JP2596429B2 - 超硬合金 - Google Patents
超硬合金Info
- Publication number
- JP2596429B2 JP2596429B2 JP62237740A JP23774087A JP2596429B2 JP 2596429 B2 JP2596429 B2 JP 2596429B2 JP 62237740 A JP62237740 A JP 62237740A JP 23774087 A JP23774087 A JP 23774087A JP 2596429 B2 JP2596429 B2 JP 2596429B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- cemented carbide
- type crystal
- hard
- toughness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔利用分野〕 本発明は超硬合金に関し、より詳細には靭性に優れ被
覆超硬合金工具の母材用として有用な超硬合金に関す
る。
覆超硬合金工具の母材用として有用な超硬合金に関す
る。
近年、切削工具として超硬合金あるいは超硬合金上に
TiC,TiN,Al2O3等の硬質膜を被覆した被覆超硬合金が注
目されている。
TiC,TiN,Al2O3等の硬質膜を被覆した被覆超硬合金が注
目されている。
通常、この超硬合金はWC相をCo等の鉄族金属によって
結合したものや、WC相と周期律表第4a,5a及び6a族元素
の炭化物、窒化物、炭窒化物等によって構成される、所
謂B1型結晶相とから成る硬質相を鉄族金属で結合したも
のが知られている。これらのうち、後者はWC相の強靭性
とB1型結晶相の高硬度、耐摩耗性を合わせ持つものとし
て特に広く用いられる。硬質相の組成、即ちWC相とB1型
結晶相との割合は強靭性と耐摩耗性との兼ね合いによっ
て決定される。
結合したものや、WC相と周期律表第4a,5a及び6a族元素
の炭化物、窒化物、炭窒化物等によって構成される、所
謂B1型結晶相とから成る硬質相を鉄族金属で結合したも
のが知られている。これらのうち、後者はWC相の強靭性
とB1型結晶相の高硬度、耐摩耗性を合わせ持つものとし
て特に広く用いられる。硬質相の組成、即ちWC相とB1型
結晶相との割合は強靭性と耐摩耗性との兼ね合いによっ
て決定される。
ところが、超硬合金に硬質膜を設ける場合、超硬合金
母材に要求される特性は、母材自体が被削材との直接の
接触がないことから、強靭性であることが要求される。
母材に要求される特性は、母材自体が被削材との直接の
接触がないことから、強靭性であることが要求される。
母材において強靭性を付与するためにはWC相の量を増
すことが考えられるが、例えばWC−Co系の単純な組成で
は、切削時において刃先の塑性変形が大きいという問題
が生じる。よって、WC相−B1型結晶相−結合金属系の組
成における靭性の向上が望まれるが、従来は不十分であ
った。
すことが考えられるが、例えばWC−Co系の単純な組成で
は、切削時において刃先の塑性変形が大きいという問題
が生じる。よって、WC相−B1型結晶相−結合金属系の組
成における靭性の向上が望まれるが、従来は不十分であ
った。
本発明者は、超硬合金の靭性が硬質相のWC相およびB1
型結晶相の結晶粒子と大きな関係にあることに着目して
研究を重ねた結果、B1型結晶相の平均粒子径を1.0乃至
3.0μｍの範囲に設定し、WC相の30乃至70％がB1型結晶
相の平均粒子径より小さくなるように設定された超硬合
金が優れた靭性を示し、この超硬合金を母材として硬質
膜を設けた被覆超硬合金を工具として用いると、耐塑性
変形性を損なうことなく、工具刃先の耐欠損性が顕著に
改善され、工具の長寿命化が達成できるということを知
見した。
型結晶相の結晶粒子と大きな関係にあることに着目して
研究を重ねた結果、B1型結晶相の平均粒子径を1.0乃至
3.0μｍの範囲に設定し、WC相の30乃至70％がB1型結晶
相の平均粒子径より小さくなるように設定された超硬合
金が優れた靭性を示し、この超硬合金を母材として硬質
膜を設けた被覆超硬合金を工具として用いると、耐塑性
変形性を損なうことなく、工具刃先の耐欠損性が顕著に
改善され、工具の長寿命化が達成できるということを知
見した。
以下、本発明を更に詳述する。
本発明の超硬合金は組成上、WC相とB1型結晶相から成
る硬質相と、鉄族金属から成る結合相から構成される。
硬質相のB1型結晶相は周期律表第4a,5aおよび6a族金属
の炭化物、窒化物炭窒化物から選択される１種または２
種以上を主体として成るものである。WC相、B1型結晶相
は結晶組成上、ほぼ独立して存在する。本発明によれ
ば、まずB1型結晶粒子の平均粒子径が1.0乃至3.0μｍの
範囲にあることが重要であり、この平均粒子径が1.0μ
ｍより小さいと、耐塑性変形性は増大するが靭性が低下
する。30μｍより大きいと靭性および耐塑性変形性が損
なわれる。
る硬質相と、鉄族金属から成る結合相から構成される。
硬質相のB1型結晶相は周期律表第4a,5aおよび6a族金属
の炭化物、窒化物炭窒化物から選択される１種または２
種以上を主体として成るものである。WC相、B1型結晶相
は結晶組成上、ほぼ独立して存在する。本発明によれ
ば、まずB1型結晶粒子の平均粒子径が1.0乃至3.0μｍの
範囲にあることが重要であり、この平均粒子径が1.0μ
ｍより小さいと、耐塑性変形性は増大するが靭性が低下
する。30μｍより大きいと靭性および耐塑性変形性が損
なわれる。
さらに本発明によれば、WC相の全結晶粒子のうち30乃
至70％が前記B1型結晶相の平均粒子径より小さい結晶粒
子径から成ることが重要であって、この範囲を逸脱する
といずれも靭性が不十分となり、耐欠損性において満足
する結果が得られない。
至70％が前記B1型結晶相の平均粒子径より小さい結晶粒
子径から成ることが重要であって、この範囲を逸脱する
といずれも靭性が不十分となり、耐欠損性において満足
する結果が得られない。
硬質相中のB1型結晶相は硬質相全体に対し５〜15重量
％、特に７〜12重量％の割合で含有されることが望まし
く、５重量％を下回ると刃先の耐塑性変形性が悪くな
り、15重量％を超えると刃先の耐塑性変形は増大する
が、靭性が低下する。
％、特に７〜12重量％の割合で含有されることが望まし
く、５重量％を下回ると刃先の耐塑性変形性が悪くな
り、15重量％を超えると刃先の耐塑性変形は増大する
が、靭性が低下する。
一方、硬質相と結合相は硬質相が90乃至95重量％、結
合相が５乃至10重量％から成り、他に遊離炭素、0.1重
量％以下、酸素１重量％以下、窒素１重量％以下が望ま
れる。
合相が５乃至10重量％から成り、他に遊離炭素、0.1重
量％以下、酸素１重量％以下、窒素１重量％以下が望ま
れる。
上記の超硬合金を母材として被覆される硬質膜として
はAl2O3等の酸化物の他、周期律表第4a,5a,6a族金属の
炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸窒化物あるいはダイヤ
モンド膜等が選択される。設けられる硬質膜の厚みは５
〜20μｍが望ましく、５μｍを下回ると硬質膜が有する
耐摩耗性が発揮されず、20μｍを超えると母材の靭性が
損なわれ、耐欠損性が低下する。
はAl2O3等の酸化物の他、周期律表第4a,5a,6a族金属の
炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸窒化物あるいはダイヤ
モンド膜等が選択される。設けられる硬質膜の厚みは５
〜20μｍが望ましく、５μｍを下回ると硬質膜が有する
耐摩耗性が発揮されず、20μｍを超えると母材の靭性が
損なわれ、耐欠損性が低下する。
本発明の超硬合金の製造にあたってはWC粉末、周期律
表第4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物から選
ばれる１種または２種以上の粉末、および鉄族金属粉末
を前述した量比になるように秤量後、混合粉砕し、これ
を公知の手段で成形後、焼成を行う。
表第4a,5a,6a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物から選
ばれる１種または２種以上の粉末、および鉄族金属粉末
を前述した量比になるように秤量後、混合粉砕し、これ
を公知の手段で成形後、焼成を行う。
焼成は真空中で焼成温度1400乃至1550℃で行う。
本発明における特徴である硬質相の結晶粒子径の制御
は、原料粉末の粒径の制御によって行うことができ、B1
型結晶を構成する粉末の平均粒子径対し、WC粉末の粒度
分布を調整すればよい。
は、原料粉末の粒径の制御によって行うことができ、B1
型結晶を構成する粉末の平均粒子径対し、WC粉末の粒度
分布を調整すればよい。
尚、被覆超硬合金を得る場合は公知の薄膜形成手段、
例えば特公昭52−13201号公報に開示の化学気相成長法
によって前述した化合物を単層あるいは複層で設ければ
良い。
例えば特公昭52−13201号公報に開示の化学気相成長法
によって前述した化合物を単層あるいは複層で設ければ
良い。
以下、本発明を次の例で説明する。
実施例 WC粉末83.3wt％,TiC粉末5wt％,NbC粉末2.5wt％,TaC粉
末3.8wt％およびCo粉末5.5wt％を混合粉砕後、CNMG432
形状に成形して、真空（0.5Torr以下）で、1500℃で１
時間焼成した。尚、出発原料のWC粉末の粒度およびその
粉砕時間を変化させて、WC相、B1型結晶相の結晶粒子の
異なるサンプルを作製した。各サンプルの平均結晶粒径
およびWC相割合は鏡面の電子顕微鏡写真から求めた。得
られた各サンプルに対し、プラズマCVD法によってTiC5
μｍ、TiN2μｍ、Al2O33μｍを順次設けた。なお、個々
のサンプルについて20コ〜50コ作成し次の切削テストを
行った。
末3.8wt％およびCo粉末5.5wt％を混合粉砕後、CNMG432
形状に成形して、真空（0.5Torr以下）で、1500℃で１
時間焼成した。尚、出発原料のWC粉末の粒度およびその
粉砕時間を変化させて、WC相、B1型結晶相の結晶粒子の
異なるサンプルを作製した。各サンプルの平均結晶粒径
およびWC相割合は鏡面の電子顕微鏡写真から求めた。得
られた各サンプルに対し、プラズマCVD法によってTiC5
μｍ、TiN2μｍ、Al2O33μｍを順次設けた。なお、個々
のサンプルについて20コ〜50コ作成し次の切削テストを
行った。
切削条件 １ 被切削 S45C（４本溝入り） 速度 100m/min 送り 0.4mm/rev 切込み 2mm 衝撃回数 約300回 切削テスト後、刃先が欠損したものの数を調べ、その
割合を求め、欠損率とした。結果は第１表に示す。
割合を求め、欠損率とした。結果は第１表に示す。
切削条件 ２ 被切削 SCM435 速度 200m/min 送り 0.3mm/rev 切込み 2mm 時間 15分 テスト後の刃先のフランク摩耗量を調べた。結果は第
１表に示す。
１表に示す。
〔発明の効果〕 以上詳述した通り、本発明の超硬合金は硬質相を形成
するWC相とB1型結晶相の各々の結晶粒子の粒度分布にお
いてWC相の結晶粒子をB1型結晶粒子とほぼ同じかそれよ
り小さい微細な結晶粒子として存在させることにより靭
性が高められこの超硬合金を母材として硬質膜を形成
し、これを切削工具として用いた場合、耐摩耗性および
耐塑性変形性を損なうことなく耐欠損性を顕著に向上さ
せることができ、それにより切削工具の長寿命化が達成
できる。
するWC相とB1型結晶相の各々の結晶粒子の粒度分布にお
いてWC相の結晶粒子をB1型結晶粒子とほぼ同じかそれよ
り小さい微細な結晶粒子として存在させることにより靭
性が高められこの超硬合金を母材として硬質膜を形成
し、これを切削工具として用いた場合、耐摩耗性および
耐塑性変形性を損なうことなく耐欠損性を顕著に向上さ
せることができ、それにより切削工具の長寿命化が達成
できる。
Claims (1)
- 【請求項１】WC相とB1型結晶相から成る硬質相90乃至97
重量％と、残部が鉄族金属の結合相から構成される超硬
合金において、前記B1型結晶相の平均粒子径が1.0乃至
3.0μｍの範囲にあり且つ総WC相のうち30乃至70重量％
が前記B1型結晶相の平均粒子径より小さい結晶径から成
ることを特徴とする超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62237740A JP2596429B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | 超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62237740A JP2596429B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | 超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6479340A JPS6479340A (en) | 1989-03-24 |
| JP2596429B2 true JP2596429B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=17019771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62237740A Expired - Lifetime JP2596429B2 (ja) | 1987-09-22 | 1987-09-22 | 超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596429B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9101385D0 (sv) * | 1991-05-07 | 1991-05-07 | Sandvik Ab | Sintrad karbonitridlegering med styrd korn- storlek |
| WO2012153858A1 (ja) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | 株式会社タンガロイ | 超硬合金および被覆超硬合金 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6159391A (ja) * | 1984-08-30 | 1986-03-26 | 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 | 静止画移動回路 |
-
1987
- 1987-09-22 JP JP62237740A patent/JP2596429B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6479340A (en) | 1989-03-24 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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