第１３章 工具材料 工具材料：硬質合金（WC、TiC）、サーメットおよびセラミック。 13.1 硬質合金の燒結機構 13.2 硬質合金の性質 第１３章　工具材料 工具材料：硬質合金（WC、TiC）、サーメットおよびセラミック。 13.1　硬質合金の燒結機構 13.2　硬質合金の性質 13.3　サーメットおよびセラミック切削　　　工具材料

13.1　硬質合金の燒結機構 13.1.1　硬質金属の燒結 ４つのケース： 1.　A、Bは互いに固溶し、焼結体は均一な組織を生ずる。 2.　互いに固溶せず2相よりなる焼結体を形成する。あるいは、　　互いに限界濃度を持つ場合も同様である。 3.　B成分は融点が低いため溶融してA成分の間隙を充填する。　　AはBを溶かすことなく、BはAを溶かしてその融点を降下　　する。冷却で再び析出されてA、Bの２相になる。 4.　B成分が溶けてAの間隙を満たすとともにA中に拡散して均　　一な固溶体を作り、単相の焼結体となる。

13.1.2　硬質合金の拡散現象 固体状態における２結晶の合体過程： Ⅰ、Ⅱ：低温融着、温度が低いため、拡散作用が進行　　　　しない。 　　Ⅲ：表面拡散：温度の上昇とともに 　　Ⅳ：格子拡散：さらに温度が上昇すると Ⅴ、Ⅵ：A結晶内にBが完全に溶け込んだ均質化の状態　　　　になる。

拡散法則にしたがって状態図に準拠した組織： Ⅰ 拡散法則にしたがって状態図に準拠した組織： Ⅰ.両成分が連続的に固溶体を形成し任意の割合で混合する。　　したがって両者の境界には濃度範囲を生じない。（TiC-　　TaC） Ⅱ.AおよびB成分は互いに固溶するが、B中にA、およびA中　　　にBが互いに限界溶解度を持つ場合で両者の境界に濃度帯　　が生ずる。その範囲は処理温度によって変化する。　　　　　（ZrC-VC、WSi2-TiSi2） Ⅲ.各成分間に固溶体以外に中間相（化合物）ができる場合　　にはそれらの間に多くの相が現れ、その温度に相当する相　　が出現する。（MoSi2-TiSi2、WSi2-TiSi2）

硬質材料の生成過程 a. 金属：５個 Cなど：2個 b 硬質材料の生成過程 a.　金属：５個　　Cなど：2個 b.　結晶の表面あるいは粒間の毛細管間隙に沿って拡散し、　　温度の上昇とともに金属の格子中に浸透する。 c.　さらに温度が上昇すると逐次内部に進行し新しい結晶を　　作る。しかし、表面と内部濃度差がある。 d.　温度が十分高い場合、均一に拡散し新しい結晶になる。　　温度は十分ではないとき、粒界に沿って数種の相が現れる。

13. 2 硬質合金の性質 硬質合金：WCを主体とする。TiCもある。 ２種類：. 1. short chipping WC-Co 13.2　硬質合金の性質 硬質合金：WCを主体とする。TiCもある。 ２種類： 1.　short　chipping　WC-Co （鋳鉄、ガラスなどの加工に適するもの） 2.　Long　chipping （鋼の切削）TiC、TaCを添加した WC-TiC-Co、WC-TiC-TaC-Co Cratering：切削耐久度の低下（TiC、TaCで改善） TiCとTaC同時添加：short chippingとlong chipping併用合金

13.2.1　WC-Co系硬質合金 ＊切削工具として、鋳鉄、陶磁器のような脆く　て硬い材料に適し、また耐摩性に富むので伸　線用ダイスに利用される。 ＊性質の指標： 　粒度、硬さ、抗折力、耐摩性、切削性など

Coの濃度が増加すると： 1.　密度：密度低下 2.　硬さ：低下 3.　抗折力：上昇 4.　抗圧力：低下 5.　衝撃値：燒結温度と関係ある 6.　引っ張り強さおよび伸び：脆いため、正確に測定しにく　　い。 7.　その他：熱伝導度、膨張係数、比熱、磁性、腐食性、酸　　化性 8.　切削性：組成と組織に関係する α1（Coわずかに固溶したもの）の組織に富む微粒組織　　からなるものは耐久性良い。 9.　耐摩性：他の金属材料より優れている。

WC-Coの使用範囲（表11-13）

WC-TiC-Co系 ＊WC-CoにTiC添加、硬さ、耐酸化性、高温強度向上. long chippingに（鋼） WC-TiC-Co系 ＊WC-CoにTiC添加、硬さ、耐酸化性、高温強度向上 long　chippingに（鋼） TiCの添加で、熱伝導度が下がり、融着性の改善 Crateringの減少によって切削耐久性がアップされる。 　　　　　　　耐酸化性の向上で耐摩性が良くなる。 使用範囲：（表11-18） WC-TaC(NbC)-Co系 結晶の微細化、炭化物成長の防止で硬さ向上 WC-TiC-TaC(NbC)-Co系 Short and long 併用

WC-TiC-Coの使用範囲（表11-18)

13.3　サーメットおよびセラミック切削工具材料 13.3.1サーメット ceramicとmetalと結合した複合材料　TiC＋結合相Ni WCより硬く、耐熱性が優れている。 高速切削に適するが、脆い欠点がある。 製造法： ＊ TiC粉末にNi粉末 ＊無水で湿式混合（Mo添加、濡れ性改良のため） ＊減圧で有機物を飛ばす。 ＊潤滑剤添加、1t/cm2の圧力で圧粉体を作成する。 ＊ 800〜1500℃の水素あるいは真空下で予備燒結 ＊加工成形 ＊ 1300〜1500℃で１時間真燒結で焼結体が得られる。 性質：Niの添加率によって変化する抗折力と硬さ

13. 3. 2セラミック切削工具材料 Al2O3：融点2000℃ 製造法： . アルミナ粉をボールミルで粉砕する  13.3.2セラミック切削工具材料 Al2O3：融点2000℃ 製造法：  アルミナ粉をボールミルで粉砕する  1000℃で予備燒結（着色除去）  加工成形  本燒結 性質： αAl2O3はTiCより軟質であるが、燒結したものはサーメットより硬い。切削工具中最も硬いもの。 高温で強度低下しない。 抗折力が低いけど、1000℃以上は良い。