JP2674243B2 - 耐摩耗性に優れた切削工具用高靭性サーメット - Google Patents
耐摩耗性に優れた切削工具用高靭性サーメットInfo
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- JP2674243B2 JP2674243B2 JP1306885A JP30688589A JP2674243B2 JP 2674243 B2 JP2674243 B2 JP 2674243B2 JP 1306885 A JP1306885 A JP 1306885A JP 30688589 A JP30688589 A JP 30688589A JP 2674243 B2 JP2674243 B2 JP 2674243B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、切削工具として靭性および特に優れた耐
摩耗性を有し、高速断続切削に用いても長期にわたって
優れた性能を発揮するサーメットに関するものである。
摩耗性を有し、高速断続切削に用いても長期にわたって
優れた性能を発揮するサーメットに関するものである。
〔従来の技術〕 一般に、TiCN基サーメットは、優れた耐摩耗性を有す
るものの靭性が十分でなく、その実用領域は比較的軽切
削のごく限られた範囲であったが、その後、靭性を向上
させるべく種々の研究がなされ、 NiとAl、またはNiとCoとAlからなる結合相、並びに、
TiN、およびTiとTiを除く周期律表4a,5a,6a族遷移金属
のうち１種または２種以上の固溶体炭窒化物の２相組織
を硬質分散相としたサーメットが提供されている（特公
昭63−39649号公報）。
るものの靭性が十分でなく、その実用領域は比較的軽切
削のごく限られた範囲であったが、その後、靭性を向上
させるべく種々の研究がなされ、 NiとAl、またはNiとCoとAlからなる結合相、並びに、
TiN、およびTiとTiを除く周期律表4a,5a,6a族遷移金属
のうち１種または２種以上の固溶体炭窒化物の２相組織
を硬質分散相としたサーメットが提供されている（特公
昭63−39649号公報）。
上記公知のサーメットは、サーメットの靭性を向上さ
せるために、TiN添加量を比較的多くし、かつ焼結雰囲
気を減圧N2中で行なうことでTiN相を残留させたもので
ある。
せるために、TiN添加量を比較的多くし、かつ焼結雰囲
気を減圧N2中で行なうことでTiN相を残留させたもので
ある。
かかる減圧N2中で焼結することによって、靭性に優れ
たTiNが比較的多く残留するために、サーメットの靭性
は大幅に改良されたが、耐摩耗性が十分でなく、そのた
め高速切削において満足する寿命が得られないという問
題点があった。
たTiNが比較的多く残留するために、サーメットの靭性
は大幅に改良されたが、耐摩耗性が十分でなく、そのた
め高速切削において満足する寿命が得られないという問
題点があった。
そこで、本発明者等は、上記公知のサーメットの靭性
を損うことなく耐摩耗性を一層向上させるべく研究を行
なった結果、 上記公知の方法で製造されたサーメットは、N2中で焼
結するために、焼結中に窒化され、TiおよびTiを除く周
期律表4a,5a,6a族遷移金属のうち１種または２種以上の
固溶体炭窒化物〔以下、TiXMY（CxNy）と記す。但し、
Ｍは、Tiを除く周期律表4a,5a,6a族遷移金属のうち１種
または２種以上を示し、ＸおよびＹはそれぞれTiおよび
Ｍの原子比、ｘおよびＹはそれぞれＣおよびＮの原子比
であって、Ｘ＋Ｙ＝1,x＋ｙ＝１である〕のＮ量が多く
なり、TiXMY（CxNy）のy/x＋ｙの値が0.3を超えるよう
になるため、上記TiXMY（CxNy）の硬さが低下し、耐摩
耗性が低下する。したがって上記サーメットの素地中に
存在するTiXMY（CxNy）におけるＣおよびＮを、原子比
で、 とすることにより靭性を損なうことなく耐摩耗性を向上
させることができる。
を損うことなく耐摩耗性を一層向上させるべく研究を行
なった結果、 上記公知の方法で製造されたサーメットは、N2中で焼
結するために、焼結中に窒化され、TiおよびTiを除く周
期律表4a,5a,6a族遷移金属のうち１種または２種以上の
固溶体炭窒化物〔以下、TiXMY（CxNy）と記す。但し、
Ｍは、Tiを除く周期律表4a,5a,6a族遷移金属のうち１種
または２種以上を示し、ＸおよびＹはそれぞれTiおよび
Ｍの原子比、ｘおよびＹはそれぞれＣおよびＮの原子比
であって、Ｘ＋Ｙ＝1,x＋ｙ＝１である〕のＮ量が多く
なり、TiXMY（CxNy）のy/x＋ｙの値が0.3を超えるよう
になるため、上記TiXMY（CxNy）の硬さが低下し、耐摩
耗性が低下する。したがって上記サーメットの素地中に
存在するTiXMY（CxNy）におけるＣおよびＮを、原子比
で、 とすることにより靭性を損なうことなく耐摩耗性を向上
させることができる。
という知見を得たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたもので
あって、 Fe族金属のうち１種または２種以上からなる結合相
（以下、結合相という） TiNからなる硬質分散相（以下、第１硬質分散相とい
う）、および、 TiXMY（CxNy）からなる硬質分散相（以下、第２硬質
分散相という）からなるサーメットにおいて、 上記第２硬質分散相のTiXMY（CxNy）のＣとＮが原子
比で、 である耐摩耗性に優れた切削工具用サーメットに特徴を
有するものである。
あって、 Fe族金属のうち１種または２種以上からなる結合相
（以下、結合相という） TiNからなる硬質分散相（以下、第１硬質分散相とい
う）、および、 TiXMY（CxNy）からなる硬質分散相（以下、第２硬質
分散相という）からなるサーメットにおいて、 上記第２硬質分散相のTiXMY（CxNy）のＣとＮが原子
比で、 である耐摩耗性に優れた切削工具用サーメットに特徴を
有するものである。
この発明の耐摩耗性に優れた切削工具用高靭性サーメ
ットは、原料粉末としてＮ量の少ないTiXMY（CxNy）（y
/x＋ｙ≦0.3）成分組成からなる粉末およびTiC粉末を主
原料とし、これにTiN粉末および鉄族金属粉末を添加
し、これらを通常の方法で混合、乾燥、成形したのち、
常温から少なくとも液相出現温度以上まで真空にて昇温
し、その後、続いてArなどの不活性ガスの加圧下で焼結
を行なうことによって製造することができる。
ットは、原料粉末としてＮ量の少ないTiXMY（CxNy）（y
/x＋ｙ≦0.3）成分組成からなる粉末およびTiC粉末を主
原料とし、これにTiN粉末および鉄族金属粉末を添加
し、これらを通常の方法で混合、乾燥、成形したのち、
常温から少なくとも液相出現温度以上まで真空にて昇温
し、その後、続いてArなどの不活性ガスの加圧下で焼結
を行なうことによって製造することができる。
つぎに、各数値の限定理由について説明する。
（ａ） 結合相 この発明のサーメットにおける結合相は、Fe族金属の
うち１種または２種以上の成分組成の原料粉末から形成
されるが、その含有量が４容量％未満となると、焼結が
十分に進まず、サーメットの強度が著しく低下し、一
方、20容量％を越えると耐摩耗性および耐塑性変形相が
低下することから、結合相の含有量は４〜20容量％とす
るのが好ましい。
うち１種または２種以上の成分組成の原料粉末から形成
されるが、その含有量が４容量％未満となると、焼結が
十分に進まず、サーメットの強度が著しく低下し、一
方、20容量％を越えると耐摩耗性および耐塑性変形相が
低下することから、結合相の含有量は４〜20容量％とす
るのが好ましい。
（ｂ） 第１硬質分散相 第１硬質分散相を構成するTiNは、サーメットの靭性
向上に著しい効果をもたらすが、その量が0.5容量％未
満となると十分な靭性が得られなくなり、一方、30容量
％を超えるとサーメットの耐摩耗性が損なわれるように
なることから0.5〜30容量％と定めた。
向上に著しい効果をもたらすが、その量が0.5容量％未
満となると十分な靭性が得られなくなり、一方、30容量
％を超えるとサーメットの耐摩耗性が損なわれるように
なることから0.5〜30容量％と定めた。
（ｃ） 第２硬質分散相およびy/x＋ｙ 第２硬質分散相を構成するTiXMY（CxNy）のＮ量の割
合を示すy/x＋ｙの値は、TiXMY（CxNy）の硬さに関係が
あり、その値が大きくなるほどTiXMY（CxNy）の硬さが
低下するようになり、サーメットの耐摩耗性も低下して
行き、y/x＋ｙの値が0.3を超えると結局所望のサーメッ
トの耐摩耗性が得られなくなることから、y/x＋ｙの値
は0.3以下とした。
合を示すy/x＋ｙの値は、TiXMY（CxNy）の硬さに関係が
あり、その値が大きくなるほどTiXMY（CxNy）の硬さが
低下するようになり、サーメットの耐摩耗性も低下して
行き、y/x＋ｙの値が0.3を超えると結局所望のサーメッ
トの耐摩耗性が得られなくなることから、y/x＋ｙの値
は0.3以下とした。
一方、TiNも原料とする関係から、微量のＮの拡散に
よる窒化は避けられないところからy/x＋ｙの値は0.01
未満とすることは不可能である。
よる窒化は避けられないところからy/x＋ｙの値は0.01
未満とすることは不可能である。
したがって、上記TiXMY（CxNy）におけるy/x＋ｙの値
は0.01〜0.3と定めた。
は0.01〜0.3と定めた。
上記y/x＋y:0.01〜0.3のTiXMY（CxNy）がサーメット
中に含まれる割合は、耐摩耗性および焼結性を考慮する
と40〜94容量％の範囲内であることが好ましい。
中に含まれる割合は、耐摩耗性および焼結性を考慮する
と40〜94容量％の範囲内であることが好ましい。
つぎに、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明
する。
する。
いずれも平均粒径:1〜２μｍの範囲内の各種原料粉末
を第１表に示される割合に配合して、配合粉末Ａ〜Ｏを
作製し、これら配合粉末Ａ〜Ｏを湿式にて混合したの
ち、乾燥し、成形して成形体とし、この成形体を、真空
度:0.05〜0.1Torrの真空中にて室温から第２表に示す焼
結温度まで昇温加熱し、上記焼結温度に達しそれ以降の
焼結保持終了（保持時間は同じく第２表に示す）までを
第２表に示すArガス圧力下で焼結するシンターHIPを行
ない、本発明サーメット１〜15を製造した。
を第１表に示される割合に配合して、配合粉末Ａ〜Ｏを
作製し、これら配合粉末Ａ〜Ｏを湿式にて混合したの
ち、乾燥し、成形して成形体とし、この成形体を、真空
度:0.05〜0.1Torrの真空中にて室温から第２表に示す焼
結温度まで昇温加熱し、上記焼結温度に達しそれ以降の
焼結保持終了（保持時間は同じく第２表に示す）までを
第２表に示すArガス圧力下で焼結するシンターHIPを行
ない、本発明サーメット１〜15を製造した。
これら本発明サーメット１〜15の組織における結合
相、TiNからなる第１硬質分散相、およびTiXMY（CxNy）
からなる第２硬質分散相の割合、並びに上記第２硬質分
散相におけるy/x＋ｙの値を測定し、さらに上記本発明
サーメット１〜15の硬さ（HRA）および抗折力を測定
し、それらの測定結果を第２表に示した。
相、TiNからなる第１硬質分散相、およびTiXMY（CxNy）
からなる第２硬質分散相の割合、並びに上記第２硬質分
散相におけるy/x＋ｙの値を測定し、さらに上記本発明
サーメット１〜15の硬さ（HRA）および抗折力を測定
し、それらの測定結果を第２表に示した。
また、これら本発明サーメット１〜15の切削性能を調
べる目的で、上記本発明サーメット１〜15よりSNP432の
スローアウェイチップを作製し、 被削材:JIS規格SNCM439（HB290）、 切削速度:230m/min、 切込み:2mm、 送り:0.3mm/rev、 切削時間:20min、 なる条件で高速連続切削試験を行ない、逃げ面摩耗幅を
測定し、その結果を第２表に示し、 さらに同じく上記SNP432のスローアウェイチップに
て、 被削材:JIS規格SNCM439（HB290）、 切削速度:140m/min、 切込み:2mm、 送り:0.3mm/rev、 切削時間:3min、 なる条件下で断続切削試験を行ない、試験切刃:10切刃
のうち欠損を生じた切刃の数を測定してそれらの結果も
第２表に示した。
べる目的で、上記本発明サーメット１〜15よりSNP432の
スローアウェイチップを作製し、 被削材:JIS規格SNCM439（HB290）、 切削速度:230m/min、 切込み:2mm、 送り:0.3mm/rev、 切削時間:20min、 なる条件で高速連続切削試験を行ない、逃げ面摩耗幅を
測定し、その結果を第２表に示し、 さらに同じく上記SNP432のスローアウェイチップに
て、 被削材:JIS規格SNCM439（HB290）、 切削速度:140m/min、 切込み:2mm、 送り:0.3mm/rev、 切削時間:3min、 なる条件下で断続切削試験を行ない、試験切刃:10切刃
のうち欠損を生じた切刃の数を測定してそれらの結果も
第２表に示した。
一方、比較のために、上記第１表に示した配合組成の
配合粉末Ａ〜Ｍを、上記実施例で示した方法と同じ方法
で成形したのち、真空度:0.05〜0.1Torrの真空中にて温
度:1200℃まで昇温し、その後の昇温および第３表に示
す焼結温度での保持（保持時間は同じく第３表に示す）
を同じく第３表に示すN2雰囲気中で焼結する雰囲気焼結
を行なって、従来サーメット１〜15を製造した。
配合粉末Ａ〜Ｍを、上記実施例で示した方法と同じ方法
で成形したのち、真空度:0.05〜0.1Torrの真空中にて温
度:1200℃まで昇温し、その後の昇温および第３表に示
す焼結温度での保持（保持時間は同じく第３表に示す）
を同じく第３表に示すN2雰囲気中で焼結する雰囲気焼結
を行なって、従来サーメット１〜15を製造した。
これら従来サーメット１〜15について、結合相、TiN
およびTiXMY（CxNy）の比率を測定し、さらに上記TiXMY
（CxNy）におけるy/x＋ｙの値、硬さ（HRA）および抗折
力を測定し、これら測定結果を第３表に示した。
およびTiXMY（CxNy）の比率を測定し、さらに上記TiXMY
（CxNy）におけるy/x＋ｙの値、硬さ（HRA）および抗折
力を測定し、これら測定結果を第３表に示した。
また、これら従来サーメット１〜15の切削性能を調べ
る目的で、従来サーメット１〜15よりSNP432のスローア
ウェイチップを作製し、上記実施例と全く同一条件で高
速連続切削試験および断続切削試験を行ない、それらの
結果も第３表に示した。
る目的で、従来サーメット１〜15よりSNP432のスローア
ウェイチップを作製し、上記実施例と全く同一条件で高
速連続切削試験および断続切削試験を行ない、それらの
結果も第３表に示した。
第２表および第３表の結果から、同一成分の配合粉末
を用いて作製しても、TiXMY（CxNy）におけるＣとＮがy
/x＋y:0.01〜0.3の範囲内にある本発明サーメット１〜1
5は、y/x＋ｙ＞0.3の従来サーメット１〜15とほぼ同等
の靭性を有するが、耐摩耗性が大幅に優れていることが
わかり、本発明サーメットを特に高速連続切削に用いた
場合に長期にわたって優れた性能を発揮することができ
る。
を用いて作製しても、TiXMY（CxNy）におけるＣとＮがy
/x＋y:0.01〜0.3の範囲内にある本発明サーメット１〜1
5は、y/x＋ｙ＞0.3の従来サーメット１〜15とほぼ同等
の靭性を有するが、耐摩耗性が大幅に優れていることが
わかり、本発明サーメットを特に高速連続切削に用いた
場合に長期にわたって優れた性能を発揮することができ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】Fe族金属のうち１種または２種以上からな
る結合相、 窒化チタンからなる第１硬質分散相、および TiとTiを除く周期律表4a,5a,6a族遷移金属のうち１種ま
たは２種以上の固溶体炭窒化物からなる第２硬質分散
相、 からなるサーメットにおいて、 上記第２硬質分散相における炭素と窒素は、原子比で となるように含有されていることを特徴とする耐摩耗性
に優れた切削工具用高靭性サーメット。 - 【請求項２】上記サーメットは、 Fe族金属のうち１種または２種以上からなる結合相:4〜
20容量％、 窒化チタンからなる第１硬質分散相:0.5〜40容量％、 TiとTiを除く周期律表4a,5a,6a族遷移金属のうち１種ま
たは２種以上の固溶体炭窒化物からなる第２硬質分散
相:40〜94容量％、からなるサーメットであることを特
徴とする請求項１記載の耐摩耗性に優れた切削工具用高
靭性サーメット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1306885A JP2674243B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 耐摩耗性に優れた切削工具用高靭性サーメット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1306885A JP2674243B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 耐摩耗性に優れた切削工具用高靭性サーメット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03166334A JPH03166334A (ja) | 1991-07-18 |
| JP2674243B2 true JP2674243B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=17962425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1306885A Expired - Lifetime JP2674243B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 耐摩耗性に優れた切削工具用高靭性サーメット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674243B2 (ja) |
-
1989
- 1989-11-27 JP JP1306885A patent/JP2674243B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03166334A (ja) | 1991-07-18 |
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