JP3046178B2 - 切削工具用超硬合金 - Google Patents
切削工具用超硬合金Info
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Description
に用いられ、主としてステンレス等のNi,Coを含有
する鉄族合金の加工に用いる耐欠損性に優れた切削工具
用超硬合金に関する。
ている超硬合金は、炭化タングステンを主体とする硬質
相と、コバルト等の鉄族金属の結合相からなるWC−C
o系合金、もしくは上記WC−Co系に周期律表第4
a、5a、6a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物等を
添加した系が知られている。これらの超硬合金は、切削
工具として、主に鋳鉄や炭素鋼、ステンレス等の切削に
適用されている。
液相として存在し、高融点の炭化物、窒化物、炭窒化物
を効率よく焼結させるのに役立ち、また、脆い炭化物、
窒化物、炭窒化物焼結体に靭性を付与する、といった長
所がある。
したような超硬合金を切削工具として用いると、超硬合
金中のコバルト等の鉄族金属は本質的に被削材である鉄
系金属と親和性が良く、このため、工具摩耗が大きくな
るという問題があった。
先に被災材の溶着が生じ、それが原因でチッピング等の
刃先の劣化が加速され、工具寿命が短くなるという問題
があった。
題点について検討を重ねた結果、結合相中のタングステ
ン固溶量および炭素固溶量を制御することにより、被削
材との反応性,溶着性を改善し、結合相の脆化に起因す
る強度低下を抑えた、優れた耐摩耗性,耐欠損性を有す
る超硬合金が得られることを知見し、本発明に至った。
してコバルトを1〜15重量%、硬質相としてタングス
テンを除く周期律表第4a,5a,6a族元素の炭化
物、窒化物、炭窒化物のうち少なくとも1種を15重量
%以下の割合で含み、残部炭化タングステン及び不可避
不純物からなる超硬合金であって、前記結合相中に固溶
するタングステン量が、結合相総量の1〜15重量%で
あり、かつ、前記結合相中に固溶する炭素量が、5重量
%以下であり、且つ組織内にコバルトタングステン炭化
物が析出してなるものである。
量を、結合相総量の1〜15重量%としたのは、タング
ステンの固溶量が1重量%よりも少ないと、結合相の固
溶強化が不十分で耐摩耗性が劣り、耐反応性の見地から
溶着が多くなるからであり、15重量%よりも多いと結
合相が脆化してしまうからである。タングステンの固溶
量は、特に、結合相総量の2〜10重量%であることが
望ましい。
全量中の5重量%以下としたのは、炭素量が5重量%よ
りも多いと結合相の融点が下がり、被削材との親和性が
高くなり、例えば、フライス切削時に溶着の増加や刃先
のチッピングを招くようになるからである。結合相中に
固溶する炭素量は、特に4重量%以下が好ましい。
0.1〜10μm の単相または2層以上の硬質層を形成
し、この硬質層を周期律表第4a族金属およびAlの炭
化物,窒化物,炭窒化物,酸化物の少なくとも一種から
構成しても良い。
金は、硬質相と結合相で構成されており、硬質相は炭化
タングステンおよび炭化タングステンの5〜15重量%
を周期律表第4a,5a,6a属金属の炭化物、窒化
物、炭窒化物で置換したものからなり、炭化タングステ
ン以外の成分が配合される場合、硬質相は、複合炭化物
固溶体あるいは複合炭窒化物固溶体からなる。また結合
相は、Coを主成分とするもので、Coは全量中に1〜
15重量%の割合で含有され、且つ組織内にコバルトタ
ングステン炭化物が析出してなる。
結合相中のタングステン固溶量は、結合相総量の1〜1
5重量%であるが、結合相中にタングステンを固溶させ
る方法としては、原料調合時に、結合相総量の1〜1
5重量%を金属タングステンで置換する。金属タングス
テンは平均粒子径を5μm以下、特に3μm以下とする
と有効である。原料調合時に炭素量の制御及び/また
は炭化タングステンに添加する周期律表第4a,5a,
6a族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物の添加量の制御
を行うことで、原料総量中の炭素量を抑制し、組織内に
コバルトタングステン炭化物(Co3 W3 C及び/また
はCo6 W6 C及び/またはCo2 W4C)からなるη
相を形成する。一次原料として使用するWCの一部ま
たは全部をW2 CまたはWCx(x<1)で置換して、
結合相中の炭素含有量を制御する方法がある。
は、原料粉末としてWC粉末、周期律表第4a,5a,
6a族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物から選ばれた1
種または2種以上の粉末、およびCo粉末,鉄族金属の
粉末を前述の通り秤量する。場合により、コバルトの一
部を金属タングステンで置換したり、一次原料にWCx
(x<1)を使用することもある。これらを混合粉砕
し、プレス成形などの公知の成形方法により成形後、焼
成する。
真空中、もしくは100torr以下の窒素,アルゴン
などの不活性雰囲気の条件下において1623〜177
3Kの温度範囲で10分〜2時間行う。
金属を添加しても良い。
〜15重量%固溶させ、結合相中の炭素量を5重量%以
下とすることにより、切削工具として用いた場合、被削
材を構成する鉄、クロムをはじめとする元素との反応、
拡散を抑制することによって、被削材との新和性を低く
し、被削材の溶着を防止し、刃先のチッピング等を減少
できる。これは、コバルト中に原子半径の大きいタング
ステンが固溶することで、結合金属相の格子が乱れた
り、また炭素を減少させることにより結合金属の融点が
上がるために、元素拡散が抑制されることが原因と考え
られる。また、通常、タングステン固溶量が減少する
と、炭素固溶量が増加すると言われているが、本発明で
は上記のように、原料の組成や添加方法(W2 Cまたは
WCx)を変更することにより、結合相中に固溶するタ
ングステンおよび炭素量を所定量に限定し、切削工具の
変形や摩耗を抑制することが可能となる。
として、WC粉末、TiC粉末、TiN粉末、TaC粉
末、NbC粉末、WCx粉末、W粉末およびCo粉末
を、表1に示す割合で秤量混合し、粉砕した後、SEK
1203形状に成形し、10-2torr以下の真空中
で、1673℃で1時間焼成した。
で、結合金属相を選択的に溶解し、ICP発光分析法に
て、コバルト及びタングステン量の定量を行い、結合相
中のタングステン固溶量を測定した。また、X線回折法
によりコバルトタングステン化合物からなるη相を確認
した。さらに、焼結体中に5〜10μm程度の金属プー
ルを形成し、この部分の炭素量をEPMA(X線マイク
ロアナライザー)により定量分析した。さらに、各々の
サンプルについて次の切削テストを行った。
m、最大フランク摩耗0.5mm)に達するか、または
最大810秒まで切削を行った。切削後のフランク摩耗
量および境界摩耗量を測定した。結果を表1に示した。
固溶量が1重量%未満の試料(試料No.6〜8)は溶着
に起因すると思われる欠損や異常摩耗を生じ、工具寿命
は短いことが判る。また、タングステン固溶量が15重
量%を越える試料(試料No.12)では靭性が低く、短
時間で刃先が欠損してしまい、切削工具には適さないと
ことが判る。これに対して、タングステン固溶量が1〜
15重量の範囲の本発明の超硬合金では切削加工で安定
した切削性能を発揮することができた。
わりにTiN粉末を使用して本発明の超硬合金を作製し
た例である。
は、結合相中にタングステンを1〜15重量%、炭素を
結合相総量の5重量%以下固溶させ、かつ、組織内にコ
バルトタングステン炭化物からなるη相が析出してなる
ことにより、切削工具として用いた場合、被削材を構成
する鉄、クロムをはじめとする元素との反応、拡散を抑
制し、これに起因する被削材の溶着等を防ぎ、溶着の激
しいステンレス等の難削材の切削性能に対する耐欠損
性、耐摩耗性を大幅に改善でき、工具寿命を延長するこ
とができる。
Claims (1)
- 【請求項1】結合相成分としてコバルトを1〜15重量
%、硬質相としてタングステンを除く周期律表第4a,
5a,6a族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物のうち少
なくとも1種を15重量%以下の割合で含み、残部炭化
タングステン及び不可避不純物からなる超硬合金であっ
て、前記結合相中に固溶するタングステン量が、結合相
総量の1〜15重量%であり、かつ、前記結合相中に固
溶する炭素量が、結合相総量の5重量%以下であり、且
つ組織内にコバルトタングステン炭化物が析出してなる
ことを特徴とする切削工具用超硬合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5126851A JP3046178B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 切削工具用超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5126851A JP3046178B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 切削工具用超硬合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06336635A JPH06336635A (ja) | 1994-12-06 |
JP3046178B2 true JP3046178B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=14945428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5126851A Expired - Lifetime JP3046178B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 切削工具用超硬合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3046178B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201100966D0 (en) | 2011-01-20 | 2011-03-02 | Element Six Holding Gmbh | Cemented carbide article |
JP6052502B2 (ja) * | 2013-03-25 | 2016-12-27 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆超硬合金製切削工具 |
JP7087596B2 (ja) * | 2018-04-04 | 2022-06-21 | 住友電気工業株式会社 | 切削工具 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP5126851A patent/JP3046178B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06336635A (ja) | 1994-12-06 |
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