JP3227774B2 - 耐摩耗性のすぐれたTi系炭窒硼酸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系炭窒硼酸化物基サーメット製切削工具Info
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- JP3227774B2 JP3227774B2 JP10598192A JP10598192A JP3227774B2 JP 3227774 B2 JP3227774 B2 JP 3227774B2 JP 10598192 A JP10598192 A JP 10598192A JP 10598192 A JP10598192 A JP 10598192A JP 3227774 B2 JP3227774 B2 JP 3227774B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高硬度を有し、した
がって高速切削などですぐれた耐摩耗性を発揮するTi
系炭窒硼酸化物基サーメット製切削工具に関するもので
ある。
がって高速切削などですぐれた耐摩耗性を発揮するTi
系炭窒硼酸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、一般に、例えば特開昭54−13
9815号公報および特開平2−131803号公報に
記載されるように、重量%(質量%)で[以下、%は重
量%(質量%)を示す]、70〜95%を占める硬質分
散相が、 (a)Tiの炭窒化物(以下、TiCNで示す)、 (b)Tiと、Ta,Nb,W,およびMoのうちの1
種または2種以上(以下、M1で示す)とのTi系複合
炭窒化物[以下、(Ti,M1)CNで示す]、 (c)Tiと、M1と、Zr,Hf,V,およびCrの
うちの1種または2種以上(以下、M2で示す)とのT
i系複合炭窒化物[以下、(Ti,M1,M2)CNで示
す]、 以上(a)〜(c)[以下、これらを総称して(Ti,
M)CNで示す]のうちのいずれかからなり、残りの結
合相が実質的にNiまたはNiとCoからなる内部組成
を有し、かつ表面部に、表面から深さ:50μmまでの
範囲内に最高硬さを有する表面硬質層を形成してなる
(Ti,M)CN基サーメットで構成された切削工具
が、一般に鋼などの切削に用いられていることは良く知
られるところである。
9815号公報および特開平2−131803号公報に
記載されるように、重量%(質量%)で[以下、%は重
量%(質量%)を示す]、70〜95%を占める硬質分
散相が、 (a)Tiの炭窒化物(以下、TiCNで示す)、 (b)Tiと、Ta,Nb,W,およびMoのうちの1
種または2種以上(以下、M1で示す)とのTi系複合
炭窒化物[以下、(Ti,M1)CNで示す]、 (c)Tiと、M1と、Zr,Hf,V,およびCrの
うちの1種または2種以上(以下、M2で示す)とのT
i系複合炭窒化物[以下、(Ti,M1,M2)CNで示
す]、 以上(a)〜(c)[以下、これらを総称して(Ti,
M)CNで示す]のうちのいずれかからなり、残りの結
合相が実質的にNiまたはNiとCoからなる内部組成
を有し、かつ表面部に、表面から深さ:50μmまでの
範囲内に最高硬さを有する表面硬質層を形成してなる
(Ti,M)CN基サーメットで構成された切削工具
が、一般に鋼などの切削に用いられていることは良く知
られるところである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械
の自動化および高性能化はめざましく、これに伴ない、
切削加工のより一段の高速化は避けられず、かつこれと
合せて切削工具の使用寿命のより一層の延命化が強く要
求される傾向にあるが、上記の従来(Ti,M)CN基
サーメット製切削工具は、耐摩耗性不足が原因で、これ
らの要求に満足に対応することができないのが現状であ
る。
の自動化および高性能化はめざましく、これに伴ない、
切削加工のより一段の高速化は避けられず、かつこれと
合せて切削工具の使用寿命のより一層の延命化が強く要
求される傾向にあるが、上記の従来(Ti,M)CN基
サーメット製切削工具は、耐摩耗性不足が原因で、これ
らの要求に満足に対応することができないのが現状であ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
述のような観点から、上記の従来(Ti,M)CN基サ
ーメット製切削工具に着目し、これの耐摩耗性向上をは
かるべく研究を行なった結果、上記の従来(Ti,M)
CN基サーメット製切削工具で、これの(Ti,M)C
N基サーメットの硬質分散相を構成するTiCN、(T
i,M1)CN、および(Ti,M1,M2)CNに、そ
れぞれ、前記硬質分散相に占める割合で、 ボロン(B):0.2〜4%、 酸素(O):0.2〜2%、 を固溶含有させてなるTiの炭窒硼酸化物、TiとM1
の炭窒硼酸化物、およびTiとM1とM2の炭窒硼酸化物
[以下、それぞれTiCNBO、(Ti,M1)CNB
O、および(Ti,M1,M2)CNBOで示す。またこ
れら全体を総称して(Ti,M)CNBOで示す]で硬
質分散相を構成してなる(Ti,M)CNBO基サーメ
ット製切削工具は、前記(Ti,M)CNBOの作用で
硬さが一段と向上するようになり、通常条件での切削加
工は勿論のこと、高速切削に用いた場合にもすぐれた耐
摩耗性を示し、著しく長期に亘ってすぐれた切削性能を
発揮するという研究結果を得たのである。
述のような観点から、上記の従来(Ti,M)CN基サ
ーメット製切削工具に着目し、これの耐摩耗性向上をは
かるべく研究を行なった結果、上記の従来(Ti,M)
CN基サーメット製切削工具で、これの(Ti,M)C
N基サーメットの硬質分散相を構成するTiCN、(T
i,M1)CN、および(Ti,M1,M2)CNに、そ
れぞれ、前記硬質分散相に占める割合で、 ボロン(B):0.2〜4%、 酸素(O):0.2〜2%、 を固溶含有させてなるTiの炭窒硼酸化物、TiとM1
の炭窒硼酸化物、およびTiとM1とM2の炭窒硼酸化物
[以下、それぞれTiCNBO、(Ti,M1)CNB
O、および(Ti,M1,M2)CNBOで示す。またこ
れら全体を総称して(Ti,M)CNBOで示す]で硬
質分散相を構成してなる(Ti,M)CNBO基サーメ
ット製切削工具は、前記(Ti,M)CNBOの作用で
硬さが一段と向上するようになり、通常条件での切削加
工は勿論のこと、高速切削に用いた場合にもすぐれた耐
摩耗性を示し、著しく長期に亘ってすぐれた切削性能を
発揮するという研究結果を得たのである。
【0005】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、70〜95%の硬質分散相が、
TiCN、(Ti,M1)CN、および(Ti,M1,M
2)CNのそれぞれに、前記硬質分散相に占める割合
で、 ボロン(B):0.2〜4%、 酸素(O):0.2〜2%、 を固溶含有させてなる (a) TiCNBO、 (b) (Ti,M1)CNBO、 (c) (Ti,M1,M2)CNBO、 以上(a)〜(c)のうちのいずれか、からなり、残り
の結合相が実質的にNiまたはNiとCoからなる内部
組成を有し、かつ表面部に、表面から深さ:50μmま
での範囲内に最高硬さを有する表面硬質層を形成してな
る(Ti,M)CNBO基サーメットで構成してなる耐
摩耗性のすぐれた(Ti,M)CNBO基サーメット製
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、70〜95%の硬質分散相が、
TiCN、(Ti,M1)CN、および(Ti,M1,M
2)CNのそれぞれに、前記硬質分散相に占める割合
で、 ボロン(B):0.2〜4%、 酸素(O):0.2〜2%、 を固溶含有させてなる (a) TiCNBO、 (b) (Ti,M1)CNBO、 (c) (Ti,M1,M2)CNBO、 以上(a)〜(c)のうちのいずれか、からなり、残り
の結合相が実質的にNiまたはNiとCoからなる内部
組成を有し、かつ表面部に、表面から深さ:50μmま
での範囲内に最高硬さを有する表面硬質層を形成してな
る(Ti,M)CNBO基サーメットで構成してなる耐
摩耗性のすぐれた(Ti,M)CNBO基サーメット製
切削工具に特徴を有するものである。
【0006】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硬質分散相である(Ti,M)
CNBOのBおよびO含有量を0.2〜4%および0.
2〜2%と定めたのは、BおよびOのいずれかの含有量
が0.2%未満であっても(Ti,M)CNBOに所望
の高硬度を確保することができず、一方その含有量がB
およびOのいずれかでもB:4%およびO:2%を超え
るとサーメットの耐欠損性が急激に低下するようにな
り、このようにいずれの場合にも切削工具がすぐれた耐
摩耗性を保持することが困難になるという理由によるも
のである。
を構成するサーメットの硬質分散相である(Ti,M)
CNBOのBおよびO含有量を0.2〜4%および0.
2〜2%と定めたのは、BおよびOのいずれかの含有量
が0.2%未満であっても(Ti,M)CNBOに所望
の高硬度を確保することができず、一方その含有量がB
およびOのいずれかでもB:4%およびO:2%を超え
るとサーメットの耐欠損性が急激に低下するようにな
り、このようにいずれの場合にも切削工具がすぐれた耐
摩耗性を保持することが困難になるという理由によるも
のである。
【0007】また、この発明の切削工具を構成するサー
メットの硬質分散相の含有量を70〜95%としたの
は、その含有量が70%未満では結合相の含有量が実質
的に30%を越えて多くなりすぎ、耐摩耗性の著しい低
下は避けられず、一方その含有量が95%を越えると、
結合相の含有量が実質的に5%未満となってしまい、切
削工具の耐欠損性が低下するようになるという理由にも
とづくものである。
メットの硬質分散相の含有量を70〜95%としたの
は、その含有量が70%未満では結合相の含有量が実質
的に30%を越えて多くなりすぎ、耐摩耗性の著しい低
下は避けられず、一方その含有量が95%を越えると、
結合相の含有量が実質的に5%未満となってしまい、切
削工具の耐欠損性が低下するようになるという理由にも
とづくものである。
【0008】さらに、この発明の切削工具は、所定の配
合組成を有する圧粉体の焼結を、液相発生温度(約13
00℃)以下の所定温度まで真空雰囲気中で昇温し、こ
れから焼結温度までの昇温過程および焼結温度保持時間
の前半を圧力:5〜100torrの窒素雰囲気とし、焼結
温度保持時間の後半10〜30分の雰囲気を0.05〜
1torrの窒素雰囲気とし、以後炉冷の条件で行なうこと
によって製造され、かつ表面部に形成される表面硬質層
における最高硬さおよびこれの深さ位置は、上記焼結温
度保持時間の後半に形成される窒素雰囲気の圧力および
これの保持時間によって自由に調整することができる
が、この場合前記最高硬さ位置が表面から深さ:50μ
mを越えた深い位置に存在するようになると、最表面と
内部との間の硬度差が小さくなり、耐摩耗性低下の原因
となることから、最高硬さ位置は表面から深さ:50μ
mまでの範囲内に存在するようにする必要がある。
合組成を有する圧粉体の焼結を、液相発生温度(約13
00℃)以下の所定温度まで真空雰囲気中で昇温し、こ
れから焼結温度までの昇温過程および焼結温度保持時間
の前半を圧力:5〜100torrの窒素雰囲気とし、焼結
温度保持時間の後半10〜30分の雰囲気を0.05〜
1torrの窒素雰囲気とし、以後炉冷の条件で行なうこと
によって製造され、かつ表面部に形成される表面硬質層
における最高硬さおよびこれの深さ位置は、上記焼結温
度保持時間の後半に形成される窒素雰囲気の圧力および
これの保持時間によって自由に調整することができる
が、この場合前記最高硬さ位置が表面から深さ:50μ
mを越えた深い位置に存在するようになると、最表面と
内部との間の硬度差が小さくなり、耐摩耗性低下の原因
となることから、最高硬さ位置は表面から深さ:50μ
mまでの範囲内に存在するようにする必要がある。
【0009】
【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1〜1.
5μmの平均粒径を有する、TiC粉末、TiN粉末、
TiC0.5 N0.5 (TiC/TiN:重量比で50/5
0)粉末、TiB2 粉末、B:1.8%およびO:0.
8%含有のTi(C0.44N0.44B0.10O0.02)粉末、T
iO2 粉末、WC粉末、Mo2 C粉末、TaC粉末、N
bC粉末、VC粉末、ZrC粉末、Cr3 C2 粉末、H
fC粉末、Co粉末、およびNi粉末を用意し、これら
原料粉末を表1〜4に示される配合組成に配合し、窒素
雰囲気中、ボールミルで96時間粉砕混合した後、1.
5ton /cm2 の圧力でプレス成形して圧粉体とし、つい
でこの圧粉体を、1300℃までを真空中で昇温した
後、雰囲気を20torrの窒素雰囲気にかえて1550℃
まで昇温し、この温度に1.5時間保持し、さらに前記
焼結温度に保持したままで窒素雰囲気の圧力を0.05
〜1torrの範囲内の所定の圧力とすると共に、この圧力
での保持時間を10〜30分の範囲内の所定の時間と
し、以後炉冷の条件で焼結することにより、いずれもI
SO・SNMG120408の形状を有し、かつ表5〜
10にそれぞれ示される内部組成および表面硬質層を有
する本発明(Ti,M)CNBO基サーメット製切削工
具(以下、本発明切削工具という)1〜16および従来
(Ti,M)CN基サーメット製切削工具(以下、従来
切削工具という)1〜16を製造した。なお、表5〜1
0に示される内部硬さおよび表面硬質層の硬さは、25
°の斜面に研磨した試料を用い、前記斜面をビッカース
ビッカース法にて荷重:200gで測定した結果を示す
ものである。
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも1〜1.
5μmの平均粒径を有する、TiC粉末、TiN粉末、
TiC0.5 N0.5 (TiC/TiN:重量比で50/5
0)粉末、TiB2 粉末、B:1.8%およびO:0.
8%含有のTi(C0.44N0.44B0.10O0.02)粉末、T
iO2 粉末、WC粉末、Mo2 C粉末、TaC粉末、N
bC粉末、VC粉末、ZrC粉末、Cr3 C2 粉末、H
fC粉末、Co粉末、およびNi粉末を用意し、これら
原料粉末を表1〜4に示される配合組成に配合し、窒素
雰囲気中、ボールミルで96時間粉砕混合した後、1.
5ton /cm2 の圧力でプレス成形して圧粉体とし、つい
でこの圧粉体を、1300℃までを真空中で昇温した
後、雰囲気を20torrの窒素雰囲気にかえて1550℃
まで昇温し、この温度に1.5時間保持し、さらに前記
焼結温度に保持したままで窒素雰囲気の圧力を0.05
〜1torrの範囲内の所定の圧力とすると共に、この圧力
での保持時間を10〜30分の範囲内の所定の時間と
し、以後炉冷の条件で焼結することにより、いずれもI
SO・SNMG120408の形状を有し、かつ表5〜
10にそれぞれ示される内部組成および表面硬質層を有
する本発明(Ti,M)CNBO基サーメット製切削工
具(以下、本発明切削工具という)1〜16および従来
(Ti,M)CN基サーメット製切削工具(以下、従来
切削工具という)1〜16を製造した。なお、表5〜1
0に示される内部硬さおよび表面硬質層の硬さは、25
°の斜面に研磨した試料を用い、前記斜面をビッカース
ビッカース法にて荷重:200gで測定した結果を示す
ものである。
【0010】ついで、この結果得られた各種の切削工具
について、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 260)の丸棒、 切削速度:270m/min 、 送り:0.2mm/rev 、 切込み:1.0mm、 切削時間:30分、 の条件で鋼の湿式連続高速切削試験を行ない、切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表5〜10
に示した。
について、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 260)の丸棒、 切削速度:270m/min 、 送り:0.2mm/rev 、 切込み:1.0mm、 切削時間:30分、 の条件で鋼の湿式連続高速切削試験を行ない、切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表5〜10
に示した。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】
【表4】
【0015】
【表5】
【0016】
【表6】
【0017】
【表7】
【0018】
【表8】
【0019】
【表9】
【0020】
【表10】
【0021】
【発明の効果】表1〜10に示される結果から、本発明
切削工具1〜16は、いずれも従来切削工具1〜16に
比して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(Ti,M)CNBO基サーメ
ット製切削工具は、きわめて硬質で、高速切削ですぐれ
た耐摩耗性を示すので、切削加工の高速化に十分対応で
き、かつ長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するので
ある。
切削工具1〜16は、いずれも従来切削工具1〜16に
比して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(Ti,M)CNBO基サーメ
ット製切削工具は、きわめて硬質で、高速切削ですぐれ
た耐摩耗性を示すので、切削加工の高速化に十分対応で
き、かつ長期に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 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 29/00 - 29/18 B23B 27/14
Claims (3)
- 【請求項1】 70〜95重量%(質量%)の硬質分散
相が、Tiの炭窒化物に、前記硬質分散相に占める割合
で0.2〜4重量%(質量%)のボロンと0.2〜2重
量%(質量%)の酸素を固溶含有させてなるTiの炭窒
硼酸化物からなり、残りの結合相が実質的にNiまたは
NiとCoからなる内部組成を有し、かつ表面部に、表
面から深さ:50μmまでの範囲内に最高硬さを有する
表面硬質層を形成してなるTi系炭窒硼酸化物基サーメ
ットで構成したことを特徴とする耐摩耗性のすぐれたT
i系炭窒硼酸化物基サーメット製切削工具。 - 【請求項2】 70〜95重量%(質量%)の硬質分散
相が、Tiと、Ta,Nb,W,およびMoのうちの1
種または2種以上とのTi系複合炭窒化物に、前記硬質
分散相に占める割合で0.2〜4重量%(質量%)のボ
ロンと0.2〜2重量%(質量%)の酸素を固溶含有さ
せてなるTi系複合炭窒硼酸化物からなり、残りの結合
相が実質的にNiまたはNiとCoからなる内部組成を
有し、かつ表面部に、表面から深さ:50μmまでの範
囲内に最高硬さを有する表面硬質層を形成してなるTi
系炭窒硼酸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系炭窒硼酸化物基サーメット
製切削工具。 - 【請求項3】 70〜95重量%(質量%)の硬質分散
相が、Tiと、Ta,Nb,W,およびMoのうちの1
種または2種以上と、Zr,Hf,V,およびCrのう
ちの1種または2種以上とのTi系複合炭窒化物に、前
記硬質分散相に占める割合で0.2〜4重量%(質量
%)のボロンと0.2〜2重量%(質量%)の酸素を固
溶含有させてなるTi系複合炭窒硼酸化物からなり、残
りの結合相が実質的にNiまたはNiとCoからなる内
部組成を有し、かつ表面部に、表面から深さ:50μm
までの範囲内に最高硬さを有する表面硬質層を形成して
なるTi系炭窒硼酸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系炭窒硼酸化物基サ
ーメット製切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10598192A JP3227774B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 耐摩耗性のすぐれたTi系炭窒硼酸化物基サーメット製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10598192A JP3227774B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 耐摩耗性のすぐれたTi系炭窒硼酸化物基サーメット製切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05279783A JPH05279783A (ja) | 1993-10-26 |
JP3227774B2 true JP3227774B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=14421930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10598192A Expired - Fee Related JP3227774B2 (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 耐摩耗性のすぐれたTi系炭窒硼酸化物基サーメット製切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3227774B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106232846A (zh) * | 2015-01-16 | 2016-12-14 | 住友电气工业株式会社 | 金属陶瓷、切削工具及金属陶瓷的制造方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109576545B (zh) * | 2018-12-12 | 2020-09-25 | 南京航空航天大学 | 一种具有混晶结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 |
CN113832464A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-12-24 | 安徽宏翔农业机械有限公司 | 一种改善旋耕刀表面强度和耐磨性的处理工艺方法 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP10598192A patent/JP3227774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106232846A (zh) * | 2015-01-16 | 2016-12-14 | 住友电气工业株式会社 | 金属陶瓷、切削工具及金属陶瓷的制造方法 |
EP3246422A4 (en) * | 2015-01-16 | 2018-01-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cermet, cutting tool, and method for manufacturing cermet |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05279783A (ja) | 1993-10-26 |
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