JP2005521790A

JP2005521790A - 超硬合金切削材料又はサーメット切削材料並びにその使用法

Info

Publication number: JP2005521790A
Application number: JP2003580582A
Authority: JP
Inventors: ヴェルナーダウプハンス; ドライヤークラウス; カッセルディーター; レンガウアーヴァルター; レーディガークラウス
Original assignee: Widia GmbH
Current assignee: Widia GmbH
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2005-07-21
Also published as: EP1488020B1; DE10213963A1; US20050115742A1; WO2003083149A1; EP1488020A1; DE50304470D1; ATE335093T1; ES2270016T3

Abstract

本発明は、クロム合金鋼の工作物を切削するための超硬合金切削材料又はサーメット切削材料であって、炭化物、窒化物及び／又は浸炭窒化物を含有する硬質材料相と、鉄、コバルト及びニッケルから成る結合剤相とを有している形式のものに関する。切削作業時に切削材料が固着するのを避けるために、結合剤相が、１０質量％〜７５質量％のＣｏと、１０質量％〜７５質量％のＮｉと、５質量％〜３０質量％のＣｒと、＞２０質量％〜６０質量％のＦｅとを含有しており、この場合、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ及びＦｅの合計が、１００質量％を越えないように提案されている。

Description

本発明は、例えばオーステナイト、Ｎｉ基合金、ステライト又は鋼等のクロムを含有する金属工作物を切削加工するための超硬合金切削材料又はサーメット切削材料であって、炭化物、窒化物及び／又は浸炭窒化物を含有する硬質材料相と、鉄、コバルト及びニッケルから成る３〜２５質量％の結合剤相とを有している形式のものに関する。

本発明はさらに金属材料を切削加工するための超硬合金切削材料又はサーメット切削材料の使用法に関するものである。

サーメット等の超硬合金において結合剤は、焼結温度で硬質材料相と同じ重量を有していて、硬質材料相を濡らすことができる液状相を形成するために用いられる。このような液状の結合剤相は、焼結温度での硬質材料相のための高い溶解度を有するべきであり、しかも冷却時に再び同じ液状相が析出されるものでなければならない。結合剤相の吸収若しくは分解を生ぜしめる、結合剤相と硬質材料相との反応は、できるだけ行われないようにしなければならない。さらにまた結合剤相は、結合剤が超硬合金体又はサーメット体のできるだけ硬質で粘性の強い結合を生ぜしめるように、使用目的及びこの場合に発生する温度に相応するような機械的特性を有していなければならない。

また、超硬合金の耐腐食性を高めるために、結合剤として約８〜１８％のニッケルを含有するＣｒ_３Ｃ_２を用いることも公知である。

特にオーステナイト鋼等の鋼を旋削、フライス切削又は穿孔する切削作業において、超硬合金製又はサーメット製の切削材料と鋼製の工作物との固着発生がしばしば見られる。その結果、切削工具が強く摩耗され、工作物の作業品質が低下するので、これは不都合である。

本発明の課題は、以上のような欠点を取り除くことができる切削材料及び方法を提供することである。

本発明によれば、超硬金属製又はサーメット製の切削材料が、１０質量％〜７５質量％のＣｏと、１０質量％〜７５質量％のＮｉと、５質量％〜３０質量％のＣｒと、＞２０質量％〜６０質量％のＦｅとを含有しており、この場合、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ及びＦｅの合計が、１００質量％を越えないようにした。

この切削材料の実施態様は、従属請求項２〜５に記載されている。

結合剤相は付加的に、それぞれ５質量％までのＶ，Ｍｏ及び／又はＡｌ，最大溶解度までのＴｉ，Ｗ，Ｔａ／Ｎｂ，Ｚｒ及び／又はＨｆ並びに１５質量％までのＭｎを含有している。さらにまた、結合剤には、最大溶解度までの酸素、窒素及び／又はＢｏｒ（ホウ素）が含有されている。切削材料内の炭素含有量は、η相及びＣ多孔性が存在しないように、調整されている。有利な形式で結合剤相は六方晶成分を有している。

本発明による基本的な考え方の超硬金属体又はサーメット体によれば、処理しようとする金属と切削材料との間、即ち工作物と工具との間で、Ｃｒ含有量に基づいて合金成分の集中の差が全くないか又はこの差ができるだけ小さい。これによって一方では、超硬金属切削材料又はサーメット切削材料より成るコバルトの相互拡散が最小化され、他方では切削時の鋼の合金元素が最小化される。このために、切削材料の結合剤は、鉄、ニッケル及びコバルト以外にクロムを含有するべきであり、この場合、結合剤相の少なくとも１０％、最大で７５％の含有量のために、ニッケルとコバルトの良好な濡れ性が必要である。国際公開第９９／１０５４９号明細書により公知な、４０〜９０質量％のコバルト、少なくとも４重量％の残留鉄及びニッケルしかしながら３６重量％以下のニッケル若しくは鉄を有する（この場合、Ｎｉ／Ｆｅの比は１．５：１〜１：１．５の間でなければならない）Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ結合剤とは異なり、本発明による切削材料においては結合剤内に強制的にＣｒが含有されている。六方晶構造を有するコバルト結合剤相とは異なり、本発明による結合剤においては、ｆｃｃ構造が形成される。勿論、切削材料の固着傾向は、結合剤内に有効なＣｒ含有量が含まれている場合にだけ避けられる。

鋼に含有された金属と炭素との間の反応及び相互作用のメカニズムは非常に複雑であるにも拘わらず、切削材料によってＣｒを含有する金属工作物を切削する場合、切削材料の結合剤相のＣｒ成分が工作物のＣｒ成分とほぼ同じである場合に最適な結果が得られることが分かった。

Claims

クロム合金鋼の工作物を切削するための超硬合金切削材料又はサーメット切削材料であって、炭化物、窒化物及び／又は浸炭窒化物を含有する硬質材料相と、鉄、コバルト及びニッケルから成る結合剤相とを有している形式のものにおいて、
結合剤相が、１０質量％〜７５質量％のＣｏと、１０質量％〜７５質量％のＮｉと、５質量％〜３０質量％のＣｒと、＞２０質量％〜６０質量％のＦｅとを含有しており、この場合、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ及びＦｅの合計が、１００質量％を越えないことを特徴とする、超硬合金切削材料又はサーメット切削材料。
結合剤相が付加的に、それぞれ５質量％までのＶ，Ｍｏ及び／又はＡｌ，最大溶解度までのＴｉ，Ｗ，Ｔａ／Ｎｂ及び／又は１５質量％までのＭｎを含有している、請求項１記載の超硬合金切削材料又はサーメット切削材料。
結合剤に、最大溶解度までのＯ，Ｎ及び／又はＢが含有されている、請求項１又は２記載の超硬合金切削材料又はサーメット切削材料。
η相及びＣ多孔性が存在しないように、切削材料内のＣ含有量が調整されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の超硬合金切削材料又はサーメット切削材料。
結合剤相が、六方晶成分を含有していない、請求項１から４までのいずれか１項記載の超硬合金切削材料又はサーメット切削材料。
請求項１から５までのいずれか１項記載の超硬質合金切削材料又はサーメット切削材料の使用法において、鋼工作物有利にはＣｒ含有合金より成る工作物を切削加工するために使用することを特徴とする、超硬合金切削材料又はサーメット切削材料の使用法。
請求項１から５までのいずれか１項記載の切削材料を、クロム含有金属材料を切削加工するために使用する使用法において、切削材料の結合剤相のクロム成分が、工作物の鋼合金のクロム成分よりも多くないことを特徴とする、超硬合金切削材料又はサーメット切削材料の使用法。