JP2021155778A - Ｗｃ基超硬合金製切削工具および表面被覆ｗｃ基超硬合金製切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】高負荷下における合金鋼等の断続切削条件下においても、すぐれた耐摩耗性と耐欠損性を兼ね備えたＷＣ基超硬工具および表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具の提供。【解決手段】前記ＷＣ基超硬合金は、Ｃｏ：５．０〜１４．０質量％と、Ｃｒ３Ｃ２：０．０〜０．９８質量％と、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ及びＺｒＣのうちから選ばれる１種以上を合計量にて０．１〜９．０質量％とを含有し、残部はＷＣ及び不可避不純物であり、Ｃｒ３Ｃ２の質量含有率は、Ｃｏの質量含有率の７％以下であり、ＷＣ粒界から０．１μｍ以上離れたＷＣ粒内の平均ナノインデンテーション硬さが２００ｍｇｆの荷重時に２５ＧＰａ以上であり、ＷＣ平均粒径が０．５〜４．０μｍであるＷＣ基超硬合金製切削工具および表面被覆ＷＣ基超硬合金切削工具。【選択図】図１

Description

本発明は、高負荷下における合金鋼等の断続切削条件下においても、すぐれた耐摩耗性と耐欠損性を兼ね備えたＷＣ基超硬合金製切削工具（「ＷＣ基超硬工具」ともいう）および表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具に関する。

ＷＣ基超硬合金は硬さが高く、また、靱性を備えることから、これを基体とするＷＣ基超硬工具は、すぐれた耐摩耗性を発揮し、また、長期の使用にわたって長寿命を有する切削工具として知られている。
しかし、近年、被削材の種類、切削加工条件等に応じて、ＷＣ基超硬工具の切削性能、工具寿命をより一段と向上させるべく、各種の提案がなされている。

例えば、特許文献１では、重量％でＣｏ含有量が１６〜３０％、および、Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂの一種以上を０．４〜１．５％含有し、残部がＷＣ及び不可避不純物からなり、該ＷＣの平均粒径は０．８μｍ以下であるＷＣ基超硬合金部材であって、ＥＰＭＡ装置を用いた際の前記超硬合金部材の組成の線分析によって求めたＣｏの最小濃度分散値ＣＲａｖを０．２５以上とすることにより、Ｃｏの均一な分散分布を得て、優れた靭性と強度を実現し、耐欠損性にすぐれた翼根溝加工カッタを提供することが提案されている。

また、特許文献２では、ＷＣ粒子を主体とする硬質相とＣｏを主体とする結合相とを備える超硬合金において、硬質相ではＷＣ粒子にＣｒを固溶させ、前記ＷＣ粒子の平均粒径が０．５μｍ以下であり、Ｘ線吸収分光法によるＣｒ原子の局所構造において、Ｃｒ原子がＷ原子と結合し、かつ、Ｃｒ原子から３００ｐｍ以内の距離に存在するＣｒ原子の数とＣｏ原子の数との和に対するＣｒ原子から３００ｐｍ以内の距離に存在するＷ原子の数の比を０．３以上とすることにより、靭性および強度にすぐれ、耐欠損性および耐折損性にすぐれる超硬合金が得られ、該超硬合金からなるマイクロドリルを提供することが提案されている。

また、非特許文献１では、ＷＣ粒子のナノインデンテーション硬さがＷＣ方位により異なり、Ｂａｓａｌ面の方がＰｒｉｓｍａｔｉｃ面より高い硬度を示すことが述べられているが、切削性能との関連は指し示されていない。

特開２００９−１６７５０４号公報 特開２０１２−１６２７５３号公報

Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｖｏｌｕｍｅ ３３、Ｉｓｓｕｅ １２、Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１３、Ｐａｇｅｓ ２２２７−２２３２

ＷＣ基超硬合金およびＷＣ基超硬合金を用いたＷＣ基超硬工具においては、耐摩耗性と耐欠損性とを両立させることが常に課題とされる。
例えば、特許文献１に記載されたＷＣ基超硬合金工具においては、Ｃｏを多く含有することにより、耐欠損性は高まるものの、耐摩耗性や耐塑性変形性において劣るため、工具寿命が短いという課題を有する。
他方、特許文献２に記載されたＷＣ超硬合金工具は、Ｃｒ原子をＷＣに固溶させ、固溶強化を図り、工具の長寿命化を図るものであるが、ＷＣとＣｒは異相を形成し、ＷとＣｒとの界面などに発生する歪みにより、ＷＣ粒に割れが生じる結果、工具寿命に至るという課題を有していた。

そこで、本発明者らは、例えば、合金鋼の高送り断続切削加工のような比較的厳しい条件下においても、すぐれた耐摩耗性と耐欠損性を兼ね備えたＷＣ基超硬工具を提供すべく、ＷＣ基超硬合金のＷＣ粒子の形態に着目し、鋭意研究を進めたところ、次のような知見を得た。

すなわち、本発明者らは、ＷＣ基超硬合金工具において、ＷＣ基超硬合金中におけるＷＣ粒の硬度を高めることにより、超硬合金の靭性を高める、すなわち、ＷＣ粒に対し、亀裂が進展してきた場合において、ＷＣ粒の硬度を高めることにより、亀裂がＷＣ粒を回避し、ＷＣ粒を回り込むような進路を経て通過する、高強度高靭性の超硬合金組織とすることにより、合金鋼の高送り断続切削加工のような比較的厳しい切削条件下においても、ＷＣ粒子の耐塑性変形性の向上によって、工具の刃先の変形が抑制されるとともに、ＷＣ粒子中の亀裂の進展が抑制される結果、チッピング等の異常損傷の発生も回避でき、工具の長寿命化を達成できるものである。

本発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１）ＷＣ基超硬合金を基体とするＷＣ基超硬合金製切削工具において、
（ａ）前記ＷＣ基超硬合金の成分組成は、Ｃｏ：５．０〜１４．０質量％、Ｃｒ_３Ｃ_２：０．０〜０．９８質量％、残部はＷＣおよび不可避的不純物とからなり、Ｃｒ_３Ｃ_２の質量含有率は、Ｃｏの質量含有率の７％を上限とし、
（ｂ）ＷＣ粒界からＷＣ粒内に向かって０．１μｍ以上離れたＷＣ粒内において、荷重２００ｍｇｆでのナノインデンテーション測定による平均ナノインデンテーション硬さが、平均２５ＧＰａ以上であり、
（ｃ）ＷＣ平均粒径が０．５〜４．０μｍであることを特徴とするＷＣ基超硬合金製
切削工具。
（２）前記ＷＣ基超硬合金は、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ及びＺｒＣのうちから選ばれる少なくとも１種以上を合計量にて０．１〜９．０質量％にて含有することを特徴とする（１）に記載されたＷＣ基超硬合金製切削工具。
（３）（１）または（２）に記載のＷＣ基超硬合金製切削工具の少なくとも切れ刃には、硬質被覆層が形成されていることを特徴とする表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具。」
なお、前記（１）〜（３）におけるＣｒ_３Ｃ_２、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ、および、ＺｒＣの含有量は、ＷＣ基超硬合金の断面について測定したＣｒ量、Ｔａ量、Ｎｂ量、Ｔｉ量、Ｚｒ量を、いずれも炭化物換算した数値である。
また、本明細書中において、数値範囲を示す際に用いる「〜」は、その数値の下限および上限を含むことを意味する。

本発明のＷＣ基超硬工具および表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具は、その基体を構成
するＷＣ基超硬合金の成分として、Ｃｏと、Ｃｒ_３Ｃ_２、および／または、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣおよびＺｒＣのいずれか一つ以上とを特定の組成範囲にて含有するとともに、ＷＣ粒自体の硬度が高く、亀裂に対する抵抗力が強いため、亀裂が発生した場合においても、亀裂はＷＣ粒子内を進展することなく、ＷＣ粒子を回り込むように進展した後、Ｃｏ相内を進むため、靭性を向上させることができ、長時間に亘って欠損のない、正常摩耗を維持する工具を提供することができる。

本発明例におけるＷＣ粒の亀裂進展イメージ図 比較例におけるＷＣ粒の亀裂進展イメージ図

以下、本発明について詳細に説明する。

（１）ＷＣ基超硬合金の成分組成
＜Ｃｏ含有量＞
Ｃｏは、ＷＣ基超硬合金の主たる結合相形成成分として含有させるが、Ｃｏ含有量が５．０質量％未満では十分な靱性を保持することはできず、一方、Ｃｏ含有量が１４．０質量％を超えると急激に軟化し、切削工具として必要とされる所望の硬さが得られず、変形および摩耗進行が顕著となることから、ＷＣ基超硬合金中のＣｏ含有量を５．０〜１４．０質量％と定めた。Ｃｏには、ＷやＣ、その他の不可避不純物が含まれていても良い。さらに、Ｃｒ、およびγ相成分元素であるＴａ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒの少なくとも一種を含んでいてもよい。これら元素がＣｏ中に存在するときは、Ｃｏに固溶した状態であると推定される。

＜Ｃｒ_３Ｃ_２含有量＞
Ｃｒ_３Ｃ_２は、主たる結合相を形成するＣｏ中に固溶し、Ｃｏを固溶強化することで、ＷＣ基超硬合金の強度を高めることができる。
一方、Ｃｒ_３Ｃ_２含有量が、Ｃｏ含有量の７％を超えて添加されると、靭性の低下による欠損発生のおそれがあるため、Ｃｒ_３Ｃ_２含有量は、０．０〜０．９８質量％であって、かつ、Ｃｏ含有量の７％を上限とする。

＜ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ含有量＞
本発明のＷＣ基超硬合金は、その成分として、さらに、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ及びＺｒＣのうちから選ばれる少なくとも１種以上を０．１〜９．０質量％の範囲で含有することができる。
ここで、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒはいずれもγ相成分といわれ、主たる結合相を形成するＣｏ相中に一部が固溶することで、結合相の耐熱性、高温硬さを向上させる。また、Ｃｏ相中に固溶せずに、合金中にこれらγ相成分を主とする炭化物相であるγ相（γ相成分とは別に、Ｗをさらに含んでもよい。）として存在することで、耐酸化性や耐クレーター摩耗性を高める効果を有し、かつＷＣ−ＷＣ界面に接着することで、ＷＣ−ＷＣ界面の粒界すべりを抑制するが、合計含有量が０．１質量％未満では、効果が不十分であり、９．０質量％を超えると、γ相の凝集体を形成しやすく、欠損発生の起点となる場合があるため、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ及びＺｒＣとして、少なくとも１種以上を合計量で０．１〜９．０質量％含有することが好ましい。
なお、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣに加え、前記したＣｒ_３Ｃ_２の含有量は、ＷＣ基超硬合金についてＥＰＭＡによって測定したＣｒ量、Ｔａ量、Ｎｂ量、Ｔｉ量、Ｚｒ量を、いずれも炭化物換算した数値である。

（２）ＷＣ基超硬合金焼結体組織
本発明に係るＷＣ基超硬合金の焼結体組織においては、まず、ＷＣ平均粒径（面積平均粒径）Ｄ（μｍ）を、０．５μｍ以上、４．０μｍ以下と規定することにより、粗粒ＷＣへの応力集中によるクラックの進展や、クラック進展抵抗の低い微粒ＷＣによる欠損を生じず、かつ、硬度、靭性バランスに優れたＷＣ基超硬合金焼結体組織を得ることができる。
前記ＷＣ平均粒径は、さらに１．５μｍ以上、３．０μｍ以下の範囲とすることが好ましい。
ここで、ＷＣ平均粒径Ｄとは、ＷＣ超硬合金の縦断面に対して、ＥＢＳＤ測定を行い、１視野２４μｍ×７２μｍの視野にてピクセルサイズを０．１μｍ×０．１μｍとし、かつＷＣ数が４０００個以上となるように複数視野観察し、画像解析によって、観察領域内における個々のＷＣ粒子の面積を測定し、該ＷＣ粒を同一面積の円形に近似した時の直径とともにその直径を有するＷＣ粒子が占める面積割合を算出し、各直径と面積割合を乗算した総和の値をＷＣ粒子の平均粒径という。
この時、縦断面の加工は、例えば、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ装置）等を用いる。
そして、さらに、本発明に係るＷＣ基超硬合金の焼結体組織において、発生した亀裂がＷＣ粒内を通過することなく、ＷＣ粒を回り込むように進展する組織とするためには、ＷＣ粒自体の硬さを高くし、さらに、亀裂に対する抵抗を高めることが必要である。
すなわち、本発明においては、後述するＷＣ基超硬合金の製造方法を用いてＷＣ基超硬合金組織を得て、その焼結体組織におけるＷＣ硬質相の硬度をナノインデンテーション法（ＩＳＯ １４５７７）を用いて測定したところ、押込荷重２００ｍｇｆにて測定した際のナノインデンテーション硬さの平均値が２５ＧＰａ以上、好ましくは３０ＧＰａ以上であるときには、亀裂が発生した場合であっても、亀裂はＷＣ粒内を通過することなく、ＷＣ粒を回り込むように進展するため、高負荷下における合金鋼等の断続切削能力が従来品に比較し大きく向上することを見出した。
すなわち、本発明においては、ＷＣ基超硬合金焼結体組織の全体の平均の硬さではなく、ＷＣ粒自体の個々の硬度測定を行う必要があるため、微細位置における硬度測定に適するナノインデンテーション法（ＩＳＯ １４５７７）を用いることとし、２０個のＷＣ粒について、ＷＣ粒界からＷＣ粒内に向かって０．１μｍ以上離れたＷＣ粒内位置において、押込荷重２００ｍｇｆでのナノインデンテーション硬さを測定し、その測定値の平均値が２５ＧＰａ以上であることと規定した。

（３）ＷＣ基超硬合金の製造方法
本発明において、前記特性を有するＷＣ基超硬合金は、例えば、以下の方法により作製することができる。
すなわち、まず、強固なＷＣ相を有する合金を作製するためには、市販のＷＣ粒では、転位や不純物、空孔（以下、転位等と称する。）を有しており、十分な硬度を有していないため、まず、熱処理により硬度の回復を図る。
ついで、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、さらに、必要に応じ、Ｃｒ_３Ｃ_２粉末、および／または、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＺｒＣ粉末のいずれか１種以上を加えた原料粉末を本発明の超硬合金にて規定する組成となるように配合し混合する。
混合時においては、ＷＣが粉砕されることを避けつつ、ＷＣ同士を分散させるために、長時間のメディアレス混合を実施する。
ついで、焼結は、高温真空焼結とし、１４００〜１６００℃にて、３０〜９０分実施することにより、ＷＣ相間におけるＣｏの回り込みの促進、ＷＣの粒成長および転位等除去を促し、焼結後は、真空雰囲気のまま、毎分１度以下の範囲にて後述の熱処理温度まで徐冷を行うことにより、急冷した場合に生じるＷＣとＣｏの熱膨張率の差による転位等の導入を回避し、続けて、真空雰囲気のまま、１２００〜１３００℃の温度範囲で、５時間以上の熱処理を行うことにより、ＷＣ中の転位等を除去し、本発明に係るＷＣ基超硬合金を作製する。
得られたＷＣ基超硬合金を機械加工、研削加工し、所望サイズ・形状のＷＣ基超硬工具を作製することができる。

前記工程にて作製されたＷＣ基超硬工具は、ＷＣ粒が高硬度化し、亀裂に対する抵抗力が高まり、ＷＣ粒内への直線的な亀裂の進展が回避されることにより、靭性にすぐれ、長時間にわたる耐欠損性および耐摩耗性を発揮するものである。
さらに、前記ＷＣ基超硬合金製切削工具の少なくとも切れ刃について、Ｔｉ−Ａｌ系、Ａｌ−Ｃｒ系等の炭化物、窒化物、炭窒化物あるいはＡｌ_２Ｏ_３等の硬質皮膜を、ＰＶＤ、ＣＶＤ等の成膜法により被覆形成することにより、表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具を作製することができる。
なお、表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具の作製にあたり、硬質皮膜の種類、成膜法は当業者に既に知られている膜種、成膜手法を採用すればよく、特に制限するものではない。

本発明のＷＣ基超硬合金および表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具について、以下、実施例により具体的に説明する。

（ａ）原料粉末
ＷＣ粉末の原料としては、高硬度であって転位等のないＷＣ粉末を用いる。また、市販のＷＣ粉末を用いる場合、市販のＷＣ粉末は、転位等を有し、また、十分な硬度を有していないため、例えば、１４００〜１９００℃、２〜１０時間の熱処理を行うことにより、転位等を除去し、十分な硬度を確保する。この場合、熱処理中にＷＣ粒同士のネッキングが進行するので、低温処理では比較的長時間、高温処理では比較的短時間の熱処理とし、その後、解砕処理によりネッキングを解消する。
ＷＣ粉末の原料粉末としては、平均粒径（ｄ５０）が、０．２μｍ以上、２．０μｍ以下のＷＣ粉末を用意した。表１に、本発明に係るＷＣ粉末の平均粒径（ｄ５０）および熱処理条件を示す。
また、Ｃｏ粉末、Ｃｒ_３Ｃ_２粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴｉＣ粉末、および、ＺｒＣ粉末としては、いずれも平均粒径（ｄ５０）が、１．０μｍ以上、４．０μｍ以下の範囲内のＣｏ粉末、Ｃｒ_３Ｃ_２粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴｉＣ粉末、および、ＺｒＣ粉末を準備した。
表２には、本発明に係る超硬合金について、各原料粉末の配合組成（質量％）およびＷＣ粉末種別を示す。

（ｂ）混合工程（メディアレス混合工程）および圧粉成形体の製造
ついで、（ａ）にて準備した（体積基準での）平均粒径（ｄ５０）が、０．２μｍ以上、２．０μｍ以下のＷＣ粉末と、同じく、準備した（体積基準での）平均粒径（ｄ５０）が、１．０μｍ以上、４．０μｍ以下の範囲内のＣｏ粉末、Ｃｒ_３Ｃ_２粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴｉＣ粉末、および、ＺｒＣ粉末とを混合し焼結用粉末とする。
これらの粉末の混合時には、ＷＣについて粉砕が行われることを避け、ＷＣ同士を分散させるために長時間のメディアレスのアトライター混合、例えば、回転数５０ｒｐｍ、２０時間の湿式混合を行い、乾燥後、１００ＭＰａの圧力でプレス成形し、圧粉成形体を作製した。

（ｃ）焼結工程および熱処理工程
ついで、焼結工程においては、作製された圧粉成形体に対して、１４００〜１６００℃、３０〜９０分での高温焼結を行うことにより、ＷＣ相へのＣｏの回り込みを促進させ、合わせて、ＷＣ粒の粒成長、および、ＷＣ粒の転位等の除去を行った。
また、引き続いて行う冷却工程においては、冷却速度を１．０℃／ｍｉｎ以下とする徐冷を行うことにより、急冷した場合に発生するＷＣとＣｏの熱膨張率差によるさらなる転位等の導入を回避し、引き続き、１２００〜１３００℃の固相状態において５時間以上の熱処理を行うことにより、ＷＣ中の転位等を除去し、本発明に係るＷＣ基超硬合金を作製した。
表４に、本発明に係る焼結工程における焼結条件、および、熱処理工程における冷却速度、熱処理温度、熱処理時間を示す。

（ｄ）ついで、前記ＷＣ基超硬合金を機械加工、研削加工し、ＣＮＭＧ１２０４０８−ＧＭのインサート形状の表６に示すＷＣ基超硬工具１〜９（以下、「本発明工具１〜９」という。）を作製した。

これに対し、比較のため、比較例として、ＷＣ基超硬工具１１〜１８（以下、「比較例工具１１〜１８」という。）を作製した。
具体的には、本発明例で用いたＷＣ粉末に対する熱処理を行わず、未処理のＷＣ粉末を用いて、本発明例と同様の手順、すなわち、原料粉末に対して本発明例と同条件にてメディアレス混合を行い、次いで、本発明例と同条件にて圧粉成形体を製造し、引き続き、表５に示す焼結工程、熱処理工程を経て、比較例焼結体１１〜１８を得た。
ついで、得られた比較例焼結体１１〜１８を機械加工、研削加工し、ＣＮＭＧ１２０４０８−ＧＭのインサート形状の表７に示すＷＣ基超硬工具１１〜１８（以下、「比較例工具１１〜１８」という。）を作製した。

本発明工具１〜９および比較例工具１１〜１８のＷＣ基超硬合金基体の断面について、ＥＰＭＡにより、その成分であるＣｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒの含有点を１０点測定し、その平均値を各成分の含有量とした。
なお、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒは、それぞれの炭化物に換算して含有量を算出した。表６、表７にそれぞれの平均含有量を示す。

つぎに、本発明工具１〜９及び比較例工具１１〜１８のＷＣ基超硬合金基体の断面について、後方散乱電子回折装置（以下、「ＥＢＳＤ」という。）を備えた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、得られたＷＣ粒の結晶方位マッピング像の画像解析によりＷＣ粒の面積を測定し、さらに該ＷＣ粒を同一面積の円形に近似したときの直径とともにその直径を有するＷＣ粒子が占める面積割合を算出し、各直径と面積割合を乗算した総和の値をＷＣ平均粒径（μｍ）として、それぞれ、表６、表７に示した。

つぎに、本発明工具１〜９及び比較例工具１１〜１８のＷＣ基超硬合金基体表面を研磨し、出現したＷＣ結晶粒に対し、ナノインデンテーション試験法（ＩＳＯ １４５７７）に基づき、エリオニクス社製ナノインデンター（ＥＮＴ−１１００）により、ダイヤモンド製のＢｅｒｋｏｖｉｃｈ圧子を用い、押込荷重２００ｍｇｆ、荷重保持時間１秒、除荷速度２０ｍｇｆ／秒の条件にて、ナノインデンテーション硬さの測定を行った。
ＷＣ結晶粒における測定点位置については、既に測定が行われた位置、かつ同一ＷＣ粒子上での負荷による基体表面の変質による影響を排除するため、測定点同士が２０μｍ以上離れた箇所となるようにした上で２０点以上の測定点において測定を行い、その後、ＳＥＭによる圧痕観察を行い、粒界部の影響を避けるために、ＷＣ粒界からＷＣ粒内に向かって０．１μｍ以上離れた箇所に打たれた圧痕を２０点とり、それらのナノインデンテーション硬さ値の平均値をそれぞれ、表６、表７に示した。

＜合金鋼の高送り断続切削（乾式肩削り切削加工）＞
次いで、前記本発明工具１〜９、比較例工具１１〜１８について、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、以下の高送り断続切削試験を実施した。
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０（硬さ：５８ＨＲｃ）の長さ方向４本スリット入り丸棒、
切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：０．４ｍｍ、
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間：１０分
上記高送り断続切削試験では、逃げ面摩耗幅が０．２ｍｍを超えた際に工具寿命とし、工具寿命に達するまでの切削時間、もしくは１０分切削後の逃げ面摩耗幅を測定し、切削加工試験後の切れ刃の損耗状態を観察した。
表８に、この測定結果を示す。

また、前記本発明工具１〜４、比較例工具１１〜１４の切刃表面に、表９に示す平均層厚の硬質被覆層をＰＶＤ法あるいはＣＶＤ法で被覆形成し、本発明表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以下、「本発明被覆工具」という）１〜４、比較例表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以下、「比較例被覆工具」という）１１〜１４を作製した。
上記の各被覆工具について、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、以下の高送り断続切削試験を実施した。
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０（硬さ：５８ＨＲｃ）の長さ方向４本スリット入り丸棒、
切削速度：２８０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：０．４ｍｍ、
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間：７分
上記高送り断続切削試験では、逃げ面摩耗幅が０．２ｍｍを超えた際に工具寿命とし、工具寿命に達するまでの切削時間、もしくは１０分切削後の逃げ面摩耗幅を測定し、切削加工試験後の切れ刃の損耗状態を観察した。
表１０に、切削試験の結果を示す。

表８および表１０に示される試験結果によれば、本発明工具および本発明被覆工具は、高負荷化の断続切削加工においても、欠損を発生することもなく、また、すぐれた耐摩耗性と耐欠損性を発揮することが分かる。
これに対して、比較例工具および比較例被覆工具は、耐摩耗性と耐欠損性に劣り、短時間で寿命に至った。

以上のとおり、本発明のＷＣ基超硬工具および被覆工具は、合金鋼等の高送り断続切削加工等の難削材の切削加工に供した場合、すぐれた耐摩耗性とともに、すぐれた耐欠損性を有するが、他の被削材、切削条件に適用した場合にも、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮し、工具の長寿命化が図られることが期待される。

Claims (3)

1. ＷＣ基超硬合金を基体とするＷＣ基超硬合金製切削工具において、
   （ａ）前記ＷＣ基超硬合金の成分組成は、Ｃｏ：５．０〜１４．０質量％、Ｃｒ_３Ｃ_２
   ：０．０〜０．９８質量％、残部はＷＣおよび不可避的不純物とからなり、
   Ｃｒ_３Ｃ_２の質量含有率は、Ｃｏの質量含有率の７％を上限とし、
   （ｂ）ＷＣ粒界からＷＣ粒内に向かって０．１μｍ以上離れたＷＣ粒内において、荷重２００ｍｇｆでのナノインデンテーション測定による平均ナノインデンテーション硬さが、平均２５ＧＰａ以上であり、
   （ｃ）ＷＣ平均粒径が０．５〜４．０μｍであることを特徴とするＷＣ基超硬合金製
   切削工具。
2. 前記ＷＣ基超硬合金は、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ及びＺｒＣのうちから選ばれる少なくとも１種以上を合計量にて０．１〜９．０質量％にて含有することを特徴とする請求項１に記載されたＷＣ基超硬合金製切削工具。
3. 請求項１または請求項２に記載のＷＣ基超硬合金製切削工具の少なくとも切れ刃には、硬質被覆層が形成されていることを特徴とする表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具。
   

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