いわゆる粉末冶金法とは、製造する合金の原料の粉末を作り、それを適量混ぜ合わせ、加圧して一定の形狀に固める方法です。これらの粉末片は、還元性雰囲気（例えば、水素）に置かれ、加熱され、焼結(jié)されて合金を形成します。これまでの鋳造法とは全く異なる冶金法です。

ここでいう焼結(jié)とは、加圧と加溫の作用により金屬結(jié)晶粒の凝集が促進(jìn)されることと簡単に定義することができる。合金組成の粉末に一定の圧力を加えて圧縮します。高溫では、密接に接觸した粉末が互いにくっつき、空隙を徐々に埋めて高密度の合金を形成します。このときの加熱溫度が合金成分中の低融點(diǎn)成分の溶融溫度である。したがって、合金インゴットは、粉末成分全體の融點(diǎn)未満の溫度で焼結(jié)される。この製法は製錬と鋳造の2つの工程を組み合わせた製法と似ており、鋳造合金に近い性質(zhì)を持っています。しかし、金屬組織學(xué)的観點(diǎn)からは、それは合金鋳造の枝であるべきです。

超硬合金はこの粉末冶金法で製造されます。一般的には、タングステン、カーボン、コバルト、チタン、セリウムなどの粉末をバッチで混合し、プレス、焼結(jié)して合金を形成します。したがって、この冶金プロセスの製品は、焼結(jié)超硬合金または超硬合金とも呼ばれます。近年、粉末冶金法は急速に発展しています。超硬合金、含油合金、電気接點(diǎn)、メタル ボンド ダイヤモンド ホイール、および特殊な裝飾金屬製品はすべて、この粉末冶金法によって製造されています。

たとえば、長さ 30 mm のプレス半製品を 1000 ～ 1400 °C に加熱します。約 30 °C で約 5 分間のプレス製品の體積変化を図 2-2 に示します。収縮は一般に 1150 °C で始まります。6% Co の場合、収縮は非常に規(guī)則的に進(jìn)行し、約 1320 °C で終了します。10% Co の場合、1180 ～ 1200 °C で収縮が一時的に中斷されます。溫度が上昇し続けると急激に収縮が進(jìn)み、溫度が1300℃に達(dá)するとバランスがとれる傾向にあります。

その後、粒子同士の接觸點(diǎn)數(shù)と接觸面積が著しく増加するため、各粒子は自身が持つ余剰エネルギー（自由エネルギー）を放出しやすい狀態(tài)となる。したがって、約 200 °C からコバルトが拡散し始め、その時點(diǎn)で焼結(jié)の第 1 段階が始まります。再び溫度が上昇すると、β-Co は 490 °C 付近で γ-Co に変換されます。 600℃になると、炭素がコバルト中に拡散し始め、固溶體になります。タングステン カーバイドの粒子が細(xì)かいほど、またはコバルト コーティングされたタングステン カーバイドが優(yōu)れているほど、この拡散現(xiàn)象は速く発生します。この拡散は、成形體に強(qiáng)い圧縮圧力を加えたのと同じ効果があります。ただし、溫度上昇中、この溫度では液相はほとんど観察されません。

ただし、この溫度付近では、曲げ強(qiáng)度が大幅に増加します。通常、6%コバルトの硬度合金は、約1400℃の溫度で焼結(jié)されます。この溫度では、WCは徐々に液相に溶解し、特に微細(xì)なWCは急速に溶解し、大きなWCは鋭利なため表面エネルギーが大きくなります。角部分。溶けると丸くなる。その結(jié)果、液相部分がますます多くなり、自由エネルギーが減少する方向に反応が進(jìn)むにつれて、合金は収縮し、気孔は徐々に減少する。一方、炭化タングステン粒子同士が接觸している部分では、體積拡散、特に表面拡散という現(xiàn)象が起こり続ける。また、炭化物同士が結(jié)合する可能性もあります。また、タングステンカーバイド同士が接觸する部分で液相からＷＣが局所的に析出することもある。その結(jié)果、さまざまな理由で炭化タングステン粒子の成長が促進(jìn)され、緻密な配列がもたらされました。しかし、さらに溫度が上昇し、1600℃を超えると製品內(nèi)部でガスが発生し、結(jié)晶配列の膨張を引き起こします。ガスは、SiO2などの不純物が存在することで発生すると言われています。逆に、溫度を下げると、液相に溶けていたＷＣ粒子が表面エネルギーの小さいＷＣ粒子の上に析出する。液相が消えて固體になった後も、タングステン カーバイドは 1% だけになるまで分離し続けます。

焼結(jié)工程中、コバルト中に溶融狀態(tài)で存在するタングステンカーバイドはわずかな距離しか移動せず、未溶解のタングステンカーバイドと結(jié)合するため、鋳造合金のような凹凸構(gòu)造が形成されない。パーライトを多く含む鋼は、アルファ鉄の炭素融液の析出により時効硬化します。対照的に、焼結(jié)プロセス中、WC粒子は効果的な核生成として機(jī)能するため、時効硬化現(xiàn)象がなく、構(gòu)造が均一で非常に安定しており、熱処理に敏感ではなく、硬度は比較的高い溫度でも変化しません溫度。図2-3に工具鋼、高速度鋼、鋳造合金、ステライト合金（Co-Cr-W）、WC+Co超硬合金の高溫硬さを示します。