JP2000237903A - 耐摩耗性のすぐれたTi系炭窒化物サーメット製切削工具 - Google Patents

耐摩耗性のすぐれたTi系炭窒化物サーメット製切削工具

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JP2000237903A
JP2000237903A JP11041611A JP4161199A JP2000237903A JP 2000237903 A JP2000237903 A JP 2000237903A JP 11041611 A JP11041611 A JP 11041611A JP 4161199 A JP4161199 A JP 4161199A JP 2000237903 A JP2000237903 A JP 2000237903A
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Japan
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carbon nitride
cermet
carbonitride
powder
cutting tool
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JP11041611A
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English (en)
Inventor
Masashi Fukumura
昌史 福村
Takashi Fujisawa
隆史 藤澤
Hidemitsu Takaoka
秀充 高岡
Hisashi Tsujisaki
久史 辻崎
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性のすぐれたTi系炭窒化物サーメッ
ト製切削工具を提供する。 【解決手段】 Ti系炭窒化物サーメット製切削工具
を、走査型電子顕微鏡および画像解析装置による測定
で、Ti炭窒化物、Tiを主体とする炭窒化物、または
TiとMを主体とする炭窒化物からなる芯部と、Tiと
WとMを主体とする炭窒化物(ただし、MはTa、N
b、およびVのうちの1種または2種以上を示す)から
なる周辺部で構成された有芯構造の主体硬質相:70〜
95面積%、(W,Co)炭化物からなる微細析出分散
硬質相:0.1〜5面積%、を含有し、残りがCoと
W、またはCoとWとNiを主体とする結合相および不
可避不純物からなる組成を有するTi系炭窒化物サーメ
ットで構成する。

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、例えば各種鋼や
鋳鉄などの切削に用いた場合に、長期に亘ってすぐれた
耐摩耗性を発揮するTi系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)に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、一般にサーメット工具として、走
査型電子顕微鏡および画像解析装置による測定で、Ti
炭窒化物、Tiを主体とする炭窒化物、またはTiとM
を主体とする炭窒化物(ただし、MはTa、Nb、およ
びVのうちの1種または2種以上を示す、以下同じ)か
らなる芯部と、TiとWとMを主体とする炭窒化物から
なる周辺部で構成された有芯構造の硬質相:70〜95
面積%、を含有し、残りがCoとW、またはCoとWと
Niを主体とする結合相および不可避不純物からなる組
成を有するTi系炭窒化物サーメット(以下、単にサー
メットと云う)で構成されたサーメット工具が知られて
いる。また、上記のサーメット工具が、原料粉末として
Ti炭窒化物粉末、(Ti,M)炭窒化物粉末、Ti窒
化物粉末、W炭化物粉末、Ta炭化物粉末、Nb炭化物
粉末、V炭化物粉末、Co粉末、およびW粉末、さらに
必要に応じてNi粉末およびZr炭化物粉末などを用
い、これらの原料粉末を所定の配合組成に配合し、混合
した後、圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、0.0
1〜1Torrの窒素雰囲気中、1400〜1550℃
の温度に1〜2時間程度保持後、炉冷、の条件で焼結す
ること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、近年の切削加工
の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に対する要
求は強く、これに伴い、切削工具には耐摩耗性向上によ
る使用寿命の一段の延命化が望まれているのが現状であ
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、これの耐摩耗性向上をはかるべく研究を行った結
果、 (a)サーメット工具を製造するに際して、上記の従来
サーメットの焼結条件である0.01〜1Torrの窒
素雰囲気圧力を相対的に高い20〜500Torrの窒
素雰囲気圧力とすると、焼結温度で液相を形成する結合
相中への窒素(N)の固溶量が多くなり、この状態で従
来サーメットの焼結条件と同じく焼結温度から炉冷(こ
の場合の冷却速度は5〜15℃/min程度)すると、
冷却過程で前記結合相中に固溶したNによって同じくこ
れに固溶したWが(W,Co)炭化物として析出し易く
なり、この結果冷却過程で前記(W,Co)炭化物は著
しく成長して粗大なものとなり、サーメット脆化の原因
となること。したがって、上記の従来サーメット工具の
焼結では、上記の通り焼結雰囲気圧力を0.01〜1T
orrとしているので、焼結時の結合相へのNの固溶が
抑制され、冷却時(炉冷)にWが粗大な(W,Co)炭
化物として析出するのが防止されること。 (b)一方、上記の焼結雰囲気圧力を相対的に高い20
〜500Torrとして結合相中へのNの固溶量を多く
した場合でも、焼結温度からの冷却を急冷、例えばHe
ガスなどの吹き付け(この場合の冷却速度は150℃/
min以上となる)すると、結合相に(W,Co)炭化
物の析出はなく、固溶体の状態で冷却されるようにな
り、ついでこの固溶体を1100〜1250℃の温度に
加熱すると、結合相に多く固溶したNによって(W,C
o)炭化物の析出が促進され、微細な(W,Co)炭化
物として結合相中に分散分布するようになり、この微細
析出分散の(W,Co)炭化物の割合を0.1〜5面積
%としたサーメットで構成されたサーメット工具は、例
えば鋼や鋳鉄などの切削で、前記微細な(W,Co)炭
化物によって、すぐれた耐摩耗性を発揮し、長期に亘っ
てすぐれた切削性能を示すようになること。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、走査型電子顕微鏡および画像解析
装置による測定で、Ti炭窒化物、Tiを主体とする炭
窒化物、またはTiとMを主体とする炭窒化物からなる
芯部と、TiとWとMを主体とする炭窒化物からなる周
辺部で構成された有芯構造の主体硬質相:70〜95面
積%、(W,Co)炭化物からなる微細析出分散硬質
相:0.1〜5面積%、を含有し、残りがCoとW、ま
たはCoとWとNiを主体とする結合相および不可避不
純物からなる組成を有するサーメットで構成してなる、
耐摩耗性のすぐれたサーメット工具に特徴を有するもの
である。
【0006】なお、この発明のサーメット工具におい
て、これを構成するサーメットの主体硬質相の割合を7
0〜95面積%としたのは、その割合が70面積%未満
では、相対的に結合相の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、、一方そのその
割合が95面積%を越えると、反対に結合相の割合が少
なくなり過ぎて焼結性の低下が避けられず、これによっ
て強度が低下するようになるという理由によるものであ
り、また、微細析出分散硬質相の割合を0.1〜5面積
%としたのは、その割合が0.1面積%未満では、所望
の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その割合が5面積
%を越えると靭性が急激に低下し、切刃にかけやチッピ
ング(微小欠け)が発生し易くなるという理由からであ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明のサーメット工
具を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、
いずれも0.5〜2μmの範囲内の所定の平均粒径を有
する、重量比で(以下同じ)、TiC/TiN=50/
50を満足するTi炭窒化物(以下、TiCNで示す)
粉末、TiC/TiN/TaC=35/30/35をを
満足する(Ti,Ta)炭窒化物[以下、(Ti,T
a)CNで示す]粉末、TiC/TiN/NbC=40
/35/25を満足する(Ti,Nb)炭窒化物[以
下、(Ti,Nb)CNで示す]粉末、TiC/TiN
/VC=45/35/20を満足する(Ti,V)炭窒
化物[以下、(Ti,V)CNで示す]粉末、TiC/
TiN/TaC/NbC=35/30/25/25を満
足する(Ti,Ta,Nb)炭窒化物[以下、(Ti,
Ta,Nb)CNで示す]粉末、TiC/TiN/Nb
C/VC=40/35/20/5を満足する(Ti,N
b,V)炭窒化物[以下、(Ti,Nb,V)CNで示
す]粉末、Ti窒化物(以下、TiNで示す)粉末、W
炭化物(以下、WCで示す)粉末、Ta炭化物(以下、
TaCで示す)粉末、Nb炭化物(以下、NbCで示
す)粉末、V炭化物(以下、VCで示す)粉末、Zr炭
化物(以下、ZrCで示す)粉末、Co粉末、W粉末、
およびNi粉末を用い、これらの原料粉末を表1に示さ
れる配合組成に配合し、ボールミルで72時間湿式混合
し、乾燥した後、1.5ton/cm2 の圧力で圧粉体
A〜Kをプレス成形し、この圧粉体A〜Kを、20〜5
00Torrの範囲内の所定の圧力の窒素雰囲気中、1
400〜1550℃の範囲内の所定の温度に1時間保持
した後、700℃までHeガス吹き付けにより急冷し
て、結合相を固溶体の状態で冷却し、ついで1100〜
1250℃の範囲内の所定の温度に加熱して、結合相に
多く固溶したNによって微細な(W,Co)炭化物(微
細析出分散硬質相)を分散析出させ、以後炉冷する条件
にて焼結することによりISO規格CNMG12040
8のスローアウエイチップ形状をもった本発明サーメッ
ト工具1〜11をそれぞれ製造した。また、比較の目的
で、同じく上記圧粉体A〜Kを用いるが、焼結条件のう
ちの窒素雰囲気圧力を相対的に低い0.01〜1Tor
rの範囲内の所定の圧力とすると共に、焼結温度からの
冷却を炉冷とする以外は同一の条件で従来サーメット工
具1〜11をそれぞれ製造した。
【0008】つぎに、この結果得られた各種のサーメッ
ト工具を構成するサーメットについて、走査型電子顕微
鏡および画像解析装置を用い、組織観察したところ、表
2に示される組成を示した。さらに、上記の各種サーメ
ット工具について、 被削材:JIS・SUS304の丸棒、 切削速度:150m/min.、 送り:0.2mm/rev.、 切り込み:1.5mm.、 切削時間:12分、 の条件でステンレス鋼の乾式連続切削試験を行い、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。
【0009】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】
【発明の効果】表2に示される結果から、本発明サーメ
ット工具1〜11は、いずれも結合相に微細に析出分散
する(W,Co)炭化物からなる微細析出分散硬質相に
よって、これの存在しない従来サーメット工具1〜11
に比して、一段とすぐれた耐摩耗性を示すことが明らか
である。上述のように、この発明のサーメット工具は、
すぐれた耐摩耗性を示すものであり、切削加工の省力化
および省エネ化、さらに低コスト化に大いに寄与するも
のである。
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 Fターム(参考) 3C046 FF05 FF10 FF16 FF34 FF38 FF40 FF44 FF48 FF53 FF55

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走査型電子顕微鏡および画像解析装置に
    よる測定で、 Ti炭窒化物、Tiを主体とする炭窒化物、またはTi
    とMを主体とする炭窒化物(ただし、MはTa、Nb、
    およびVのうちの1種または2種以上を示す、以下同
    じ)からなる芯部と、TiとWとMを主体とする炭窒化
    物からなる周辺部で構成された有芯構造の主体硬質相:
    70〜95面積%、 (W,Co)炭化物からなる微細析出分散硬質相:0.
    1〜5面積%、を含有し、残りがCoとW、またはCo
    とWとNiを主体とする結合相および不可避不純物から
    なる組成を有するTi系炭窒化物サーメットで構成した
    ことを特徴とする耐摩耗性のすぐれたTi系炭窒化物サ
    ーメット製切削工具。
JP11041611A 1999-02-19 1999-02-19 耐摩耗性のすぐれたTi系炭窒化物サーメット製切削工具 Withdrawn JP2000237903A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000328169A (ja) * 1999-05-03 2000-11-28 Sandvik Ab チタン基炭窒化物合金
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JP2000345275A (ja) * 1999-05-03 2000-12-12 Sandvik Ab チタン基炭窒化物合金
JP2009154224A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Materials Corp 耐摩耗性に優れた炭窒化チタン基サーメット製切削工具
JP2010113881A (ja) * 2008-11-05 2010-05-20 Ushio Inc 放電ランプ
JP2017031445A (ja) * 2015-07-29 2017-02-09 京セラ株式会社 サーメットおよび切削工具

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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060509