JP2002192406A - 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する超硬合金製スローアウエイ式切削チップ - Google Patents

高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する超硬合金製スローアウエイ式切削チップ

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JP2002192406A
JP2002192406A JP2000397077A JP2000397077A JP2002192406A JP 2002192406 A JP2002192406 A JP 2002192406A JP 2000397077 A JP2000397077 A JP 2000397077A JP 2000397077 A JP2000397077 A JP 2000397077A JP 2002192406 A JP2002192406 A JP 2002192406A
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carbide
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cemented carbide
cutting
composite
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JP2000397077A
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Atsushi Kishino
淳 岸野
Satoshi Takahashi
高橋  慧
Kazuki Okada
一樹 岡田
Toshiyuki Yanai
俊之 谷内
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する超硬
合金製スローアウエイ式切削チップを提供する。 【解決手段】 超硬合金製スローアウエイ式切削チップ
が、質量%で、Co:8〜10%、組成式:(W1-Y
Y)C(ただし、原子比で、Yは0.3〜0.6を示
す)を有するWとTiの複合炭化物:20〜30%、炭
化ニオブ:5〜10%、炭化タングステン:残り、から
なる配合組成を有する圧粉体の焼結体である超硬合金で
構成され、この超硬合金は、走査型電子顕微鏡による組
織観察で、分散相が、炭化タングステン相と、芯部がW
とTiの複合炭化物で、その周辺部がWとTiとNbの
複合炭化物で構成された有芯構造複合炭化物相とからな
り、かつ結合相がCo−W系合金からなる組織を有す
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、すぐれた高温硬
さと耐熱塑性変形性を有し、したがって高熱発生を伴な
う鋼や鋳鉄などの高速切削加工に用いた場合に、すぐれ
た耐摩耗性を発揮する超硬合金製スローアウエイ式切削
チップ(以下、超硬チップという)に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、超硬チップとしては、炭
化タングステン基超硬合金(以下、単に超硬合金とい
う)製のものが多く提案されており、かつこれが例えば
図1(a)に概略斜視図で、同(b)に概略縦断面図で
示される形状を有し、バイトの先端部に着脱自在に取り
付けて各種の鋼や鋳鉄などの被削材の旋削加工や平削り
加工を行なうのに用いたり、エンドミル本体に着脱自在
に取り付けて、前記被削材の面削加工や溝加工、さらに
肩加工などに用いられることは良く知られるところであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要
求は強く、これに伴い、切削加工は切削機械の高性能化
とも相俟って高速化の傾向にあるが、従来提案されてい
る各種の超硬チップは、いずれもこれを鋼や鋳鉄などの
通常の条件での切削加工に用いた場合には問題はない
が、これを高速切削条件で用いると、切削加工時に発生
する高熱によって、特に切刃のすくい面と逃げ面の交わ
る切刃稜線部に偏摩耗の原因となる熱塑性変形を起し易
く、さらに前記切刃稜線部の高温硬さの著しい低下とも
相俟って切刃の摩耗進行が促進し、この結果比較的短時
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、すぐれた高温硬さと耐熱塑性変
形性を有する超硬チップを開発すべく研究を行った結
果、原料粉末として、炭化タングステン(以下、WCで
示す)粉末、組成式:(W 1-YTiY)C(ただし、原子
比で、Yは0.3〜0.6を示す)を有するWとTiの
複合炭化物[以下、(W,Ti)Cで示す]粉末、炭化
ニオブ(以下、NbCで示す)粉末、およびCo粉末を
用いて、配合組成を、質量%で(以下、%は質量%を示
す)、Co:8〜10%、(W,Ti)C:20〜30
%、NbC:5〜10%、WC:残り、としてなる圧粉
体の焼結体からなる超硬合金で超硬チップを構成する
と、この超硬チップは、すぐれた高温硬さを有する
(W,Ti)Cが分散相として存在する有芯構造複合炭
化物相の芯部を構成することから、同じく分散相として
存在するWC相との共存において、高温硬さが著しく向
上したものになり、さらにNbCが、前記有芯構造複合
炭化物相の芯部を構成する(W,Ti)Cの表面部と反
応してWとTiとNbの複合炭化物[以下、(W,T
i,Nb)Cで示す]からなる周辺部を形成して、前記
有芯構造複合炭化物相の結合相に対する密着性を向上さ
せると共に、焼結時にCo中への分散相を形成するWC
の一部の固溶を促進することから、結合相がCo−W系
合金で構成されるようになり、このCo−W系合金はす
ぐれた高温強度をもつことと相俟って、すぐれた耐熱塑
性変形性を具備するようになることから、これを高熱発
生を伴なう高速切削加工に用いても偏摩耗が抑制され、
長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮する、という研究
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、Co:8〜10%、組成式:(W
1-YTiY)C(ただし、原子比で、Yは0.3〜0.6
を示す)を有する(W,Ti)C:20〜30%、Nb
C:5〜10%WC:残り、からなる配合組成を有する
圧粉体の焼結体である超硬合金で構成され、かつこの超
硬合金は、走査型電子顕微鏡による組織観察で、分散相
が、WC相と、芯部が(W,Ti)Cで、その周辺部が
(W,Ti,Nb)Cで構成された有芯構造複合炭化物
相とからなり、かつ結合相がCo−W系合金からなる組
織を有する、高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する超
硬チップに特徴を有するものである。
【0006】つぎに、この発明の超硬チップにおいて、
これを構成する超硬合金(焼結体)の配合組成を上記の
通りに限定した理由を説明する。 (a)Co Co成分には、焼結性を向上させ、かつ焼結体の常温強
度を向上させる作用があるが、その配合割合が8%未満
では、前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その
配合割合が10%を越えると、耐熱塑性変形性が低下
し、切刃に偏摩耗が発生し易くなり、この結果摩耗進行
が促進されるようになることから、その配合割合を8〜
10%と定めた。
【0007】(b)(W,Ti)C (W,Ti)C成分には、分散相として存在する有芯構
造複合炭化物相の芯部を形成して、自身の具備するすぐ
れた高温硬さによって超硬チップの高温硬さを向上させ
る作用があるが、その配合割合が20%未満では、所望
のすぐれた高温硬さを確保することができず、一方その
配合割合が30%を越えると、切刃に欠けやチッピング
(微小欠け)が発生し易くなることから、その配合割合
を20〜30%と定めた。また、(W,Ti)C成分の
Ti成分には、WCに固溶して高温硬さを向上させる作
用があるが、その割合(Y値)がWとの合量に占める割
合で、原子比で0.3未満ではTi成分の固溶が不充分
で所望のすぐれた高温硬さを確保することができず、一
方その割合(Y値)が同じく0.6を越えると、自身の
靭性が急激に低下し、これが原因で切刃に欠けやチッピ
ングが発生し易くなることから、その割合(Y値)を、
原子比で0.3〜0.6と定めた。
【0008】(c)NbCNbC成分には、上記の通り
(W,Ti)Cの表面部と反応して(W,Ti,Nb)
Cを形成し、有芯構造複合炭化物相の周辺部として存在
して、前記有芯構造複合炭化物相の結合相に対する密着
性を向上させると共に、焼結時にCo中への分散相を形
成するWCの一部の固溶を促進して、高温強度のすぐれ
たCo−W系合金の結合相を形成し、もってすぐれた耐
熱塑性変形性を具備せしめる作用があるが、その配合割
合が5%未満では、前記作用に所望の向上効果が得られ
ず、一方その配合割合が10%を越えると、切刃に欠け
やチッピングが発生し易くなることから、その配合割合
を5〜10%と定めた。
【0009】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の超硬チップを
実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平均
粒径:3.0μmを有するWC粉末、同1.8μmの
(W0.7Ti0.3)C粉末、同1.9μmの(W0.5Ti
0.5)C粉末、同2.0μmの(W0.4Ti0.6)C粉
末、同1.2μmのNbC粉末、おとび同1.8μmの
Co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、さらにワックスを加えてアセ
トン中で24時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、
100MPaの圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形
し、この圧粉体を、6Paの真空雰囲気中、7℃/分の
昇温速度で1370〜1470℃の範囲内の所定の温度
に昇温し、この温度に1時間保持後、炉冷の条件で焼結
し、焼結後、切刃部分にR:0.05のホーニング加工
を施してISO規格・SPGN120308のチップ形
状とすることにより超硬合金製の本発明超硬チップ1〜
12をそれぞれ製造した。
【0010】また、比較の目的で、表2に示される通
り、配合組成を、高温硬さおよび耐熱塑性変形性の少な
くともいずれかに影響を及ぼす(W,Ti)CおよびN
bCのいずれかの配合割合がこの発明の範囲から外れた
配合組成とする以外は同一の条件で、比較超硬チップ1
〜12をそれぞれ製造した。
【0011】なお、本発明超硬チップ1〜12および比
較超硬チップ1〜12について、走査型電子顕微鏡およ
びオージェ分光分析装置を用いて、その組織を観察した
ところ、いずれもWC相と、芯部が(W,Ti)Cで、
その周辺部が(W,Ti,Nb)Cで構成された有芯構
造複合炭化物相の分散相と、Co−W系合金の結合相か
らなる組織を示した。
【0012】つぎに、上記本発明超硬チップ1〜12お
よび比較超硬チップ1〜12について、これをいずれも
工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状
態で、 被削材:JIS・SCM440の丸棒、 切削速度:150m/min.、 切り込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:30分、 の条件での合金鋼の乾式高速連続旋削加工試験、 被削材:JIS・FC300の丸棒、 切削速度:170m/min.、 切り込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:30分、 の条件での鋳鉄の乾式高速連続旋削加工試験、をそれぞ
れ行い、いずれの乾式高速旋削加工試験でも切刃の逃げ
面摩耗幅を測定した。この測定結果を表3にそれぞれ示
した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】
【発明の効果】表1〜3に示される結果から、本発明超
硬チップ1〜12は、いずれもすぐれた高温硬さおよび
耐熱塑性変形性を有することから、鋼や鋳鉄の切削加工
を高い発熱を伴う高速で行っても、切刃に偏摩耗やチッ
ピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対
して、比較超硬チップ1〜12に見られる通り配合成分
である(W,Ti)CおよびNbCのいずれかの配合割
合がこの発明の範囲から外れると、高温硬さおよび耐熱
塑性変形性のうちの少なくともいずれかの性質が不充分
となることから、切刃に偏摩耗やチッピングが発生し、
さらに摩耗進行が促進されるようになって、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、この発明の超硬チップは、各種の鋼や鋳鉄などの通
常の条件での切削加工は勿論のこと、特に高速切削加工
においてもすぐれた耐摩耗性を発揮し、使用寿命の延命
化を可能にするものであるから、切削加工の省力化およ
び省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は超硬チップの概略斜視図で、(b)は
同概略縦断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 一樹 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 谷内 俊之 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 FF32 FF38 FF39 FF55 4K018 AB02 AC01 AD06 BA20 KA16

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量%で、 Co:8〜10%、 組成式:(W1-YTiY)C(ただし、原子比で、Yは
    0.3〜0.6を示す)を有するWとTiの複合炭化
    物:20〜30%、 炭化ニオブ:5〜10%、 炭化タングステン:残り、 からなる配合組成を有する圧粉体の焼結体である炭化タ
    ングステン基超硬合金で構成され、この炭化タングステ
    ン基超硬合金は、走査型電子顕微鏡による組織観察で、
    分散相が、炭化タングステン相と、芯部がWとTiの複
    合炭化物で、その周辺部がWとTiとNbの複合炭化物
    で構成された有芯構造複合炭化物相とからなり、かつ結
    合相がCo−W系合金からなる組織を有すること、を特
    徴とする高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する超硬合
    金製スローアウエイ式切削チップ。
JP2000397077A 2000-12-27 2000-12-27 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する超硬合金製スローアウエイ式切削チップ Withdrawn JP2002192406A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107002187A (zh) * 2014-12-30 2017-08-01 韩国冶金株式会社 具有改善的韧性的烧结碳化物
CN107541637A (zh) * 2017-08-25 2018-01-05 中南大学 基于质量定向调控含Ti的WC粉末及其制备方法和应用

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CN107002187A (zh) * 2014-12-30 2017-08-01 韩国冶金株式会社 具有改善的韧性的烧结碳化物
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