JP2005194573A - サーメットおよび被覆サーメット並びにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近年、高い精度の切削加工が求められるようになってきた。そこで切削工具として用いた場合、被削材の仕上げ面粗さに優れるサーメットを提供する。
【解決手段】周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物からなる硬質相％と、鉄族金属を主成分とする結合相とからなるサーメットであって、硬質相は、炭窒化チタンの芯部とチタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属とチタンとの複合炭窒化物固溶体の１０〜１００ｎｍの厚さでなる周辺部とからなる第１硬質相と、チタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属とチタンとの複合炭窒化物固溶体からなる第２硬質相とから構成され、第1硬質相の平均粒径は０．１〜０．８μｍおよび第２硬質相の平均粒径は０．８〜５．０μｍであり、焼き肌面の粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚは１．２μｍ以下であるサーメットは仕上げ面粗さに優れる。

Description

この発明は、切削工具として用いた場合に被削材仕上げ面粗さに優れるサーメットおよび被覆サーメット並びにそれらの製造方法に関する。

サーメットの従来技術として、ＩＶａ族遷移金属の窒化物、炭窒化物からなる単相粒子のＩ型粒子とＶａ族遷移金属およびＷを芯部に多く含むＩＩ型粒子からなるサーメットが開示されている（例えば、特許文献１を参照）。このサーメットは、芯部の周りに周辺組織を有さないため結合相との濡れ性が悪く、耐欠損性に劣るとともに焼き肌面にポアが存在するため表面が粗くなり、被削材の仕上げ面粗さが粗くなるという問題がある。

また、焼き肌面の最大面粗さが３．５μｍ以下である実質的にポア、ボイドのないＴｉＣＮ基サーメットが開示されている（例えば、特許文献２参照）。このサーメットのポア、ボイドは、「超硬合金の有孔度分類標準」のＡ−１以下のレベルであるが、焼き肌面の粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚが１．５μｍ以下とならず、被削材の仕上げ面粗さが粗いという問題がある。

特開平２−１９０４３８号公報 特開平２−１５１３９号公報

近年、高い精度の切削加工が求められるようになってきた。従来のサーメットでは、要求される被削材の仕上げ面粗さを得ることが難しい。そこで本発明は、被削材の仕上げ面粗さに優れるサーメットおよび被覆サーメット並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、サーメット製切削工具の被削材仕上げ面粗さの低減を目的に研究を行った結果、炭窒化チタンの芯部の周辺を結合相金属との濡れ性に優れる複合炭窒化物固溶体で覆った微粒の第１硬質相と複合炭窒化物相からなる粗粒の第２硬質相と鉄族金属元素を主成分とする結合相とで構成されたサーメットは、切削工具として用いた場合、従来のサーメットに比較して被削材の仕上げ面粗さが著しく小さいという知見を得て、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明のサーメットは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた少なくとも1種からなる硬質相：７０〜９７重量％と、鉄族金属の中から選ばれた少なくとも１種を主成分とする結合相：残部とからなり焼き肌面を有するサーメットであって、該硬質相は第１硬質相と第２硬質相とで構成されており、該第１硬質相は芯部と芯部を取り囲む厚さ１０〜１００ｎｍの周辺部とで構成され、該第２硬質相は周辺部のみで構成され、該芯部は炭窒化チタンからなり、該周辺部はチタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体からなり、該第1硬質相の平均粒径は０．１〜０．８μｍおよび該第２硬質相の平均粒径は０．８〜５．０μｍであり、該焼き肌面の粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚは１．２μｍ以下であることを特徴とする。

本発明サーメットは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた少なくとも１種からなる硬質相：７０〜９７重量％と、鉄族金属の中から選ばれた少なくとも１種を主成分とする結合相：残部とからなり焼き肌面を有する。硬質相が９７重量％を超えると結合相が３重量％未満となり耐欠損性が低下し、硬質相７０重量％未満であるとサーメットが著しく軟質となり耐摩耗性が低下する。そこで硬質相：７０〜９７重量％、結合相：残部とした。

本発明サーメットにおける焼き肌面とは、焼結後の表面状態、または焼結後に水や有機溶剤で洗浄及び乾燥した後の表面状態、もしくは焼結後にサンドブラスト処理、ウエットブラスト処理などで焼き肌面の付着物を取り除いた表面状態を代表的な面として挙げることができる。焼き肌面の表面には厚さ１μｍ以下の層状の結合相が析出していてもよい。

本発明サーメットの硬質相は、炭窒化チタンの芯部とチタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体でなる厚さ１０〜１００ｎｍの周辺部とからなる第１硬質相と、チタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体からなる第２硬質相とから構成され、第1硬質相の平均粒径が０．１〜０．８μｍおよび第２硬質相の平均粒径が０．８〜５．０μｍである。第１〜３硬質相の平均粒径、最大粒径、周辺部の厚さは、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて測定することができる。

第１硬質相を走査型電子顕微鏡および／または透過型電子顕微鏡を用いて詳細に観察すると、第1硬質相は炭窒化チタンの芯部とチタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体の周辺部からなる有芯構造を有する。芯部をなす炭窒化チタンとして、具体的にはＴｉ(Ｃ，Ｎ)を挙げることができる。周辺部をなすチタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体として、具体的には（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）などを挙げることができる。なお芯部である炭窒化チタンに含まれる窒素量が多いほど、被削材との化学反応性が低下するために耐摩耗性が向上するが、逆に窒素量が多いほど結合相との濡れ性が低下するためにポアが生じやすく耐欠損性が低下することから、炭窒化チタンに含まれる窒素と炭素の合計に対する窒素の割合（Ｎ／（Ｎ＋Ｃ））が原子比で０．３≦（Ｎ／（Ｎ＋Ｃ））≦０．７であると好ましい。

窒素を含む炭窒化チタンは、結合相をなす金属との濡れ性が低いためポアを生じ、耐欠損性を低下させることから、第１硬質相において芯部をなす炭窒化チタンの周辺に結合相金属との濡れ性に優れる複合炭窒化物固溶体を厚さ１０ｎｍ以上形成させた。また第１硬質相の周辺部の複合炭窒化物固溶体は芯部の炭窒化チタンより軟質なため周辺部の厚さが１００ｎｍを超えると耐摩耗性が低下するため周辺部の厚さを１０〜１００ｎｍとした。

また、第１硬質相の平均粒径が０．１μｍ以下であると焼結性が悪くポアを生じ耐欠損性を低下させる。逆に０．８μｍを超えると焼き肌面の表面粗さが粗くなるとともに硬質相の粒子間に存在する結合相の厚さが増大することで耐摩耗性を低下させるため、第１硬質相の平均粒径を０．１〜０．８μｍとした。さらに第１硬質相の最大粒径が１．２μｍ以下であると被削材の仕上げ面粗さを小さくすることができるため好ましい。

本発明サーメットの第２硬質相は、チタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体からなる。具体的には、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）などを挙げることができる。第２硬質相の平均粒径が０．８μｍ未満であるとサーメットの耐欠損性が低下する。逆に５．０μｍを超えると第２硬質相の隙間を第１硬質相で埋めることができず焼き肌面の表面粗さが粗くなるため、第２硬質相の平均粒径を０．８〜５．０μｍとした。その中でも２．３〜３．８μｍがさらに好ましい。

本発明サーメットの第２硬質相の一部または全部を、炭窒化チタンの芯部とチタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体の厚さ０．５〜３．０μｍでなる周辺部とからなる平均粒径０．８〜５．０μｍの第３硬質相によって置換し、サーメットの断面における第３硬質相の平均面積率は硬質相全体に対して３０面積％以下（０を除く）になるように含有させると耐欠損性を向上させるため好ましい。ここで第３硬質相の平均面積率を硬質相全体に対して３０面積％以下としたのは３０面積％を超えると焼き肌面の表面粗さが増加するとともに耐摩耗性が低下する傾向を示すためである。なお、第３硬質相の面積率は、断面観察により測定した数値である。具体的には、第３硬質相の平均面積率は、断面組織を走査型電子顕微鏡で５０００倍に拡大し５視野観察し、それぞれの観察視野を画像解析して求めることができる。

本発明サーメットの第３硬質相は、炭窒化チタンを芯部とし、その周辺にチタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体からなる厚さ０．５〜３．０μｍの周辺部を形成させた有芯構造を持つ。第３硬質相の芯部をなす炭窒化チタンとして、具体的にはＴｉ(Ｃ，Ｎ)を挙げることができる。第３硬質相の周辺部をなす複合炭窒化物固溶体として、具体的には（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）などを挙げることができる。また第３硬質相の平均粒径が０．８μｍ未満であるとサーメットの耐欠損性が低下し、５．０μｍを超えると第３硬質相の隙間を第１硬質相で埋められず焼き肌面の表面粗さが粗くなるため、第３硬質相の平均粒径は０．８〜５．０μｍが好ましい。その中でも２．２〜４．０μｍがさらに好ましい。

本発明サーメットの結合相は、鉄族金属の中から選ばれた少なくとも１種を主成分とする金属である。ここで鉄族金属とは、コバルト、鉄、ニッケルをいう。鉄族金属の中から選ばれた少なくとも１種を主成分とする結合相とは、鉄族金属の中から選ばれた少なくとも１種、または、鉄族金属の中から選ばれた少なくとも１種に硬質相成分を０．１〜２０重量％固溶した合金を示す。結合相としては鉄を主成分とした金属よりもコバルトおよび／またはニッケルを主成分とした金属の方が耐熱性、耐食性および硬質相との濡れ性が高いため好ましい。

本発明サーメットは、粗粒の第２硬質相の間隙を微粒の第１硬質相が埋めて、これらの硬質相は結合相によって結合されるという特徴的な組織を有する。上述したように第２硬質相に置換して第３硬質相を含有させても好ましい。粗粒の第２硬質相または第３硬質相の間隙を微粒の第１硬質相で埋めることにより焼き肌面の表面粗さを小さくするとともに耐摩耗性と耐欠損性を向上させることができる。

本発明サーメットの焼き肌面の粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚを１．２μｍ以下とした。これは粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚが１．２μｍを超えると被削材の仕上げ面粗さを粗くさせるとともに、切削加工中に凹凸部に局部的な応力集中が生じ耐欠損性を低下させる。また凹凸部に微少欠損が生じるとサーメットの表面粗さをさらに増大させ、被削材の仕上げ面粗さを増大させるとともに耐摩耗性を低下させるため、焼き肌面の粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚを１．２μｍ以下とした。その中でもＲｚを０．６μｍ以下とするとさらに好ましい。

本発明サーメットの焼き肌面近傍の第１硬質相を増加させると、すなわち、サーメット断面における焼き肌面から深さ方向に５μｍまでに存在する該第１硬質相の平均面積率をａ（面積％）と表し、該焼き肌面より５μｍ以上の内部に存在する該第１硬質相の平均面積率をｂ（面積％）と表したとき、２≦（ａ／ｂ）を満たすと、焼き肌面の表面粗さが低下するとともに耐摩耗性、耐欠損性が向上するため好ましい。本発明サーメットにおいて焼結後の冷却速度が速いほど焼き肌面近傍の第１硬質相を増加させることができる。なお第１硬質相の面積率は断面観察により測定した数値である。具体的には第１硬質相の平均面積率ａおよび平均面積率ｂは、断面を走査型電子顕微鏡で５０００倍に拡大して５視野観察し、それを画像解析することによって求めることができる。

本発明被覆サーメットは、本発明サーメットの表面に硬質膜を被覆したものであり、本発明における硬質膜は、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属、アルミニウム、シリコンの炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物およびこれらの固溶体並びに立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンド、ＤＬＣの中から選ばれた少なくとも１種からなり、具体的にはＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、Ａｌ₂Ｏ₃などを挙げることができる。これらの硬質膜は従来から行われている物理蒸着法や化学蒸着法によって被覆することができる。本発明サーメットの表面に硬質膜を被覆すると耐摩耗性を向上させるため好ましい。

本発明サーメットの製造方法は、（Ａ）平均粒径０．１〜１．０μｍである炭窒化チタン粉末を３５〜９２重量％と、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた少なくとも１種の粉末を５〜４０重量％と、鉄族金属の中から選ばれた少なくとも1種の粉末を３〜３０重量％とからなり合計で１００重量％となる混合物を得る工程と、（Ｂ）次いで該混合物を１２００〜１３００℃の範囲の所定の保持温度で脱窒雰囲気にて保持する保持工程と、（Ｃ）次いで該混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度まで圧力１３３〜１３３００Ｐａの窒素雰囲気にて昇温する昇温工程と、（Ｄ）次いで該混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度で圧力１３３〜１３３００Ｐａの窒素雰囲気にて所定時間保持する焼結工程と、（Ｅ）次いで該混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度から１０００℃までを３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で６６５００〜５３２×１０⁶Ｐａの不活性ガス雰囲気中で冷却する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明サーメットの製造方法の各工程における作用効果を以下に述べる。工程（Ａ）において、原料の炭窒化チタン粉末の平均粒径を０．１〜１．０μｍとしたが、これは、炭窒化チタン粉末の平均粒径が１．０μｍを超えると第１硬質相の平均面積率が減少するとともに焼き肌面の表面粗さが粗くなり、０．１μｍ未満では焼結性が低下するためである。炭窒化チタン粉末の平均粒径を０．１〜１．０μｍとすることにより、焼結体の断面組織における第１硬質相の平均粒径を０．１〜０．８μｍとすることが容易になる。

工程（Ｂ）において、混合物を１２００〜１３００℃の範囲の所定の保持温度で脱窒雰囲気にて保持することによって、混合物中のＴｉ（Ｃ，Ｎ）粉末の表面部から窒素が脱して、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）粉末の表面部の（Ｎ／（Ｎ＋Ｃ））が減少する。平均粒径０．１〜１．０μｍのＴｉ（Ｃ，Ｎ）粉末の中でも粒径の異なるＴｉ（Ｃ，Ｎ）粉末のうち相対的に粒径が小さいＴｉ（Ｃ，Ｎ）粉末の方が表面部の（Ｎ／（Ｎ＋Ｃ））の減少量は著しい。平均粒径０．１〜１．０μｍのＴｉ（Ｃ，Ｎ）粉末の中でも粒径が細かいＴｉ（Ｃ，Ｎ）粉末は脱窒量が多いため第２硬質相または第３硬質相を形成しやすく、粒径が大きいＴｉ（Ｃ，Ｎ）粉末は脱窒量が少ないため第１硬質相を形成しやすい。

工程（Ｃ）において、混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度で圧力１３３〜１３３００Ｐａの窒素雰囲気にて昇温させ、工程（Ｄ）において、混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度で圧力１３３〜１３３００Ｐａの窒素雰囲気にて所定時間保持して焼結すると、焼き肌面近傍の第１硬質相からの脱窒を防止し表面粗さが粗くなるのを防ぐことができる。なお、本発明において焼き肌面近傍とは、焼き肌面から深さ方向に５μｍまでの範囲をいう。

工程（Ｅ）において、混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度から１０００℃まで３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で冷却すると、焼き肌面の表面粗さが小さくすることができる。これは急冷によって硬質相の粒成長を防止するとともに焼き肌面近傍の第１硬質相減少を防ぐためである。冷却速度が３０℃／ｍｉｎ未満のとき第１硬質相を焼き肌面近傍に焼結中に結合相金属中に溶解していた周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素、窒素、炭素が、焼き肌面近傍の炭窒化チタン粒子の表面に析出して第１硬質相粒子を減少させるとともに、硬質相全体が粒成長し焼き肌面の表面粗さが粗くなる。工程（Ｅ）で、不活性ガス雰囲気としたのは、冷却工程においてもサーメット表面と化学反応を起こさせないためである。例えば、窒素ガスなどの反応性ガス雰囲気ではサーメット表面と化学反応が生じて焼き肌面を粗くさせる。また、圧力が６６５００Ｐａ未満では、サーメットの位置により冷却速度にムラが生じサーメットの表面粗さに差が生じる。逆に圧力が５３２×１０⁶Ｐａを超えると冷却効果はほとんど変わらずコストが増加する。以上の理由から工程（Ｅ）において、混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度から１０００℃までを３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で６６５００〜５３２×１０⁶Ｐａの不活性ガス雰囲気中で冷却することとした。

本発明サーメットの製造方法で得られたサーメットの表面に従来からある物理蒸着法または化学蒸着法により硬質膜を被覆すると耐摩耗性に優れた被覆サーメットを得ることができる。

本発明サーメットおよび本発明被覆サーメットの用途の一つとして、切削工具を挙げることができる。具体的には、スローアウェイチップなどの切削チップ、ドリル、エンドミル、リーマ、電子基板加工用小径ドリルを挙げることができる。また、用途の一つとして金型などの耐摩製品、土木鉱山用工具などを挙げることができる。

本発明サーメットは被削材の仕上げ面粗さに優れるとともに優れた耐摩耗性、耐欠損性を有する。本発明サーメットの表面に硬質膜を被覆した被覆サーメットは高い耐摩耗性を示す。本発明サーメットの製造方法および本発明被覆サーメットの製造方法により本発明サーメットおよび本発明被覆サーメットを製造することができる。

市販の平均粒径０．６〜３．５μｍのＣ／Ｎ比（Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）をＴｉＣとＴｉＮに換算したときの（ＴｉＣ／ＴｉＮ）重量比）が３／７〜７／３であるＴｉ（Ｃ，Ｎ）粉末と、市販の平均粒径０．５〜３．０μｍのＷＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ₂Ｃ、Ｎｉ、Ｃｏの各粉末を用いて、表１の割合になるように秤量・配合した。Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）は、微粒と粗粒を表１に示す配合比率に配合する。これをステンレス製ポットにアセトン溶媒と超硬合金製ボールとともに装入し、２０時間、混合および粉砕を行なった。乾燥後、得られた混合粉末にパラフィンを少量添加した後、ＣＮＭＧ１２０４０８（ブレーカ付き）形状用金型でもって、１９６ＭＰａ圧力でプレス成形し、成形体を作製した。

このプレスにより得られた圧粉体を、４５０℃に加熱してパラフィンを除去した後、表２（Ｂ）に示す雰囲気にて昇温および（Ｂ）に示す保持条件で保持した後、表２（Ｃ）に示す雰囲気にて表３（Ｄ）に示す焼結温度まで昇温し、表３（Ｄ）に示す焼結温度、雰囲気および保持時間で焼結する。その後、表３（Ｅ）に示す雰囲気および冷却速度で冷却することにより発明品１〜６および比較品１〜６を作製した。なお、表２，３中雰囲気のｇａｓの記号はそれぞれ、Ｖは真空、Ａｒはアルゴン雰囲気、Ｈｅはヘリウム雰囲気、Ｎ₂は窒素雰囲気、ＣＨ₄＋Ｈ₂はメタンと水素の混合雰囲気を示す。

こうして得られた発明品１〜６および比較品１〜６について、第１硬質相および第３硬質相の周辺部の厚さを走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて観察した。第１硬質相、第２硬質相、第３硬質相の平均粒径、最大粒径、平均面積率については、走査型電子顕微鏡で５０００倍に拡大して５視野観察し、それぞれの観察視野を画像解析して求めた。

焼き肌面から５μｍまでの第1硬質相の平均面積率ａについては、サーメット断面における焼き肌面から５μｍまでの範囲を走査型電子顕微鏡で５０００倍に拡大して５視野観察し、それぞれの観察視野を画像解析して求めた。また、焼き肌面から５μｍを超える内部の第1硬質相の平均面積率ｂは、サーメット断面を走査型電子顕微鏡で５０００倍に拡大し、焼き肌面から深さ方向に５μｍから５０μｍまでの範囲を５視野観察し、それぞれの観察視野を画像解析して求めた。これらの値から（ａ／ｂ）を得た。焼き肌面の粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚは、長さ２．５ｍｍの粗さ曲線を５点測定し、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を粗さ曲線の縦倍率の方向にして測定した。これらの結果は表４に記載した。

発明品３に物理蒸着法により平均厚さ３μｍのＴｉＡｌＮ膜を被覆し発明品７を得た。発明品１〜７および比較品１〜６は、下記の切削試験（１）および（２）を行い、表５にその結果を記載した。

（１）耐摩耗性試験
被削材：Ｓ４５Ｃ
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ
切り込み：１．０ｍｍ
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切削油：使用
寿命：コーナー摩耗幅が０．２ｍｍとなったときの累計切削時間

（２）耐欠損性試験
被削材：Ｓ４５Ｃ ４本のスロット溝付き
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ
切り込み：１．０ｍｍ
送り：０．１０ｍｍ／ｒｅｖ
切削油：未使用
寿命：欠損までの衝撃回数（３回の繰り返しの平均値）

（３）仕上げ面粗さ試験
被削材：Ｓ４５Ｃ
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ
切り込み：１．０ｍｍ
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切削油：使用
切削開始後１０分時の被削材の仕上げ面粗さ（粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚ）を測定

上述の結果から明らかなように、焼き肌面の粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚが１．２μｍ以下の発明品１〜６は、比較品１〜６に比べ、高速切削領域において耐摩耗性、耐欠損性に優れ、仕上げ面粗さが低い。焼き肌面の粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚが１．２μｍ以下であると、サーメットの焼き肌面の凹凸部にかかる局部的な応力集中が回避されるとともに、工具刃先の形状が転写される被削材仕上げ面において表面粗さが低くなる。また、内部の第１硬質相の面積率に対する表面近傍の第１硬質相の面積率の割合（ａ／ｂ）が２以上になると表面がより平滑になることに加え、微粒の第１硬質相により耐摩耗性を向上させることができる。さらに硬質膜を被覆した発明品７は発明品３よりも耐摩耗性に優れることが分かる。

Claims (6)

1. 周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた少なくとも1種からなる硬質相：７０〜９７重量％と、鉄族金属の中から選ばれた少なくとも１種を主成分とする結合相：残部とからなり焼き肌面を有するサーメットであって、該硬質相は第１硬質相と第２硬質相とで構成されており、該第１硬質相は芯部と芯部を取り囲む厚さ１０〜１００ｎｍの周辺部とで構成され、該第２硬質相は周辺部のみで構成され、該芯部は炭窒化チタンからなり、該周辺部はチタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体からなり、該第1硬質相の平均粒径は０．１〜０．８μｍおよび該第２硬質相の平均粒径は０．８〜５．０μｍであり、該焼き肌面の粗さ曲線の最大高さ粗さＲｚは１．２μｍ以下であるサーメット。
2. 前記第２硬質相の一部または全部を、炭窒化チタンの芯部とチタン以外の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の中から選ばれた少なくとも１種とチタンとの複合炭窒化物固溶体でなる厚さ０．５〜３．０μｍの周辺部とからなる平均粒径０．８〜５．０μｍの第３硬質相によって置換し、該サーメットの断面における該第３硬質相の平均面積率は硬質相全体に対して３０面積％以下（０を除く）である請求項１に記載のサーメット。
3. 前記サーメットの断面における焼き肌面から深さ方向に５μｍまでの前記第１硬質相の平均面積率をａ（面積％）と表し、該焼き肌面より深さ方向に５μｍを超えた内部の前記第１硬質相の平均面積率をｂ（面積％）と表したとき、２≦（ａ／ｂ）を満たす請求項１または２に記載のサーメット。
4. 前記サーメットの表面に硬質膜を被覆した請求項１〜３のいずれか１項に記載の被覆サーメット。
5. サーメットの製造方法において、（Ａ）平均粒径０．１〜１．０μｍの炭窒化チタン粉末を３５〜９２重量％と、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた少なくとも１種の粉末を５〜４０重量％と、鉄族金属の中から選ばれた少なくとも1種の粉末を３〜３０重量％とからなり合計で１００重量％となる混合物を得る工程と、（Ｂ）次いで該混合物を１２００〜１３００℃の範囲の所定の保持温度で脱窒雰囲気にて保持する保持工程と、（Ｃ）次いで該混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度まで圧力１３３〜１３３００Ｐａの窒素雰囲気にて昇温する昇温工程と、（Ｄ）次いで該混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度で圧力１３３〜１３３００Ｐａの窒素雰囲気にて所定時間保持する焼結工程と、（Ｅ）次いで該混合物を１４５０〜１５５０℃の範囲の焼結温度から１０００℃までを３０℃／ｍｉｎ以上の冷却速度で６６５００〜５３２×１０⁶Ｐａの不活性ガス雰囲気中で冷却する工程と、を含むサーメットの製造方法。
6. 請求項５に記載の方法で得られたサーメットの表面に硬質膜を被覆する被覆サーメットの製造方法。