炭化タングステン硬度ビッカースロックウェル比較特性

炭化タングステン硬度特性比較

あなたの切削条件だと寿命3割損します

炭化タングステン硬度の要点

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超高硬度材料

ビッカース硬度HV1500〜2000で鋼材の約5倍

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条件で変化

粒径や結合材で硬度と靭性が大きく変わる

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現場の最適化

用途別に硬度と耐欠損性のバランス選定が重要

このページの目次

炭化タングステンの硬度は主にビッカース硬度（HV）で評価され、一般的にHV1500〜2000程度です。これは工具鋼（HV700前後）の約2〜3倍に相当します。ロックウェル硬度（HRA）では約89〜94HRAが目安です。つまり測定法で数値が変わるということですね。

例えば、同じ材質でも粒径0.5μmと2μmではHVで200以上差が出ることがあります。はがきの厚みの1/200以下の違いです。これが摩耗寿命に直結します。結論は測定基準の理解です。

測定方法を誤解すると材料選定で失敗します。硬度表示だけで判断せず、HVとHRAの対応を確認することが重要です。〇〇が基本です。

炭化タングステンは単体ではなく、コバルト（Co）などの結合材と焼結されています。この割合が硬度を左右します。Co含有量6%と12%では硬度が約15〜20%変わります。つまり配合で性能が変わるです。

粒径が細かいほど硬度は上がります。0.5μm級はHV1800超、3μmではHV1400程度まで低下します。ただし細粒は欠けやすいです。〇〇に注意すれば大丈夫です。

高硬度＝万能ではありません。断続切削では粗粒＋高Coの方が寿命が伸びるケースもあります。つまり用途別最適です。

炭化タングステン工具は高硬度により耐摩耗性に優れます。例えば連続切削ではハイスの約5倍の寿命になることもあります。東京ドーム5周分走る距離差です。これは大きいですね。

しかし硬度が高いほど脆性も増します。衝撃負荷がある加工では刃先欠損が発生しやすいです。欠けた瞬間に全損です。厳しいところですね。

断続加工での欠損リスク対策として、衝撃吸収を狙うならPVDコーティング工具を選ぶのが有効です。この場合は「耐欠損性を確保する」という狙いです。候補はTiAlN系コートです。これだけ覚えておけばOKです。

炭化タングステンは高温でも硬度低下が少ない材料です。約800℃でも硬度の大部分を維持します。赤熱状態でも使えます。つまり耐熱性が強いです。

ただしコバルト結合材は熱に弱く、1000℃近くで軟化します。この影響で刃先変形が起こる場合があります。ここが盲点です。

高速切削では発熱が大きくなります。冷却不足だと寿命が半減するケースもあります。結論は冷却管理です。

冷却不良リスクの回避として、熱を逃がす目的なら内部給油工具を選択するのが効果的です。候補はスルークーラントホルダです。

炭化タングステン工具は初期コストが高いです。1本数千円〜数万円が一般的です。しかし寿命が長いため、トータルコストでは安くなることが多いです。結果的にコスト削減です。

例えばハイス工具を10本使う現場で、超硬工具なら3本で済むケースがあります。交換時間も削減できます。時間短縮にもつながります。つまり総合的に有利です。

ただし用途を間違えると逆効果です。低速・低負荷加工ではコスト回収できません。〇〇が条件です。

コスト最適化の判断として、「加工時間×工具寿命」で試算するのが有効です。無料の切削条件計算ツールも活用できます。これは使えそうです。

加工条件最適化の基礎がまとまっている資料
三菱マテリアル切削工具技術情報