JP3198680B2 - 耐摩耗性のすぐれたＴｉ系炭窒化物基サーメット製切削工具 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれたＴｉ系炭窒化物基サーメット製切削工具Info
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/04—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbonitrides
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/09—Mixtures of metallic powders
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性を
有し、かつ靭性にもすぐれ、したがって、例えば鋼の連
続切削は勿論のこと、断続切削に用いた場合にも切刃に
欠損やチッピング（微小欠け）などの発生なく、すぐれ
た切削性能を長期に亘って発揮するＴｉ系炭窒化物基サ
ーメット製切削工具に関するものである。
有し、かつ靭性にもすぐれ、したがって、例えば鋼の連
続切削は勿論のこと、断続切削に用いた場合にも切刃に
欠損やチッピング（微小欠け）などの発生なく、すぐれ
た切削性能を長期に亘って発揮するＴｉ系炭窒化物基サ
ーメット製切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特開昭６２−１７０４５２
号公報および特開昭６３−８３２４１号公報に記載され
る通り、実質的にＣｏおよび／またはＮｉからなる結合
相が５〜３０容量％を占め、残りが、組織観察で芯部と
外周部に色別される２重構造や、同じく芯部と中間部と
外周部に色別される３重構造を有する硬質分散相からな
り、かつ上記硬質分散相における２重構造の芯部と外周
部、同じく３重構造の芯部と中間部と外周部のいずれも
がＴｉと、Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ，およびＭｏのうちの
１種または２種以上とのＴｉ系炭窒化物固溶体からなる
Ｔｉ系炭窒化物基サーメット（以下、単にサーメットと
いう）で構成された切削工具が知られており、さらに前
記サーメットの硬質分散相における２重構造および３重
構造が硬質分散相の構成成分の相互濃度差によって生じ
ることも知られている。
号公報および特開昭６３−８３２４１号公報に記載され
る通り、実質的にＣｏおよび／またはＮｉからなる結合
相が５〜３０容量％を占め、残りが、組織観察で芯部と
外周部に色別される２重構造や、同じく芯部と中間部と
外周部に色別される３重構造を有する硬質分散相からな
り、かつ上記硬質分散相における２重構造の芯部と外周
部、同じく３重構造の芯部と中間部と外周部のいずれも
がＴｉと、Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ，およびＭｏのうちの
１種または２種以上とのＴｉ系炭窒化物固溶体からなる
Ｔｉ系炭窒化物基サーメット（以下、単にサーメットと
いう）で構成された切削工具が知られており、さらに前
記サーメットの硬質分散相における２重構造および３重
構造が硬質分散相の構成成分の相互濃度差によって生じ
ることも知られている。
【０００３】また、上記のサーメットを構成する個々の
硬質分散相において、前記サーメットの焼結を窒素雰囲
気で行った場合、前記硬質分散相に構成成分としてＷ成
分が存在すると、前記硬質分散相は３重構造をとるよう
になり、一方前記硬質分散相がＷ成分を含有しない場合
には２重構造を示すようになることはよく知られるとこ
ろであり、さらに前記サーメットの焼結を真空雰囲気で
行えば、焼結後のサーメットにおける硬質分散相は、こ
れの構成成分に関係なく、いずれも２重構造を示すよう
になることも知られている。
硬質分散相において、前記サーメットの焼結を窒素雰囲
気で行った場合、前記硬質分散相に構成成分としてＷ成
分が存在すると、前記硬質分散相は３重構造をとるよう
になり、一方前記硬質分散相がＷ成分を含有しない場合
には２重構造を示すようになることはよく知られるとこ
ろであり、さらに前記サーメットの焼結を真空雰囲気で
行えば、焼結後のサーメットにおける硬質分散相は、こ
れの構成成分に関係なく、いずれも２重構造を示すよう
になることも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化およびＦＡ化に伴い、切削工具にも一段と使用
寿命の延命化が求められているが、上記の従来サーメッ
ト製切削工具は、すぐれた靭性を有するので、例えば鋼
の断続切削で切刃に欠損やチッピング（微小欠け）が発
生することはないが、摩耗進行が比較的速いために、短
時間で使用寿命に至るのが現状である。
の省力化およびＦＡ化に伴い、切削工具にも一段と使用
寿命の延命化が求められているが、上記の従来サーメッ
ト製切削工具は、すぐれた靭性を有するので、例えば鋼
の断続切削で切刃に欠損やチッピング（微小欠け）が発
生することはないが、摩耗進行が比較的速いために、短
時間で使用寿命に至るのが現状である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来サーメット製切削工
具と同等のすぐれた靭性を具備した上で、さらに一段と
すぐれた耐摩耗性を示すサーメット製切削工具を開発す
べく研究を行った結果、実質的にＣｏおよび／またはＮ
ｉからなる結合相が５〜３０容量％を占め、残りが、組
織観察で芯部と外周部に色別される２重構造や、同じく
芯部と中間部と外周部に色別される３重構造を有する硬
質分散相からなるサーメットで構成された切削工具にお
いて、上記サーメットの硬質分散相を、 （ａ）芯部が炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）か
らなる２重構造および／または３重構造の硬質分散相
と、 （ｂ）芯部がＴｉと、Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ、およびＭ
ｏのうちの１種または２種以上とのＴｉ系炭窒化物固溶
体（以下、（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮで示す）からなる２重構造
および／または３重構造の硬質分散相、で構成すると、
この結果のサ−メット製切削工具は、上記芯部がＴｉＣ
Ｎからなる硬質分散相によってすぐれた耐摩耗性を具備
し、かつ芯部が（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからなる硬質分散相
と、実質的にＣｏおよび／またはＮｉからなる結合相に
よってすぐれた靭性をもつようになり、連続切削は勿論
のこと、断続切削においても切刃に欠損やチッピングの
発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すようになるという研
究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来サーメット製切削工
具と同等のすぐれた靭性を具備した上で、さらに一段と
すぐれた耐摩耗性を示すサーメット製切削工具を開発す
べく研究を行った結果、実質的にＣｏおよび／またはＮ
ｉからなる結合相が５〜３０容量％を占め、残りが、組
織観察で芯部と外周部に色別される２重構造や、同じく
芯部と中間部と外周部に色別される３重構造を有する硬
質分散相からなるサーメットで構成された切削工具にお
いて、上記サーメットの硬質分散相を、 （ａ）芯部が炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）か
らなる２重構造および／または３重構造の硬質分散相
と、 （ｂ）芯部がＴｉと、Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ、およびＭ
ｏのうちの１種または２種以上とのＴｉ系炭窒化物固溶
体（以下、（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮで示す）からなる２重構造
および／または３重構造の硬質分散相、で構成すると、
この結果のサ−メット製切削工具は、上記芯部がＴｉＣ
Ｎからなる硬質分散相によってすぐれた耐摩耗性を具備
し、かつ芯部が（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからなる硬質分散相
と、実質的にＣｏおよび／またはＮｉからなる結合相に
よってすぐれた靭性をもつようになり、連続切削は勿論
のこと、断続切削においても切刃に欠損やチッピングの
発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すようになるという研
究結果を得たのである。
【０００６】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、実質的にＣｏおよび／またはＮ
ｉからなる結合相が５〜３０容量％を占め、残りが、組
織観察で芯部と外周部に色別される２重構造および／ま
たは同じく芯部と中間部と外周部に色別される３重構造
を有する硬質分散相からなり、かつ上記硬質分散相を、 （ａ）芯部がＴｉＣＮからなる２重構造および／または
３重構造の硬質分散相と、 （ｂ）芯部が（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからなる２重構造および
／または３重構造の硬質分散相、で構成すると共に、上
記の芯部がＴｉＣＮからなる硬質分散相の割合を、硬質
分散相に占める割合で４０〜７０容量％とした組織、を
有するサーメットで構成してなる、耐摩耗性のすぐれた
サーメット製切削工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、実質的にＣｏおよび／またはＮ
ｉからなる結合相が５〜３０容量％を占め、残りが、組
織観察で芯部と外周部に色別される２重構造および／ま
たは同じく芯部と中間部と外周部に色別される３重構造
を有する硬質分散相からなり、かつ上記硬質分散相を、 （ａ）芯部がＴｉＣＮからなる２重構造および／または
３重構造の硬質分散相と、 （ｂ）芯部が（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからなる２重構造および
／または３重構造の硬質分散相、で構成すると共に、上
記の芯部がＴｉＣＮからなる硬質分散相の割合を、硬質
分散相に占める割合で４０〜７０容量％とした組織、を
有するサーメットで構成してなる、耐摩耗性のすぐれた
サーメット製切削工具に特徴を有するものである。
【０００７】なお、この発明の切削工具において、これ
を構成するサーメットの結合相の割合を５〜３０容量％
としたのは、その割合が５容量％未満では所望の靭性を
確保することができず、一方その割合が３０容量％を越
えると耐摩耗性が急激に低下するようになるという理由
によるものであり、また、同じく芯部がＴｉＣＮからな
る硬質分散相の相対割合を４０〜７０容量％と定めたの
は、その割合が４０容量％未満では所望のすぐれた耐摩
耗性を得ることができず、一方その割合が７０容量％を
越えると、相対的に芯部が（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからなる硬
質分散相の割合が３０容量％未満と少なくなりすぎ、こ
れによってもたらされるすぐれた靭性を確保することが
できなくなるという理由にもとづくものである。
を構成するサーメットの結合相の割合を５〜３０容量％
としたのは、その割合が５容量％未満では所望の靭性を
確保することができず、一方その割合が３０容量％を越
えると耐摩耗性が急激に低下するようになるという理由
によるものであり、また、同じく芯部がＴｉＣＮからな
る硬質分散相の相対割合を４０〜７０容量％と定めたの
は、その割合が４０容量％未満では所望のすぐれた耐摩
耗性を得ることができず、一方その割合が７０容量％を
越えると、相対的に芯部が（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからなる硬
質分散相の割合が３０容量％未満と少なくなりすぎ、こ
れによってもたらされるすぐれた靭性を確保することが
できなくなるという理由にもとづくものである。
【０００８】
【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも０．５〜
２μｍの範囲内の所定の平均粒径を有し、かつ表１，２
に示される各種の炭化物粉末、窒化物粉末、炭窒化物粉
末、および（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ粉末、さらにＴｉＣＮ粉
末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉
末を表１，２に示される配合組成に配合し、ボールミル
にて７２時間湿式混合し、乾燥した後、１．５ton ／cm
2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、この圧粉体
を、 （ａ） 常温から１１００℃までの昇温過程を１０-2to
rrの窒素雰囲気とし、１１００℃から１４２０〜１５０
０℃の範囲内の所定の焼結温度までの昇温過程、前記焼
結温度に１時間の保持過程、および焼結温度保持終了か
ら常温までの冷却過程を１０torrの窒素雰囲気とした条
件（窒素雰囲気焼結条件という）、 （ｂ） １０-3torrの真空中、１４２０〜１５００℃の
範囲内の所定温度に１時間保持後冷却の条件（真空焼結
条件という）、以上（ａ）および（ｂ）のいずれかの条
件で焼結することにより、いずれもＳＮＭＧ４３２の規
格に則したスローアウエイチップ形状を有する本発明サ
ーメット製切削工具（以下、本発明切削工具という）１
〜１０、および芯部がいずれも（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからな
る２重構造または３重構造の硬質分散相で構成された従
来サーメット製切削工具（以下、従来切削工具という）
１〜６をそれぞれ製造した。
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも０．５〜
２μｍの範囲内の所定の平均粒径を有し、かつ表１，２
に示される各種の炭化物粉末、窒化物粉末、炭窒化物粉
末、および（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ粉末、さらにＴｉＣＮ粉
末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉
末を表１，２に示される配合組成に配合し、ボールミル
にて７２時間湿式混合し、乾燥した後、１．５ton ／cm
2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、この圧粉体
を、 （ａ） 常温から１１００℃までの昇温過程を１０-2to
rrの窒素雰囲気とし、１１００℃から１４２０〜１５０
０℃の範囲内の所定の焼結温度までの昇温過程、前記焼
結温度に１時間の保持過程、および焼結温度保持終了か
ら常温までの冷却過程を１０torrの窒素雰囲気とした条
件（窒素雰囲気焼結条件という）、 （ｂ） １０-3torrの真空中、１４２０〜１５００℃の
範囲内の所定温度に１時間保持後冷却の条件（真空焼結
条件という）、以上（ａ）および（ｂ）のいずれかの条
件で焼結することにより、いずれもＳＮＭＧ４３２の規
格に則したスローアウエイチップ形状を有する本発明サ
ーメット製切削工具（以下、本発明切削工具という）１
〜１０、および芯部がいずれも（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからな
る２重構造または３重構造の硬質分散相で構成された従
来サーメット製切削工具（以下、従来切削工具という）
１〜６をそれぞれ製造した。
【０００９】ついで、この結果得られた各種の切削工具
について、その組織を分析電子顕微鏡並びに画像解析装
置で観察し、結合相の割合、並びに硬質分散相の構成割
合を測定すると共に、 被削材：ＳＮＣＭ４３９の（硬さ：ＨB ２７０）の長さ
方向等間隔を３本縦溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／min 、 切り込み：３mm、 送り：０．５mm／rev.、 切削時間：５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験、並びに、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２７０）の丸棒、 切削速度：２００ｍ／min 、 切り込み：２mm、 送り：０．３mm／rev.、 切削時間：２０分、 の条件での鋼の乾式連続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結
果表３，４にそれぞれ示した。
について、その組織を分析電子顕微鏡並びに画像解析装
置で観察し、結合相の割合、並びに硬質分散相の構成割
合を測定すると共に、 被削材：ＳＮＣＭ４３９の（硬さ：ＨB ２７０）の長さ
方向等間隔を３本縦溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／min 、 切り込み：３mm、 送り：０．５mm／rev.、 切削時間：５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験、並びに、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２７０）の丸棒、 切削速度：２００ｍ／min 、 切り込み：２mm、 送り：０．３mm／rev.、 切削時間：２０分、 の条件での鋼の乾式連続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結
果表３，４にそれぞれ示した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】
【表３】
【００１３】
【表４】
【００１４】
【発明の効果】表３，４に示される結果から、サーメッ
ト中に、芯部がＴｉＣＮからなる２重構造および／また
は３重構造、並びに芯部が（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからなる２
重構造および／または３重構造の硬質分散相が存在する
本発明切削工具１〜１０は、断続切削で切刃に欠損やチ
ッピングの発生なく、芯部がいずれも（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ
からなる２重構造または３重構造の硬質分散相で構成さ
れた従来切削工具１〜６に比してすぐれた耐摩耗性を示
し、かつ連続切削でも同様にすぐれた耐摩耗性を示すこ
とが明らかである。上述のように、この発明のサーメッ
ト製切削工具は、すぐれた耐摩耗性と靭性を具備してい
るので、連続切削は勿論のこと、断続切削での切刃に欠
損やチッピングの発生なく、著しく長期の亘ってすぐれ
た切削性能を発揮するのである。
ト中に、芯部がＴｉＣＮからなる２重構造および／また
は３重構造、並びに芯部が（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮからなる２
重構造および／または３重構造の硬質分散相が存在する
本発明切削工具１〜１０は、断続切削で切刃に欠損やチ
ッピングの発生なく、芯部がいずれも（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ
からなる２重構造または３重構造の硬質分散相で構成さ
れた従来切削工具１〜６に比してすぐれた耐摩耗性を示
し、かつ連続切削でも同様にすぐれた耐摩耗性を示すこ
とが明らかである。上述のように、この発明のサーメッ
ト製切削工具は、すぐれた耐摩耗性と靭性を具備してい
るので、連続切削は勿論のこと、断続切削での切刃に欠
損やチッピングの発生なく、著しく長期の亘ってすぐれ
た切削性能を発揮するのである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−190438（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 29/00 - 29/18 C22C 1/05 B23B 27/14
Claims (1)
- 【請求項１】 実質的にＣｏおよび／またはＮｉからな
る結合相が５〜３０容量％を占め、残りが、組織観察で
芯部と外周部に色別される２重構造および／または同じ
く芯部と中間部と外周部に色別される３重構造を有する
硬質分散相からなり、 かつ上記硬質分散相を、 （ａ）芯部が炭窒化チタンからなる２重構造および／ま
たは３重構造の硬質分散相と、 （ｂ）芯部がＴｉと、Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ、およびＭ
ｏのうちの１種または２種以上とのＴｉ系炭窒化物固溶
体からなる２重構造および／または３重構造の硬質分散
相、 で構成すると共に、 上記の芯部が炭窒化チタンからなる硬質分散相の割合
を、硬質分散相に占める割合で４０〜７０容量％とした
組織、 を有するＴｉ系炭窒化物基サーメットで構成したことを
特徴とする耐摩耗性のすぐれたＴｉ系炭窒化物基サーメ
ット製切削工具。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33011692A JP3198680B2 (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 耐摩耗性のすぐれたＴｉ系炭窒化物基サーメット製切削工具 |
| DE4339089A DE4339089A1 (de) | 1992-11-16 | 1993-11-16 | Verschleißbeständiges Schneidwerkzeug, hergestellt aus Cermet auf Basis von Titancarbonitrid |
| US08/153,377 US5370719A (en) | 1992-11-16 | 1993-11-16 | Wear resistant titanium carbonitride-based cermet cutting insert |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33011692A JP3198680B2 (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 耐摩耗性のすぐれたＴｉ系炭窒化物基サーメット製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06158213A JPH06158213A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3198680B2 true JP3198680B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=18228981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33011692A Expired - Lifetime JP3198680B2 (ja) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | 耐摩耗性のすぐれたＴｉ系炭窒化物基サーメット製切削工具 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5370719A (ja) |
| JP (1) | JP3198680B2 (ja) |
| DE (1) | DE4339089A1 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2616655B2 (ja) * | 1993-03-08 | 1997-06-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐摩耗性のすぐれた炭窒化チタン基サーメット製切削工具 |
| DE4435265A1 (de) * | 1994-10-01 | 1996-04-04 | Mitsubishi Materials Corp | Schneideinsatz mit verbesserter Zähigkeit aus einem Cermet auf Titancarbonitrid-Basis |
| CN1163623C (zh) * | 1996-07-18 | 2004-08-25 | 三菱麻铁里亚尔株式会社 | 碳氮化钛基的金属陶瓷制造的切削刀片 |
| CN1075125C (zh) | 1996-12-16 | 2001-11-21 | 住友电气工业株式会社 | 硬质合金、其制造方法及硬质合金工具 |
| US5939651A (en) † | 1997-04-17 | 1999-08-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Titanium-based alloy |
| DE60006017T2 (de) * | 1999-04-05 | 2004-07-15 | Mitsubishi Materials Corp. | Schneideinsatz aus Cermet |
| SE519832C2 (sv) * | 1999-05-03 | 2003-04-15 | Sandvik Ab | Titanbaserad karbonitridlegering med bindefas av kobolt för lätt finbearbetning |
| SE519834C2 (sv) * | 1999-05-03 | 2003-04-15 | Sandvik Ab | Titanbaserad karbonitridlegering med bindefas av kobolt för seghetskrävande finbearbetning |
| SE525744C2 (sv) * | 2002-11-19 | 2005-04-19 | Sandvik Ab | Ti (C,N)-(Ti,Nb,W)(C,N)-Co-legering för frässkärtillämpningar |
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| SE525745C2 (sv) * | 2002-11-19 | 2005-04-19 | Sandvik Ab | Ti(C-(Ti,Nb,W)(C,N)-Co-legering för svarvskärtillämpningar för finbearbetning och medelfin bearbetning |
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