高くなる。超硬合金の靭性はバインダー金属によって決まり、バインダー金属含有量が高いほど、曲げ強度は高くなる。
1923年、ドイツのシュレルターは、炭化タングステン粉末に結合剤として10～20％のコバルトを添加し、炭化タングステンとコバルトの新しい合金を発明しました。その硬度はダイヤモンドに次ぐものです。これが初めて作られた超硬合金です。この合金で作られた工具で鋼を切削すると、刃先がすぐに摩耗し、刃先に亀裂が生じます。1929年、アメリカのシュワルツコフは、元の組成に一定量の炭化タングステンと炭化チタンの複合炭化物を添加し、鋼の切削性能を向上させました。これは、超硬合金開発の歴史におけるもう一つの成果です。
超硬合金は、高硬度、耐摩耗性、良好な強度と靭性、耐熱性、耐腐食性など、一連の優れた特性を備えています。特に、その高硬度と耐摩耗性は、500℃の温度でも基本的に変化せず、1000℃でも依然として高い硬度を維持します。 超硬合金は、旋削工具、フライスカッター、プレーナー、ドリル、ボーリングツールなどの工具材料として、鋳鉄、非鉄金属、プラスチック、化学繊維、グラファイト、ガラス、石材、普通鋼の切削に広く使用されています。また、耐熱鋼、ステンレス鋼、高マンガン鋼、工具鋼などの難削材の切削にも使用できます。新しい超硬工具の切削速度は、現在、炭素鋼の数百倍です。
超硬合金は、岩盤掘削工具、採掘工具、掘削工具、測定工具、耐摩耗部品、金属研磨材、シリンダーライナー、精密ベアリング、ノズル、金型（伸線ダイス、ボルトダイス、ナットダイス、各種ファスナー金型など）の製造にも使用できます。超硬合金の優れた性能により、以前の鋼製金型は徐々に置き換えられました。
その後、コーティングされた超硬合金も登場しました。1969年、スウェーデンはチタンカーバイドコーティング工具の開発に成功しました。この工具のベースは、タングステン-チタン-コバルトカーバイドまたはタングステン-コバルトカーバイドです。表面のチタンカーバイドコーティングの厚さはわずか数ミクロンですが、同ブランドの合金工具と比較して、耐用年数は3倍、切削速度は25～50%向上します。1970年代には、難削材の切削用に第4世代のコーティング工具が登場しました。
超硬合金はどのように焼結されるのですか?
超硬合金は、炭化物と 1 種類以上の耐火金属の結合金属の粉末冶金によって製造される金属材料です。
M主要生産国
世界には50カ国以上が超硬合金を生産しており、総生産量は27,000～28,000トンに達します。主な生産国は、米国、ロシア、スウェーデン、中国、ドイツ、日本、英国、フランスなどです。世界の超硬合金市場は基本的に飽和状態にあり、市場競争は非常に激しいです。中国の超硬合金産業は1950年代後半に形成され始めました。1960年代から1970年代にかけて、中国の超硬合金産業は急速に発展しました。1990年代初頭、中国の超硬合金の総生産能力は6000トンに達し、超硬合金の総生産量は5000トンに達し、ロシアと米国に次いで世界第3位となりました。
トイレカッター
①タングステン・コバルト超硬合金
主成分は炭化タングステン（WC）とバインダーのコバルト（Co）です。
グレードは「YG」（中国語ピンインで「硬くてコバルト」）と平均コバルト含有量のパーセンテージで構成されます。
例えば、YG8は平均WCo=8%、残りは炭化タングステン中のタングステンコバルト炭化物を意味します。
TICナイフ
②タングステン・チタン・コバルトカーバイド
主な成分は炭化タングステン、炭化チタン（TiC）、コバルトです。
このグレードは、「YT」（中国語ピンイン接頭辞で「硬い、チタン」の2文字）と炭化チタンの平均含有量で構成されています。
たとえば、YT15 は平均 WTi = 15% で、残りはコバルト含有量のあるタングステンカーバイドとタングステンチタンコバルトカーバイドであることを意味します。
タングステン チタン タンタル ツール
③タングステン-チタン-タンタル（ニオブ）超硬合金
主成分は炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタル（または炭化ニオブ）、コバルトです。この種類の超硬合金は、一般超硬合金またはユニバーサル超硬合金とも呼ばれます。
グレードは「YW」（中国語の「硬い」と「万」の音韻接頭辞）と通し番号（YW1 など）で構成されます。
パフォーマンス特性
超硬溶接インサート
高硬度（86～93HRA、69～81HRC相当）
優れた耐熱性（900～1000℃まで、60HRCを維持）
耐摩耗性に優れています。
超硬切削工具は、高速度鋼に比べて切削速度が4～7倍速く、工具寿命は5～80倍長くなります。金型や測定工具の製造においては、合金工具鋼に比べて20～150倍の長寿命を実現し、50HRC程度の硬質材料を切削できます。
しかし、超硬合金は脆く、機械加工が不可能なため、複雑な形状の工具を一体化して製作することは困難です。そのため、異なる形状の刃を製作し、溶接、接着、機械的クランプなどによって工具本体や金型本体に取り付けることがよくあります。
特殊形状のバー
焼結
超硬合金焼結成形とは、粉末をビレット状に圧縮成形し、焼結炉に入れて一定の温度（焼結温度）まで加熱し、一定時間（保持時間）保持した後、冷却して、必要な特性を有する超硬合金材料を得ることです。
超硬合金の焼結プロセスは、次の 4 つの基本段階に分けられます。
1：成形剤を除去して仮焼結する段階で焼結体は以下のように変化します。
成形剤の除去は、焼結初期段階における温度上昇に伴い、成形剤が徐々に分解または蒸発し、焼結体から除去されます。成形剤の種類、量、焼結プロセスはそれぞれ異なります。
粉末表面の酸化物は還元されます。焼結温度では、水素がコバルトとタングステンの酸化物を還元します。成形剤を真空中で除去して焼結すると、炭素-酸素反応は強くありません。粉末粒子間の接触応力は徐々に解消され、結合金属粉末は回復・再結晶化し始め、表面拡散が始まり、ブリケット強度が向上します。
2：固相焼結段階（800℃～共晶温度）
液相が出現する前の温度では、前段階のプロセスを継続することに加えて、固相反応と拡散が激化し、塑性流動が促進され、焼結体が大きく収縮します。
3：液相焼結段階（共晶温度-焼結温度）
焼結体内に液相が現れると、収縮が速やかに完了し、続いて結晶変態が起こり、合金の基本構造と組織が形成されます。
4：冷却段階（焼結温度 - 室温）
この段階では、冷却条件の違いにより合金の構造と相組成に若干の変化が見られます。この特性を利用して超硬合金を加熱することで、その物理的・機械的特性を向上させることができます。
投稿日時: 2022年4月11日
