鉄（WC-Fe系）
目次
鉄（Fe）は、超硬合金の原料です。このページでは、鉄（Fe）を結合剤とするWC-Fe系超硬合金の特性や用途、製造方法など、基礎知識を解説します。
鉄（WC-Fe系）
超硬合金の特性は？
炭化タングステンを主成分とし、結合剤に鉄（Fe）を添加した超硬合金の複合材料です。
炭化タングステンが持つ高い硬度と、鉄が持つ優れた靭性を兼ね備えており、耐摩耗性や耐衝撃性に非常に優れた特性を発揮します。
超硬合金はコバルト・ニッケル・クロムなどが結合剤として使用されますが、希少性が高くコストも高額となるため、資源が豊富な鉄を用いた超硬合金の開発が進められています。
硬度・強度・耐摩耗性
WC-Fe系超硬合金は、構成成分である炭化タングステン（WC）の高い硬度により、優れた耐摩耗性を発揮。結合剤として使用される鉄（Fe）の含有量が増えると、硬度は低下する傾向にあります。
※参照元：広島市工業技術センター（https://www.itc.city.hiroshima.jp/l030401h21-01.html）
靭性・ヤング率
鉄（Fe）を結合剤として用いることで、炭化タングステン粒子間の橋渡し役となり、全体の靭性が向上します。
鉄（Fe）の含有量が増えると靭性が増し、延性的な変形・破壊挙動が強化される一方で、ヤング率は低下する特性を持っています。
耐熱性
鉄（Fe）だけではなく、さらに結合剤を添加することで耐熱性を高めることが可能です。
鉄＋アルミニウムを添加したFeAl系の場合、高温下でも緻密性を維持し、炭化タングステン含有率に左右されない高強度を保持しています。
※参照元：広島市工業技術センター（https://www.itc.city.hiroshima.jp/l030401h21-01.html）
耐酸化性
他の結合剤を添加することで、耐酸化性を高めることが可能です。クロムを添加したWC-（Fe-Cr-C）系の場合、WC-Co系より高温での酸化耐性に優れています。
コバルトを添加するWC-Co-Fe系の場合、鉄を加えることで安定性が高まり、劣化を抑制します。コバルト（Co）が多いほど酸化開始温度は低下するため、鉄（Fe）とのバランス設計が重要です。
耐薬品性
塩酸・硫酸に対しては、コバルト（WC-Co系）超硬合金と同等またはやや劣る耐食性を持ちます。硝酸（HNO₃）に対しては腐食率が高いことから、酸の種類によって耐性が異なります。
※参照元：J-STAGE（https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjspm1947/14/2/14_2_86/_article/-char/ja/）
原料の含有量・組み合わせで
超硬合金の特性は変わる
鉄（Fe）以外にコバルト（Co）やクロム（Cr）、アルミニウム（Al）などを添加することで、耐熱性・耐酸化性などを高めることが可能です。
超硬合金メーカーには、それぞれに特徴があり、扱う材種も異なります。本サイトでは、業種別によくある課題を解決できる超硬合金メーカーを紹介しているので、サプライヤー選定や課題解決の一助としてご活用ください。
鉄（WC-Fe系）
超硬合金の主な用途
優れた硬さ・靭性・耐摩耗性から、以下の分野で導入されています。
| 自動車・航空など | 工作機械・切削工具 |
|---|---|
| 採掘・石油ガス・建設 | ハードフェーシング層工具 |
| 鉄道インフラ | レール |
| 再生可能エネルギー | 風力タービンギア |
| 農業・土木 | 耕耘爪、スクレーパブレード、 シュレッダハンマーなど |
本サイトでは、超硬合金の用途についてまとめていますので、ご参照ください。
鉄（WC-Fe系）
超硬合金の製造方法
WC-Fe系超硬合金は、以下の工程で製造されます。
- 炭化タングステン・鉄などの添加物を選択し配合。
- 原料粉末を均一に混合・粉砕。
- 混合した粉末を乾燥させ、適切な粒度に調整。
- 造粒した粉末を圧粉成形する。
- 低温で予備焼結を実施。
- 加工済みの成形体を、予備焼結より高温度で実施。
- 必要に応じて研削やコーティングなどの仕上げを実施。
鉄（WC-Fe系）超硬合金の特徴
鉄（WC-Fe系）超硬合金の代表的な特徴をご紹介します。
▼左右にスクロールできます。
| コバルト（Cr）やクロム（Cr）に変わる結合剤 | 鉄は資源が豊富で安価であるため、希少・規制化が進むコバルト（Co）・クロム（Cr）・ニッケル（Ni）に代わる結合剤。 |
|---|---|
| 環境負荷の低減 | 鉄は毒性が低く、環境や作業者への影響が少ないため、環境負荷の低減につながります。 |
鉄（WC-Fe系）超硬合金と
炭化タングステンの違い
炭化タングステンは、超硬合金の主成分で、非常に高い硬度と耐摩耗性を持ちますが、靱性や加工性に課題があります。
一方、鉄（WC-Fe系）超硬合金は、炭化タングステンに鉄（Fe）を添加した材種で、鉄が靭性を向上させ、加工性も改善します。
硬度は炭化タングステンの含有量で調整でき、コバルトやクロムを添加することで、耐酸化性や耐薬品性も高めることが可能です。
鉄（WC-Fe系）のまとめ
鉄（WC-Fe系）超硬合金は、従来のWC-Co系やWC–Ni–Cr系に代わる材種として注目されています。耐熱・耐酸化性の向上だけではなく、さらなる高硬度・高強度化の研究が進められている材種です。
コストに課題を抱え、工具や部品の素材から見直しを検討されている方は、鉄（WC-Fe系）の選択もひとつの手と言えるでしょう。本メディアでは業種別におすすめの超硬合金メーカーを紹介しているので、ぜひ参考にしてください。
【業種別】超硬合金メーカー3選
大量生産に対応する
自動車部品・金型メーカー
向け
向け
トーカロイ
引用元：トーカロイ公式HP（https://www.tokaloy.co.jp/）
大型・重量部品を扱う
構造部品メーカー
向け
向け
ノトアロイ
引用元：ノトアロイ公式HP（https://www.notoalloy.co.jp/）
非磁性・クリーン対応が必須な
医療・分析機器メーカー
向け
向け
シルバーロイ
引用元：シルバーロイ公式HP（http://www.silveralloy.co.jp/jp/index.htm）
※参照元：トーカロイ公式HP（https://www.tokaloy.co.jp/proposal）