JP2000073136A - 耐欠損性のすぐれたTi系複合金属炭窒化物サーメット製切削工具の製造方法 - Google Patents

耐欠損性のすぐれたTi系複合金属炭窒化物サーメット製切削工具の製造方法

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JP2000073136A
JP2000073136A JP24511498A JP24511498A JP2000073136A JP 2000073136 A JP2000073136 A JP 2000073136A JP 24511498 A JP24511498 A JP 24511498A JP 24511498 A JP24511498 A JP 24511498A JP 2000073136 A JP2000073136 A JP 2000073136A
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Masashi Fukumura
昌史 福村
Takashi Fujisawa
隆史 藤澤
Hidemitsu Takaoka
秀充 高岡
Hisashi Tsujisaki
久史 辻崎
Katsuhisa Nonaka
勝尚 野中
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐欠損性のすぐれたTi系複合金属炭窒化物
サーメット製切削工具を提供する。 【解決手段】 Ti系複合金属炭窒化物[(Ti,M)
CN]からなる硬質相:70〜98重量%、を含有し、
残りがCoおよび/またはNiを主体とする金属結合相
と不可避不純物からなる組成を有するTi系複合金属炭
窒化物サーメット製切削工具を製造するに際して、上記
硬質相形成用原料粉末として、1〜4μmの範囲内の所
定の粒径を設定粒径とし、かつ、(設定粒径×0.85
〜設定粒径×1.15)の設定粒径許容範囲内の粒径が
95容量%以上を占める粒度分布を有する(Ti,M)
CN粉末を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、すぐれた耐欠損
性を有し、例えば鋼の切削を高切込みや高送りなどの重
切削条件で、かつ断続切削で行っても切刃に欠けやチッ
ピングなどの発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘っ
て発揮するTi系複合金属炭窒化物サーメット製切削工
具(以下、単にサーメット工具と云う)の製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、Tiを主成分とし、この
TiとTiを除く周期律表の4a、5a、および6a族
金属のうちの1種以上とのTi系複合金属炭窒化物[以
下、(Ti,M)CNで示す]からなる硬質相:70〜
98重量%、を含有し、残りがCoおよび/またはNi
を主体とする金属結合相と不可避不純物からなる組成を
有するサーメット工具が知られている。また、上記サー
メット工具が、硬質相形成用原料粉末として、1〜4μ
mの範囲内の所定の平均粒径を有する(Ti,M)CN
粉末を用い、これに所定量のCo粉末および/またはN
i粉末を加えて混合し、圧粉体にプレス成形し、焼結す
る粉末冶金法により製造されることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
のFA化および高性能化はめざましく、かつ切削加工の
省力化および省エネ化に対する要求も強く、これに伴
い、連続切削は勿論のこと、断続切削にも使用でき、か
つ高送りや高切込みなどの重切削も可能な切削工具が求
められる傾向にあるが、上記の従来サーメット工具にお
いては、これを例えば鋼の断続切削を高送りや高切込み
などの重切削条件で行う切削に用いた場合には、切刃に
欠けやチッピング(微小欠け)などが発生し易く、比較
的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来サーメット工具に着
目し、これの耐欠損性向上をはかるべく研究を行った結
果、 (a)上記の従来サーメット工具の製造においては、硬
質相形成用原料粉末として、上記の通り1〜4μmの範
囲内の所定の平均粒径を有する(Ti,M)CN粉末が
用いられ、これの粒度は平均粒径で調整されているが、
平均粒径の場合、例えば図2に平均粒径:2μmの粒度
分布が例示されるように、その粒度分布はきわめて広範
囲になり、このため製造されたサーメット工具における
硬質相は粒径が不均一なものとなり、この結果所望のす
ぐれた耐欠損性が得られないこと。 (b)そこで、例えば平均粒径:2μm(以下、設定粒
径と云う)の硬質相形成用原料粉末を用いる場合、図1
に例示されるように、これを例えば液体サイクロンにか
けて、細粒側部分と粗粒側部分の粉末を除き、 設定粒径(2μm)×0.85〜設定粒径(2μm)×
1.15、 の設定粒径許容範囲内の粒径をもつものが、95容量%
以上を占めるように粒度調整し、この粒度調整した硬質
相形成用原料粉末に、同様に所定量の金属結合相形成用
原料粉末であるCo粉末および/またはNi粉末を加え
て混合し、圧粉体にプレス成形し、焼結する粉末冶金法
によりサーメット工具を製造すると、製造されたサーメ
ット工具は、硬質相が整粒化したものになり、高靭性が
要求される断続切削を高送りおよび高切り込みなどの重
切削条件で行っても切刃の欠損発生が著しく抑制され、
すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するようになるこ
と。以上(a)および(b)に示される研究結果を得た
のである。
【0005】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、 (Ti,M)CNからなる硬質相:70〜98重量%、
を含有し、残りがCoおよび/またはNiを主体とする
金属結合相と不可避不純物からなる組成を有するサーメ
ット工具を製造するに際して、上記硬質相形成用原料粉
末として、1〜4μmの範囲内の所定の粒径を設定粒径
とし、かつ、 (設定粒径×0.85〜設定粒径×1.15) の設定粒径許容範囲内の粒径が95容量%以上を占める
粒度分布を有する(Ti,M)CN粉末を用いることに
より耐欠損性のすぐれたサーメット工具を製造する方法
に特徴を有するものである。
【0006】なお、この発明の方法において、サーメッ
ト工具の硬質相の含有割合を70〜98重量%としたの
は、その含有割合が70重量%未満では相対的に金属結
合相の含有割合が多くなり過ぎてしまい、耐摩耗性が急
激に低下するようになり、一方その含有割合が98重量
%を越えると、逆に金属結合相の含有割合が少なくなり
過ぎてしまい、この結果焼結性が低下し、所定の強度を
確保することができなくなるという理由によるものであ
る。
【0007】また、硬質相形成用原料粉末の設定粒径を
1〜4μmとしたのは、その粒径が1μm未満では、所
望のすぐれた耐欠損性を確保することができず、一方そ
の粒径が4μmを越えると、耐摩耗性が急激に低下する
ようになるという理由からである。さらに、この発明の
方法において、設定粒径許容範囲および分布割合は、経
験的に定めたものであって、上記の設定粒径許容範囲に
硬質相形成用原料粉末の95容量%以上が存在した場合
にすぐれた耐欠損性が確保できるものであり、したがっ
て、前記設定粒径許容範囲が上記範囲より広がったり、
その分布割合が95容量%未満になると、サーメット工
具に所望の耐欠損性を確保することができないものであ
る。なお、上記設定粒径許容範囲をより狭くする検討も
行ったが、前記範囲をより狭めてもより一層の向上効果
は見られず、むしろ硬質相形成用原料粉末の歩留低下の
原因となって経済的に望ましくないという結論が得られ
ている。
【0008】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明のサーメット工
具の製造方法を実施例により具体的に説明する。硬質相
形成用原料粉末として、(a) 平均粒径:3.5μm
を有し、以下いずれも原子比で、組成式:(Ti0.80
0.20)C0.760.24を満足する(Ti,M)CN粉末
(以下、硬質相粉末aと云う)、(b) 同1.5μm
を有し、組成式:(Ti0.80Mo0.20)C0.78N0.22
満足する(Ti,M)CN粉末(以下、硬質相粉末bと
云う)、(c) 同2.0μmを有し、組成式:(Ti
0.750.15Ta0.10)C0.7 0.3 を満足する(Ti,
M)CN粉末(以下、硬質相粉末cと云う)、(d)
同2.1μmを有し、組成式:(Ti0.800.12Ta
0.06Nb0.02)C0.760.24を満足する(Ti,M)C
N粉末(以下、硬質相粉末dと云う)、(e) 同2.
0μmを有し、組成式:(Ti0.760.10Mo0.08Ta
0.06)C0.800.20を満足する(Ti,M)CN粉末
(以下、硬質相粉末eと云う)、(f) 同2.0μm
を有し、組成式:(Ti0.760.10Mo0.080.06)C
0.730.27を満足する(Ti,M)CN粉末(以下、硬
質相粉末fと云う)、(g) 同2.2μmを有し、組
成式:(Ti0.82Zr0.050.10Mo0.03)C0.78
0.22を満足する(Ti,M)CN粉末(以下、硬質相粉
末gと云う)、(h) 同2.2μmを有し、組成式:
(Ti0.82Cr0.050.10Mo0.03)C0.820.18を満
足する(Ti,M)CN粉末(以下、硬質相粉末hと云
う)、(i) 同2.1μmを有し、組成式:(Ti
0.80Hf0.070.10Mo0.03)C0.810.19を満足する
(Ti,M)CN粉末(以下、硬質相粉末iと云う)、
を用意し、さらに金属結合相形成用原料粉末として、平
均粒径:0.8μmのCo粉末および同0.8μmのN
i粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表1に示さ
れる配合組成に配合し、ボールミルで6時間湿式混合
し、乾燥した後、1.5ton/cm2 の圧力で所定形
状の圧粉体にプレス成形し、ついで、前記圧粉体を、1
torrの窒素雰囲気中、1400℃に1時間保持後、
炉冷の条件で焼結する従来法1〜9を行い、ISO規格
CNMG120408のスローアウエイチップ形状をも
った従来サーメット工具1〜9をそれぞれ製造した。
【0009】一方、上記の従来法1〜9で硬質相形成用
原料粉末として用いた硬質相粉末a〜iを用い、これら
のそれぞれのもつ平均粒径を設定粒径と定め、前記硬質
相粉末a〜iのそれぞれについて、通常の液体サイクロ
ンを用いて、前記硬質相粉末a〜iの細粒側部分と粗粒
側部分を除いて、表1に示される通り95容量%以上の
粒径が、 (設定粒径×0.85〜設定粒径×1.15) の設定粒径許容範囲内に存在する粒度分布をもった硬質
相粉末A〜Iを調整し、これを硬質相形成用原料粉末と
して用いる以外は、同一の条件で本発明法1〜9を実施
し、本発明サーメット工具1〜9をそれぞれ製造した。
【0010】つぎに、これらの各種のサーメット工具に
ついて、 被削材:SCM440の長さ方向等間隔4本縦溝入り丸
棒、切削速度:300m/min.、 送り:0.2mm/rev.、 切り込み:3.5mm.、 切削時間:5分、 の条件での鋼の湿式高切り込み断続切削試験、並びに、 被削材:JIS・S50Cの長さ方向等間隔4本縦溝入
り丸棒、 切削速度:300m/min.、 送り:0.35mm/rev.、 切り込み:1.5mm.、 切削時間:5分、 の条件での鋼の湿式高送り断続切削試験を行い、いずれ
の試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測
定結果を表2に示した。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【発明の効果】表1、2に示される結果から、本発明法
1〜9によって製造された本発明サーメット工具1〜9
は、いずれも硬質相を構成する(Ti,M)CNが整粒
化し、これによって耐欠損性のすぐれたものになってい
るので、鋼の断続切削を重切削条件で行っても切刃に欠
けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を発揮す
るのに対して、従来法1〜9で製造され従来サーメット
工具1〜9においては、靭性不足が原因で切刃に欠けや
チッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至るこ
とが明らかである。上述のように、この発明のサーメッ
ト工具は、すぐれた耐欠損性を有するので、連続切削は
勿論のこと、断続切削を重切削条件で行った場合にも切
刃に欠けやチッピングなどの発生なく、すぐれた切削性
能を長期に亘って発揮することから、切削加工の省力化
および省エネ化に寄与し、さらにFA化にも満足に対応
することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法における硬質相形成用原料粉末の粒度
分布を例示する図である。
【図2】従来法における硬質相形成用原料粉末の粒度分
布を例示する図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高岡 秀充 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 辻崎 久史 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 野中 勝尚 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 Fターム(参考) 3C046 FF34 FF39 FF53 FF55 FF57

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Tiを主成分とし、このTiとTiを除
    く周期律表の4a、5a、および6a族金属のうちの1
    種以上とのTi系複合金属炭窒化物からなる硬質相:7
    0〜98重量%、を含有し、残りがCoおよび/または
    Niを主体とする金属結合相と不可避不純物からなる組
    成を有するTi系複合金属炭窒化物製サーメット工具を
    粉末冶金法により製造する方法において、 上記硬質相形成用原料粉末として、Tiを主成分とし、
    このTiとTiを除く周期律表の4a、5a、および6
    a族金属のうちの1種以上とのTi系複合金属炭窒化物
    粉末を用い、かつ前記Ti系複合金属炭窒化物粉末は、
    1〜4μmの範囲内の所定の粒径を設定粒径とし、 (設定粒径×0.85〜設定粒径×1.15) の設定粒径許容範囲内の粒径が95容量%以上を占める
    粒度分布を有することを特徴とする耐欠損性のすぐれた
    Ti系複合金属炭窒化物製サーメット切削工具の製造方
    法。
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Cited By (3)

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Effective date: 20051101