JP2004169186A - SINTERED TITANIUM-BASED CARBONITRIDE ALLOY CONTAINING Ti, Nb, W, C, N, AND Co FOR SUPERFINISHING WORK AND ITS MANUFACTURING METHOD - Google Patents

SINTERED TITANIUM-BASED CARBONITRIDE ALLOY CONTAINING Ti, Nb, W, C, N, AND Co FOR SUPERFINISHING WORK AND ITS MANUFACTURING METHOD Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sintered titanium-based carbonitride alloy containing Ti, Nb, W, C, N, and Co used for metal cutting, especially, for a superfinishing turning work. <P>SOLUTION: The alloy contains Ti, 3 to below 9 at% Co, Ni and Fe on impurity levels, 2 to below 4 at% Nb, and 3 to 8 at% W and has a C/(N+C) ratio of 0.50 to 0.75. It requires that the amount of a non-soluble Ti(C, N) core should retain 26 to 37 vol% hard phase and the balance comprising at least one complex carbonitride containing Ti, Nb, and W. This alloy is useful for, especially, superfinishing work of steel and cast iron. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

本発明は、主組成物としてのTiと、コバルトバインダ相と、を含む焼結炭窒化物合金に関し、この合金は、金属切削加工用の工具材料、特に鋼のフライス作業に使用する場合に、特に改良された特性を備える。さらに、特に、本発明は、特別な化学組成の炭窒化物基硬質相に関し、この化学組成では、非固溶Ti(C、N)コアの量は、最大の耐研削摩耗性に対して最適化され、一方、CoとNbとの含有量が、所望の靭性と塑性変形に対する抵抗力とを与えることを同時に最適化する。   The present invention relates to a sintered carbonitride alloy comprising Ti as a main composition and a cobalt binder phase, wherein the alloy is used for milling of tool materials for metal cutting, especially steel. With particularly improved properties. More particularly, the present invention relates to a carbonitride-based hard phase of a particular chemical composition, in which the amount of insoluble Ti (C, N) core is optimal for maximum grinding wear resistance On the other hand, the contents of Co and Nb simultaneously optimize providing the desired toughness and resistance to plastic deformation.

すなわち、サーメットと呼ぶチタン基炭窒化物合金は、粉末冶金法によって製造され、且つ金属バインダ相中に埋め込まれた炭窒化物硬質相を含む。この硬質相粒は、ほとんどの場合他の構成物のリムによって取り囲まれるコアを備える複雑な組織を有する。Tiに加えて、第VIa族の元素、通常はMoとWとの双方が添加されて、バインダと硬質相との間の湿潤性を促進し、且つ固溶体硬化によってバインダ相を強化する。第IVa族及び/または第Va族の元素、例えばZr、Hf、V、Nb及びTaが、今日入手可能な全ての市販の合金に添加される。炭窒化物を形成する元素が、炭化物、窒化物及び/または炭窒化物として通常添加される。金属バインダ相はNi、Co及びFeの1種以上を含有できる。   That is, a titanium-based carbonitride alloy, called a cermet, is produced by powder metallurgy and includes a hard carbonitride phase embedded in a metal binder phase. This hard phase grain has a complex texture with a core that is almost always surrounded by the rim of the other component. In addition to Ti, Group VIa elements, usually both Mo and W, are added to promote wettability between the binder and the hard phase and strengthen the binder phase by solid solution hardening. Group IVa and / or Va elements such as Zr, Hf, V, Nb and Ta are added to all commercially available alloys available today. Elements forming carbonitrides are usually added as carbides, nitrides and / or carbonitrides. The metal binder phase can contain one or more of Ni, Co and Fe.

WC−Co基材料に比較して、サーメットは、高温の鋼に接触した場合、たとえサーメットが被覆されていなくて実質的に低い強度であるとはいえ、優れた化学的安定性を備える。これは、サーメットが仕上げ加工作業に対して最も適切し、この仕上げ加工作業は、限定された切刃への機械的負荷と、仕上げ加工をする部材に対する高い面仕上げの要求とを一般的に特徴とする。   Compared to WC-Co based materials, cermets have better chemical stability when contacted with hot steel, even though the cermets are uncoated and have substantially lower strength. This is where cermets are most suitable for finishing operations, which are generally characterized by a limited mechanical load on the cutting edge and a high surface finish requirement for the finished part. And

サーメットは、一般的にCo及びNiの金属バインダ相中に埋め込まれた炭窒化物硬質相を含む。サーメットは、粉末冶金法を用いて製造される。バインダ相を形成する粉末と、硬質相を形成する粉末とが混合されて、加圧成形され且つ焼結される。炭窒化物を形成する元素は、単一のまたは複合の炭化物、窒化物及び/または炭窒化物として添加される。焼結する際に、この硬質相は、液状バインダ相中に部分的にまたは完全に溶解する。Wのようないくつかのものは容易に溶解しするが、Ti(C、N)のような他のものはさらに安定であり、焼結時間の終わりに溶解しないで部分的に残留できる。冷却中に、溶解組成物は、非固溶硬質相粒子上に複合層としてか、または上記コア−リム組織を形成するバインダ相中に核生成として析出する。   Cermets typically include a carbonitride hard phase embedded in a Co and Ni metal binder phase. Cermet is manufactured using powder metallurgy. The powder forming the binder phase and the powder forming the hard phase are mixed, pressed and sintered. The elements forming the carbonitride are added as single or complex carbides, nitrides and / or carbonitrides. Upon sintering, the hard phase partially or completely dissolves in the liquid binder phase. Some such as W dissolve easily, while others such as Ti (C, N) are more stable and can remain partially undissolved at the end of the sintering time. During cooling, the dissolved composition precipitates as a composite layer on the undissolved hard phase particles or as nucleation in the binder phase forming the core-rim structure.

最近の数年間、切削工具の適用におけるサーメットの主特性、主に、靭性、耐磨耗性、耐組成変形性を制御するために、種々の試行が成されてきた。特に、バインダ相及び/または硬質相、及び硬質相中のコア−リム組織の形成の化学について多くの仕事が成されてきた。ほとんどの場合この3つの特性の1つまたは最大で2つが、第3の特性を犠牲にして、同時に最適化することが可能となる。   In recent years, various attempts have been made to control the main properties of cermets in cutting tool applications, mainly toughness, abrasion resistance and composition deformation resistance. In particular, much work has been done on the chemistry of the binder phase and / or the hard phase and the formation of the core-rim structure in the hard phase. In most cases, one or at most two of these three properties can be optimized simultaneously, at the expense of the third property.

米国特許第5,308,376号が開示するサーメットは、硬質相構成物の少なくとも80vol%が、幾つかの、好ましくは少なくとも2種の、コア及び/またはリムの組成に関して異なる硬質相タイプを有するコア−リム構造粒子を含む。これらの個々の硬質相タイプの各々は、硬質相の合計含有量が体積で10〜80%好ましくは20〜70%からなる。   No. 5,308,376 discloses a cermet wherein at least 80 vol.% Of the hard phase constituents have several, preferably at least two, different hard phase types with respect to core and / or rim composition. Core-rim structured particles. Each of these individual hard phase types comprises a total content of hard phase of 10-80%, preferably 20-70% by volume.

特開平6−248385号が開示するTi−Nb−W−C−Nサーメットは、1vol%以上の硬質相が、これらの粒子化学組成に関わらずに、コアのない粒子を含む。   In the Ti-Nb-WCN cermet disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-248385, 1% by volume or more of a hard phase contains particles without a core, regardless of the chemical composition of the particles.

ヨーロッパ特許872566A号が開示するサーメットは、異なるコア−リム比率の粒子が共存する。チタン基合金の組織を走査型電子顕微鏡で観察した場合、合金中に硬質相を形成する粒子が、黒色コア部と、この黒色コア部周りに位置する灰色で現れる周辺部とを有する。いくらかの粒子は、大コアと呼ばれる全粒子面積の少なくとも30%が黒色コア部占有領域を有し、且ついくらかは、小コアと呼ばれる全粒子面積の30%未満が黒色コア部占有領域を有する。大コアを有する粒子の量は、コアを有する粒子の総量の30〜80%である。   The cermet disclosed in EP 872566A coexists particles with different core-rim ratios. When the structure of the titanium-based alloy is observed with a scanning electron microscope, the particles forming the hard phase in the alloy have a black core portion and a peripheral portion that appears in gray around the black core portion. For some particles, at least 30% of the total particle area, called the large core, has a black core occupation area, and some have less than 30% of the total particle area, called the small core, has a black core occupation area. The amount of particles having a large core is 30-80% of the total amount of particles having a core.

米国特許第6,004,371号が開示するサーメットは、種々のミクロ組織構成物を有し、すなわち、金属化学組成は原材料粉末によって決定される残存物のコア、焼結の際に形成されるタングステン豊富コア、焼結の際に形成される中間タングステン含有物を含む外側リム、及びコバルト中の少なくともチタンとタングステンとの固溶体のバインダ相である。この靭性と耐磨耗性とは、原材料としての量を変化させ際に、WC、(Ti、W)C、及び/または(Ti、W)(C、N)を添加によって変化する。   The cermet disclosed in U.S. Pat. No. 6,004,371 has a variety of microstructural constituents, i.e., the core of the remnant whose metallic chemical composition is determined by the raw material powder, formed during sintering. A tungsten-rich core, an outer rim containing intermediate tungsten inclusions formed during sintering, and a binder phase of a solid solution of at least titanium and tungsten in cobalt. The toughness and abrasion resistance are changed by adding WC, (Ti, W) C, and / or (Ti, W) (C, N) when changing the amount as a raw material.

米国特許第3,994,692号は、Coバインダ相中にTi、W及びNbからなる硬質相を有するサーメット化学組成を開示する。この特許に開示されるようなこれらの合金の技術的特性は、見栄えがしない。   U.S. Pat. No. 3,994,692 discloses a cermet chemical composition having a hard phase consisting of Ti, W and Nb in a Co binder phase. The technical properties of these alloys as disclosed in this patent do not look good.

上記の開示と比較して著しい改良が、米国特許第6,344,170号に示されている。Ti−Ta−W−C−N−Co系において化学組成と焼結時間とを最適化することによって、改良された靭性と塑性変形に対する抵抗とが達成された。靭性と塑性変形に対する抵抗とを最適化するために利用する二つの因子は、TaとCoとの含有量である。純Co基バインダの使用は、CoとNi間の固溶体硬化の相違のために、靭性挙動に関しては、混合したCo−Ni基バインダにわたって大きな利点となる。しかしながら、他の二つの性能因子とともに、同時に耐研削摩耗性を最適化するための教示がされていない。しかるに、耐研削磨耗性は、フライス作業にはおいてほとんど具体的に必要である最適化はされていなくて、一方塑性変形に対する抵抗は、旋削加工の適用と同様に通常は重要でない。   A significant improvement over the above disclosure is shown in U.S. Patent No. 6,344,170. By optimizing the chemical composition and sintering time in the Ti-Ta-WCN-Co system, improved toughness and resistance to plastic deformation have been achieved. Two factors utilized to optimize toughness and resistance to plastic deformation are the Ta and Co contents. The use of a pure Co-based binder is a great advantage over mixed Co-Ni-based binders in terms of toughness behavior due to differences in solid solution hardening between Co and Ni. However, there is no teaching to optimize grinding wear resistance at the same time as the other two performance factors. However, the resistance to grinding wear has not been optimized, which is almost always required in milling operations, while the resistance to plastic deformation is usually not as important as in turning applications.

米国特許第5,308,376号U.S. Pat. No. 5,308,376 特開平6−248385号JP-A-6-248385 ヨーロッパ特許872566A号European Patent 872566A 米国特許第6,004,371号U.S. Patent No. 6,004,371 米国特許第3,994,692号U.S. Pat. No. 3,994,692 米国特許第6,344,170号U.S. Patent No. 6,344,170 ヨーロッパ特許1052297A号European Patent No. 10522297A 米国特許第5,314,65号US Patent No. 5,314,65

本発明の目的は上記及びその他の課題を解決することである。   An object of the present invention is to solve the above and other problems.

さらに、本発明の目的は、実質的に改良された耐摩耗性を備え、靭性と塑性変形に対する抵抗を維持する一方で、当業界のサーメットの状態と同一レベルを維持するサーメット材料を提供することである。   Further, it is an object of the present invention to provide a cermet material that has substantially improved wear resistance and maintains the same level of state of the art cermet while maintaining toughness and resistance to plastic deformation. It is.

実質的に改良された耐磨耗性を有する一方で、当業界のサーメットの状態と同一レベルを維持する材料を設計及び製造することが可能であることが判明した。これは、Ti−Nb−W−C−N−Co系合金を加工することによって達成された。   It has been found that it is possible to design and manufacture materials that have substantially improved wear resistance while maintaining the same level of state of the art cermets. This was achieved by processing a Ti-Nb-WCN-Co alloy.

Ti−Nb−W−C−N−Co系において、1組の限定が、所定の適用範囲において、意図する最適特性を与えることが分かった。さらに具体的には、耐研削摩耗は、非固溶Ti(C、N)コアの量を最適化することによって、靭性と塑性変形に対する抵抗との所定の水準に対して、最大となる。非固溶Ti(C、N)コアの量は、Nb及びバインダ含有量のような他の因子に独立させて変化させることができる。したがって、全ての3つの主切削性能基準を同時に最適化することが可能になった。例えば、3つは、靭性、耐研削摩耗及び塑性変形に対する抵抗である。   In the Ti-Nb-WCN-Co system, a set of limitations has been found to give the intended optimal properties for a given application. More specifically, the abrasive wear resistance is maximized for a given level of toughness and resistance to plastic deformation by optimizing the amount of insoluble Ti (C, N) core. The amount of insoluble Ti (C, N) core can vary independently of other factors such as Nb and binder content. Therefore, it has become possible to optimize all three main cutting performance criteria simultaneously. For example, three are toughness, resistance to grinding wear and resistance to plastic deformation.

図1は、走査型電子顕微鏡において、背面反射法により観察した本発明に従う合金のミクロ組織を示し、
Aは、非固溶Ti(C、N)−コアを表わし、
Bは、場合によってはA−コアを取り囲んでいる複合炭窒化物層を表わし、且つ
Cは、Coバインダ相を表わす。
FIG. 1 shows the microstructure of the alloy according to the invention observed by a back reflection method in a scanning electron microscope;
A represents an insoluble Ti (C, N) -core,
B represents the composite carbonitride layer possibly surrounding the A-core, and C represents the Co binder phase.

一つの態様において、本発明は、フライス作業用に特に有効なチタン基炭窒化物合金を提供する。この合金は、Ti−Nb−W−C−N及びCoからなる。走査型電子顕微鏡による後方散乱で観察した場合、この組織は、図1に描写されるように、Ti(C、N)の黒色のコアAと、時にはAコアを取り囲んでいる灰色の複合炭窒化物層Bと、ほとんど白色のCoバインダ相からなる。   In one aspect, the present invention provides a titanium-based carbonitride alloy that is particularly useful for milling operations. This alloy consists of Ti-Nb-WCN and Co. When observed by back-scattering with a scanning electron microscope, this structure is composed of a black core A of Ti (C, N) and sometimes a gray composite carbonitride surrounding the A core, as depicted in FIG. It consists of the material layer B and an almost white Co binder phase.

本発明にしたがい、耐研削磨耗性は、非固溶Ti(C、N)−コア(A)の量を最適化することによって、所定のレベルの靭性と組成変形に対する抵抗力とに対して最適化することができる。大量の非固溶コアが、耐研削磨耗性に対して都合が良い。しかしながら、これらのコアの最大量は、靭性は高い水準の非固溶コアでもって減少するので、具体的な適用に対する充分な靭性の要求度により限定される。したがって、この量は、硬質相が26〜37vol%、好ましくは27〜35vol%、最も好ましくは28〜32vol%であり、且つTi、Nb及びWを含有する1種以上の複合炭化物層である残部と、に維持すべきである。   In accordance with the present invention, the abrasive wear resistance is optimized for a given level of toughness and resistance to composition deformation by optimizing the amount of insoluble Ti (C, N) -core (A). Can be A large amount of undissolved core is advantageous for grinding wear resistance. However, the maximum amount of these cores is limited by the requirement of sufficient toughness for a particular application, as toughness is reduced with higher levels of non-dissolving core. Thus, the amount is such that the hard phase is 26-37 vol%, preferably 27-35 vol%, most preferably 28-32 vol%, and the balance being one or more composite carbide layers containing Ti, Nb and W. And should be maintained.

Ti(C+N)の化学組成は、TiC1−Xのようにさらに厳密に定義される。これらのコアの中でこのC/(C+N)の元素比率Xは、0.46〜0.70、好ましくは0.52〜0.64最も好ましくは0.55〜0.61とすべきである。 The chemical composition of Ti (C + N) is more strictly defined as TiC X N 1-X . The elemental ratio X of C / (C + N) in these cores should be between 0.46 and 0.70, preferably between 0.52 and 0.64, most preferably between 0.55 and 0.61. .

この焼結合金において全体的なC/(C+N)比率は、0.50〜0.70とすべきである。   The overall C / (C + N) ratio in this sintered alloy should be between 0.50 and 0.70.

非固溶コアの平均結晶粒径Aは、0.1〜2μmとすべきであり、且つ非固溶コアを含む硬質相の平均結晶粒径は、0.5〜3μmとすべきである。   The average crystal grain size A of the non-solid solution core should be 0.1 to 2 µm, and the average crystal grain size of the hard phase including the non-solid solution core should be 0.5 to 3 µm.

NbとCoとの含有量は、想定される適用範囲に対して所望の特性を与えるために、適切に選択すべきである。   The content of Nb and Co should be chosen appropriately to give the desired properties for the envisaged application.

超仕上げ作業は、穏やかな高靭性が必要であるので、塑性変形に対する抵抗力についての高い要求と、耐研削磨耗性に対する高い要求とが設定される。この組合せは、2〜<4at%好ましくは3〜<4at%のNb含有量と、3〜<9at%好ましくは5〜<9at%のCo含有量とによって最もよく達成される。Wの含有量は、容認できない高多孔性レベルを回避するために、3〜8at%好ましくは4at%未満にすべきである。   Since the super-finishing operation requires mild high toughness, a high requirement for resistance to plastic deformation and a high requirement for resistance to grinding and abrasion are set. This combination is best achieved with an Nb content of 2 to <4 at%, preferably 3 to <4 at%, and a Co content of 3 to <9 at%, preferably 5 to <9 at%. The content of W should be between 3 and 8 at%, preferably less than 4 at%, to avoid unacceptably high porosity levels.

かなり大きな耐磨耗性を必要とする切削作業には、本発明のボディを、PVD、CVD、MTCVDまたは同様の技術を用いて、薄い耐磨耗性の被膜で被覆することが有利となる。WC−Co基材料またはサーメットに今日使用される被膜及び被覆技術のいずれもが、もちろん、被膜の選択は塑性変形及び材料の靭性にも影響を及ぼすとはいえ、直接適用できるように挿入物の化学組成を決めることに注意すべきである。   For cutting operations that require significant wear resistance, it may be advantageous to coat the bodies of the present invention with a thin wear-resistant coating using PVD, CVD, MTCVD or similar techniques. Either the coatings and coating techniques used today for WC-Co based materials or cermets, of course, the choice of coatings will affect plastic deformation and the toughness of the material, although the choice of coatings will also affect the inserts so that they can be applied directly. It should be noted that the chemical composition is determined.

本発明の別の態様において、焼結チタン基炭窒化物合金を製造する方法を提供し、TiC1−Xの硬質構成体の粉末は、Xが0.46〜0.70好ましくは0.52〜0.64最も好ましくは0.55〜0.61であり、上記に定義されたような化学組成にCo粉末とともにNbC及びWCが混合され、そして所望の形状のボディに加圧成形される。焼結は、N−CO−Ar雰囲気中で1370〜1500℃の温度において1.5〜2時間、好ましくはヨーロッパ特許第1052297Aに記載された技術を用いて実施される。所望量の非固溶Ti(C、N)コアを得るために、Ti(C、N)粉末の量は50〜70wt%に、その粒径は1〜3μmにすべきであり、そして焼結温度と焼結時間とは、適切に選ぶ必要がある。この明細書に従って所望のミクロ組織を得るために必要な条件を実験によって決定することは当業者の範囲内である。 In another aspect of the present invention, there is provided a method of making a sintered titanium-based carbonitride alloy, wherein the powder of the hard component of TiC X N 1-X is such that X is between 0.46 and 0.70, preferably 0. 0.52 to 0.64, most preferably 0.55 to 0.61, NbC and WC are mixed with Co powder in a chemical composition as defined above, and pressed into a body of desired shape. You. Sintering is 1.5-2 hours at a temperature of 1,370 to 1,500 ° C. in a N 2 -CO-Ar atmosphere, preferably using the technique described in EP 1052297A embodiment. In order to obtain the desired amount of insoluble Ti (C, N) core, the amount of Ti (C, N) powder should be 50-70 wt%, its particle size should be 1-3 μm, and sintered The temperature and the sintering time need to be selected appropriately. It is within the skill of the art to determine experimentally the conditions necessary to obtain the desired microstructure according to this specification.

実施例1
公称化学組成(at%)が39.4のTiと、3.9のW、3.7のNbと、6.2のCoとであって、0.82のC/(N+C)比(合金A)の粉末混合物が、
1.43μmの粒径を有する61.2wt−%のTiC0.580.42
1.75μmの粒径を有する10・0wt−%のNbC、
1.25μmの粒径を有する19.3wt−%のWC、及び
9.5wt−%のCo、
の湿式混合法によって準備された。
Example 1
A nominal chemical composition (at%) of 39.4 Ti, 3.9 W, 3.7 Nb, and 6.2 Co, with a C / (N + C) ratio of 0.82 (alloy A) The powder mixture of
61.2 wt-% TiC 0.58 N 0.42 with a particle size of 1.43 μm,
10.0 wt-% NbC with a particle size of 1.75 μm,
19.3 wt-% WC with a particle size of 1.25 μm, and 9.5 wt-% Co,
Was prepared by a wet mixing method.

この粉末をスプレー乾燥して、且つTNMG160408−PFのインサートに加圧成形した。このグリーンボディはH中で脱ワックスして、EP−A−1052297にしたがって1.5時間1480℃のN−CO−Ar中で焼結し、その後、研削加工と慣用の刃処理とが続けられた。インサートの磨いた断面を標準金属学技術によって準備し、且つ走査型電子顕微鏡を用いて特長を示した。図1は、後方散乱法で観察したこの断面の走査型電子顕微鏡写真を示す。図1に示すように、黒い粒子(A)は非固溶Ti(C、N)コアであり、そして薄い灰色領域(C)はバインダ相である。残りの灰色粒子(B)は、Ti、Nb及びWを含む炭窒化物からなる硬質相の部分である。画像解析を用いて、非固溶Ti(C、N)コアAの量は、硬質相が29.4vol%であることにより決定された。 The powder was spray dried and pressed into inserts of TNMG160408-PF. This green body is dewaxed in H 2 and sintered in N 2 —CO—Ar at 1480 ° C. for 1.5 hours according to EP-A-1052297, after which the grinding and the conventional blade treatment are carried out. Continued. Polished cross sections of the inserts were prepared by standard metallurgical techniques and characterized using a scanning electron microscope. FIG. 1 shows a scanning electron micrograph of this cross section observed by the backscattering method. As shown in FIG. 1, the black particles (A) are insoluble Ti (C, N) cores and the light gray areas (C) are the binder phase. The remaining gray particles (B) are portions of the hard phase composed of carbonitride containing Ti, Nb and W. Using image analysis, the amount of insoluble Ti (C, N) core A was determined by the hard phase being 29.4 vol%.

実施例2(比較例)
先行技術の化学組成のインサート(合金B)が、製造され且つ実施例1に記載するように特徴づけされた。合金Bの化学組成(at%)は、0.38のC/(N+C)を有する39,4のTiと、3.9のW、3.7のTa、6.2のCoとである。特徴は、実施例1に示すような同一の方法で行なった。画像解析を用いて、非固溶Ti(C、N)コアAの量は、硬質相が36.2vol%であることにより決定された。
Example 2 (comparative example)
A prior art insert of chemical composition (Alloy B) was manufactured and characterized as described in Example 1. The chemical composition (at%) of Alloy B is 39,4 Ti, C / (N + C) of 0.38, W of 3.9, Ta of 3.7, Co of 6.2. The features were performed in the same manner as shown in Example 1. Using image analysis, the amount of insoluble Ti (C, N) core A was determined by the hard phase being 36.2 vol%.

実施例3
高靭性を有する切削工具を必要とする工作物における切削試験は、次の切削データで行なわれた。すなわち、
工作物材料: SS2234
V=210m/min、 f=0.25mm/回転、 d.o.c.=0.5mm、冷却剤とともに、
結果
破損をパスした個数(5個の切刃を試験した)
切刃の数
1 2 3 4 5
合金A 185 172 210 176 194
合金B 160 84 120 145 98
Example 3
A cutting test on a workpiece requiring a cutting tool having high toughness was performed using the following cutting data. That is,
Work material: SS2234
V = 210 m / min, f = 0.25 mm / rotation, d. o. c. = 0.5mm, with coolant,
Results Number of pieces that passed the failure (5 cutting edges tested)
Number of cutting blades
1 2 3 4 5
Alloy A 185 172 210 176 194
Alloy B 160 84 120 145 98

実施例4
長手方向の旋削加工による合金A及びBの耐磨耗性試験が次の切削データを用いて成された。すなわち、
工作物材料: Ovako、825B
V=250m/min、 f=0.15mm/回転、 d.o.c.=1mm、冷却剤とともに、
工具寿命基準はvb>0.3mm。
結果
分での工具寿命(3個の切刃の平均)
合金A:32
合金B:31
実施例3と4から、本発明にしたがい製造された合金は、対比し得る耐磨耗性を示した先行技術材料と比較して著しく改良された靭性を有する。
Example 4
Abrasion resistance tests of alloys A and B with longitudinal turning were performed using the following cutting data. That is,
Work material: Ovako, 825B
V = 250 m / min, f = 0.15 mm / rotation, d. o. c. = 1mm, with coolant
The tool life standard is vb> 0.3 mm.
Tool life in minutes (average of 3 cutting edges)
Alloy A: 32
Alloy B: 31
From Examples 3 and 4, the alloys produced according to the present invention have significantly improved toughness compared to prior art materials which have exhibited comparable wear resistance.

実施例5
合金Aと同じ公称組成の合金Cが製造され、焼結温度が1510℃であったのを除き同入るの条件を特徴とする。画像解析を用いて、非固溶Ti(C、N)コアAの量は、硬質相が25.0vol%であることを決定した。
Example 5
An alloy C having the same nominal composition as the alloy A was produced and was characterized by the same conditions except that the sintering temperature was 1510 ° C. Using image analysis, the amount of insoluble Ti (C, N) core A was determined to be 25.0 vol% hard phase.

実施例6
長手方向の旋削加工による合金A及びCの耐磨耗性試験が次の切削データを用いて成された。すなわち、
工作物材料: Ovako、825B
V=250m/min、 f=0.15mm/回転、 d.o.c.=1mm、冷却剤とともに、
工具寿命基準はvb>0.3mm。
結果
分での工具寿命(3個の切刃の平均)
合金A:32
合金B:36
Example 6
Wear testing of alloys A and C with longitudinal turning was performed using the following cutting data. That is,
Work material: Ovako, 825B
V = 250 m / min, f = 0.15 mm / rotation, d. o. c. = 1mm, with coolant
The tool life standard is vb> 0.3 mm.
Tool life in minutes (average of 3 cutting edges)
Alloy A: 32
Alloy B: 36

実施例7
合金A及びCの塑性変形抵抗は、次の切削条件で、管状ブランクの中心に向かう面加工からなる試験で決定された。
工作物:SS2541
V=500〜700m/minの間で変化、 f=0.3mm/回転、 d.o.c.=1mm、冷却剤とともに、
以下の結果は、切刃が塑性変形したときのm/minにおける切削速度を示す(3個の切刃の平均)。
A:600
B:550
Example 7
The plastic deformation resistance of alloys A and C was determined in a test consisting of facing towards the center of the tubular blank under the following cutting conditions:
Work: SS2541
V = change between 500-700 m / min, f = 0.3 mm / rotation, d. o. c. = 1mm, with coolant
The following results show the cutting speed at m / min when the cutting edge is plastically deformed (average of three cutting edges).
A: 600
B: 550

実施例8
高靭性を有する切削工具を必要とする工作物における切削試験は、次の切削データで行なわれた。すなわち、
工作物材料: SS2234
V=240m/min、 f=0.25mm/回転、 d.o.c.=0.5mm、冷却剤とともに、
結果
破損をパスした個数(5個の切刃を試験した)
切刃の数
1 2 3 4 5
合金A 185 172 210 176 194
合金C 189 169 205 183 187
これらの結果から、合金A及びBと靭性の著しい相違が観察されなかったことが結論された。
実施例6〜8から、本発明にしたがい製造された合金は、比較材料より優れている切削特性を有することが明らかである。
Example 8
A cutting test on a workpiece requiring a cutting tool having high toughness was performed using the following cutting data. That is,
Work material: SS2234
V = 240 m / min, f = 0.25 mm / rotation, d. o. c. = 0.5mm, with coolant,
Results Number of pieces that passed the failure (5 cutting edges tested)
Number of cutting blades
1 2 3 4 5
Alloy A 185 172 210 176 194
Alloy C 189 169 205 183 187
From these results, it was concluded that no significant difference in toughness from Alloys A and B was observed.
It is clear from Examples 6 to 8 that the alloys produced according to the invention have better cutting properties than the comparative materials.

図1は、本発明に従う合金のミクロ組織を示す。FIG. 1 shows the microstructure of the alloy according to the invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

A…非固溶Ti(C、N)コア
B…灰色粒子、硬質相
C…薄い灰色領域、バインダ相
A: insoluble Ti (C, N) core B: gray particles, hard phase C: light gray area, binder phase

Claims (6)

非固溶Ti(C、N)コアを含む硬質相を含有する超仕上げ用のTi、Nb、W、C、N及びCoを含有するチタン基炭窒化物合金であって、
Tiと、3〜<9at%のCoと、不純物レベルのNi及びFeと、2〜<4at%のNbと、3〜8at%のWと、0.50〜0.75のC/(N+C)比を有するCとNと、を含有し、
非固溶Ti(C、N)コアの量が、前記硬質相の26〜37vol%であり、且つ残部が、1種以上の複炭窒化物相である、
ことを特徴とする超仕上げ作業用のTi、Nb、W、C、N及びCoを含有するチタン基炭窒化物合金。
A titanium-based carbonitride alloy containing Ti, Nb, W, C, N, and Co for superfinishing containing a hard phase containing an insoluble Ti (C, N) core,
Ti, 3 to <9 at% Co, impurity levels of Ni and Fe, 2 to <4 at% Nb, 3 to 8 at% W, and 0.50 to 0.75 C / (N + C) Containing C and N having a ratio,
The amount of insoluble Ti (C, N) core is 26 to 37 vol% of the hard phase, and the balance is one or more double carbonitride phases;
A titanium-based carbonitride alloy containing Ti, Nb, W, C, N and Co for superfinishing operations.
前記合金が、5〜<9at%のCoを含有することを特徴とする請求項1記載の合金。   The alloy according to claim 1, wherein the alloy contains 5 to <9 at% Co. 前記合金が、3〜<4at%のNbを含有することを特徴とする請求項1記載の合金。   The alloy of claim 1 wherein said alloy contains 3 to <4 at% Nb. 前記合金が、3〜4at%のWを含有することを特徴とする請求項1記載の合金。   The alloy of claim 1 wherein said alloy contains 3-4 at% W. 非固溶Ti(C、N)コアの量が、27〜35vol%の前記硬質相であり、且つ残部が1種以上の複炭窒化物相であることを特徴とする請求項1記載の合金。   The alloy according to claim 1, wherein the amount of the non-dissolved Ti (C, N) core is 27 to 35 vol% of the hard phase, and the balance is one or more double carbonitride phases. . Xが0.46〜0・70の値であるTiC1−Xの硬質相の粉末にCoの粉末と共にNbCとWCを混合して所望の化学組成した後、所望の形状のボディに加圧成形してからN−CO−Ar雰囲気で1370〜1500℃の温度範囲で1.5〜2時間焼結することによって、非固溶Ti(C、N)コアを含む硬質相を含有する超仕上げ作業用のTi、Nb、W、C、N及びCoを含有する焼結チタン基炭窒化物合金を製造する方法であって、
所望の量の非固溶Ti(C、N)コアを得るために、Ti(C、N)粉末量は、粉末混合物の50〜70wt%であり、
その粒径は、1〜3μmであり、且つ、
非固溶Ti(C、N)コアが硬質相の26〜37vol%となるように、焼結温度と焼結時間とを選択する、
ことを特徴とする焼結チタン基炭窒化物合金を製造する方法。
After X has the desired chemical composition by mixing NbC and WC with Co powder in the powder of hard phase of TiC X N 1-X is the value of 0.46 to 0 · 70, pressurizing the body of a desired shape by 1.5-2 hours sintered at a temperature range of 1,370-1,500 ° C. in after pressure molding N 2 -CO-Ar atmosphere containing undissolved Ti (C, N) hard phase comprising a core A method for producing a sintered titanium-based carbonitride alloy containing Ti, Nb, W, C, N and Co for superfinishing operations,
To obtain the desired amount of insoluble Ti (C, N) core, the amount of Ti (C, N) powder is 50-70 wt% of the powder mixture,
The particle size is 1 to 3 μm, and
The sintering temperature and sintering time are selected so that the insoluble Ti (C, N) core is 26 to 37 vol% of the hard phase.
A method for producing a sintered titanium-based carbonitride alloy, comprising:
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