超硬合金とは

超硬合金とは、硬質の金属炭化物と鉄系金属で構成される合金のことを言います。

超硬合金の最も代表的な組成はWC-Co合金になります。超硬合金は、レアメタルと呼ばれるWCとＣoの粉末を混ぜ合わせ約1400℃の高温で焼結することにより、ダイヤモンドに次ぐ硬さと高い弾性率を発揮します。また、超硬合金には、硬度、弾性係数、圧縮強度、熱伝導率、比重が高く、熱膨張率が小さい特徴があります。このような特性により、超硬合金は、耐摩耗性を要求される加工工具やプレス金型に使用されます。

超硬合金は、粉末冶金法により製作する為、材料選定の組み合せにより様々な特性の合金を作ることが可能です。

超硬合金について、より詳しく知りたいという方は、
超硬合金の特徴や種類について、より詳しく解説している記事を読んで見てください。

＞＞超硬合金とは？特徴や種類について解説！

超硬合金のメリット

プレス金型の長寿命化を図れる

超硬合金は、上述したように加工工具に用いられます。超硬合金と同じく加工工具に用いられる材質にハイス（高速度工具鋼）があります。
超硬合金は、ハイスに比較して硬度、弾性係数、圧縮強度が高い特徴を有する為、金型として使用した場合、高い寸法精度の加工ができかつプレスの長寿命化が図れるというメリットがあります。超硬合金は、熱伝導率が高い為、他の金属との焼き付きによる寿命低下を抑制することにより、高寿命化を実現することができます。

	ハイス	超硬合金(V種)	ハイスとの比較
硬度(HRA)	82～86	83～93	高い
抗折力(GPA)	3～4	2～4	少し高い
弾性係数(GPA)	210	470～630	2～3倍
圧縮強度(GPA)	3～4	3～6	2倍
熱伝導	0.07	0.14～0.2	2倍
熱膨張(10-6/℃)	10～13	5～7	1/2

超硬合金のデメリット

放電加工が必要

超硬合金は硬度が高い為、加工の際には、砥石にダイヤモンドを使用したり、放電加工が必要になります。
放電加工には専用の設備が必要です。しかし、放電加工を行うことで高精度な加工を可能としており、上述の高い寸法精度を実現する金型製造に繋がっているという側面もあります。

チッピングや破損が生じやすい

超硬合金は、ハイスに比較して衝撃強度や破壊靭性が低い為、プレスや加工時の衝撃的な負荷でチッピングやカケおよび破損が生じやすくなるというデメリットもあります。比重が、ハイスの約2倍と高いため、機械を必要とする取り扱いが生じる場合があります。
このデメリットについて、超硬合金は製造の際の材料選定の組み合せにより様々な特性の合金を作ることが可能なため、材種の変更によりクリアできることもあります。

次に、当社での超硬合金の課題解決事例を一部ご紹介します。

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