JP5835307B2 - Cemented carbide and surface-coated cutting tool using the same - Google Patents

Cemented carbide and surface-coated cutting tool using the same Download PDF

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Description

本発明は、超硬合金およびこれを用いた表面被覆切削工具に関する。   The present invention relates to a cemented carbide and a surface-coated cutting tool using the same.

炭化タングステン粒子(以下「WC粒子」とも記す)を主成分とする超硬合金で構成された切削工具を用いて、各種被削材の切削加工が行なわれている。たとえば特開2008−133508号公報(特許文献1)には切削工具に使用される超硬合金として、断面組織を観察した場合に多角形状でかつ角部の曲率半径が50nm以上の丸みを呈するWC粒子を含む超硬合金が開示されている。   Various work materials are cut using a cutting tool made of a cemented carbide mainly composed of tungsten carbide particles (hereinafter also referred to as “WC particles”). For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-133508 (Patent Document 1) discloses a WC that exhibits a round shape with a polygonal shape and a corner having a radius of curvature of 50 nm or more when a cross-sectional structure is observed as a cemented carbide used for a cutting tool. A cemented carbide containing particles is disclosed.

特開2008−133508号公報JP 2008-133508 A

一般に超硬合金はWC粒子(結晶粒)とコバルト等の元素を含む結合相とから構成され、粉末冶金法によって製造されている。そして粉末冶金法によって得られた焼結体に刃先処理等の所定の加工を行なうことにより切削工具とすることができる。   In general, a cemented carbide is composed of WC particles (crystal grains) and a binder phase containing an element such as cobalt, and is manufactured by a powder metallurgy method. And it can be set as a cutting tool by performing predetermined processes, such as a blade edge process, to the sintered compact obtained by the powder metallurgy method.

近年、切削加工において被削材の難削化が進行しており、さらに被削材形状の複雑化が相俟って、切削工具の使用条件は過酷化を極めている。従来、たとえば特許文献1に示されるように、WC粒子の形状等に着目して耐摩耗性等の改良が図られてきた。しかしながら、このような手法に基づく改良効果はほぼ飽和状態に達しており、近時の切削加工で要求される水準を満たせていないのが現状である。特に工具の耐摩耗性と耐欠損性とはトレードオフの関係にあり、耐欠損性を維持しつつ耐摩耗性を向上させることは極めて困難である。   In recent years, it has become difficult to cut a work material in cutting work, and the working condition of the cutting tool has become extremely severe due to the complicated shape of the work material. Conventionally, for example, as disclosed in Patent Document 1, attention has been paid to the shape of WC particles and the like, and improvement in wear resistance and the like has been attempted. However, the improvement effect based on such a method has almost reached a saturation state, and the current situation is that it does not satisfy the level required in recent cutting work. In particular, the wear resistance and fracture resistance of a tool are in a trade-off relationship, and it is extremely difficult to improve the wear resistance while maintaining the fracture resistance.

本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは耐欠損性を維持しつつ耐摩耗性に優れる超硬合金を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a cemented carbide having excellent wear resistance while maintaining fracture resistance.

本発明の実施形態に係る超硬合金は、炭化タングステン粒子と、コバルト、ニッケルおよび鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を有する結合相と、を含み、結合相を4質量%以上7質量%未満の範囲で含有し、炭化タングステン粒子のうち、結晶粒内方位差が0.75°以下である炭化タングステン粒子の割合は、炭化タングステン粒子の全粒子数に対して80%以上である。   A cemented carbide according to an embodiment of the present invention includes tungsten carbide particles and a binder phase having at least one element selected from the group consisting of cobalt, nickel, and iron, and the binder phase is 4% by mass or more and 7%. The proportion of tungsten carbide particles that are contained in a range of less than mass% and that have a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less among the tungsten carbide particles is 80% or more with respect to the total number of tungsten carbide particles. .

本発明の実施形態に係る超硬合金は耐摩耗性に優れる。   The cemented carbide according to the embodiment of the present invention is excellent in wear resistance.

本発明の一実施形態に係る超硬合金におけるEBSD解析結果の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the EBSD analysis result in the cemented carbide which concerns on one Embodiment of this invention. 参考例に係る超硬合金におけるEBSD解析結果の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the EBSD analysis result in the cemented carbide which concerns on a reference example.

[本願発明の実施形態の説明]
まず、本願発明の実施形態(以下「本実施形態」とも記す)の概要を以下の(1)〜(6)に列記して説明する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, an outline of an embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “this embodiment”) will be described in the following (1) to (6).

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行なったところ、特定の範囲で結合相を含有する超硬合金組織において、WC粒子(結晶粒)がその内部に有する歪(ひずみ)を制御することにより、耐欠損性を低下させずに耐摩耗性の向上が図れるとの知見を得、該知見に基づき更に研究を重ねることにより本発明を完成させるに至った。すなわち本実施形態に係る超硬合金および表面被覆切削工具は以下の構成を備える。   The present inventor conducted intensive research to solve the above problems, and in a cemented carbide structure containing a binder phase within a specific range, controls strain (strain) that WC particles (crystal grains) have inside. As a result, the inventors have obtained the knowledge that the wear resistance can be improved without lowering the fracture resistance, and have further completed research based on the knowledge to complete the present invention. That is, the cemented carbide and the surface-coated cutting tool according to the present embodiment have the following configuration.

(1)本実施形態に係る超硬合金は、炭化タングステン粒子と、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)および鉄(Fe)からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を有する結合相と、を含み、当該結合相を4質量%以上7質量%未満の範囲で含有する。   (1) The cemented carbide according to the present embodiment includes tungsten carbide particles and a binder phase having at least one element selected from the group consisting of cobalt (Co), nickel (Ni), and iron (Fe). Including the binder phase in a range of 4% by mass or more and less than 7% by mass.

そして、当該炭化タングステン粒子のうち、結晶粒内方位差が0.75°以下である炭化タングステン粒子の割合は、炭化タングステン粒子の全粒子数に対して80%以上である。   In the tungsten carbide particles, the proportion of the tungsten carbide particles having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is 80% or more with respect to the total number of tungsten carbide particles.

上記のように結合相を4質量%以上7質量%未満の範囲で含有する超硬合金は硬度が高く耐摩耗性の観点から有利であるが、その反面で欠損を生じやすい傾向にある。本実施形態の超硬合金は、上記のように結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子を全WC粒子に対して80%以上の割合で含有する。本発明者の研究によればこのようなWC粒子は結晶内に歪が少なく熱伝導率が高い。そしてそのようなWC粒子が合金組織内に80%以上の割合で存在することにより、合金組織全体の熱伝導率が顕著に高まり、加工中における刃先温度の上昇を抑制することができる。そのため本実施形態の超硬合金は加工中の温度上昇に起因する材料強度の低下を抑制することができる。したがって耐欠損性を低下させることなく耐摩耗性を向上させることができる。   As described above, a cemented carbide containing a binder phase in a range of 4% by mass or more and less than 7% by mass is advantageous in terms of hardness and wear resistance, but on the other hand, it tends to cause defects. The cemented carbide of the present embodiment contains WC particles having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less as described above at a ratio of 80% or more with respect to all WC particles. According to the inventor's research, such WC particles have little distortion in the crystal and high thermal conductivity. And, when such WC particles are present in the alloy structure at a ratio of 80% or more, the thermal conductivity of the entire alloy structure is remarkably increased, and an increase in the cutting edge temperature during processing can be suppressed. Therefore, the cemented carbide of the present embodiment can suppress a decrease in material strength due to a temperature rise during processing. Therefore, the wear resistance can be improved without reducing the fracture resistance.

(2)炭化タングステン粒子の平均粒径は、0.4μm以上3.0μm以下であることが好ましい。平均粒径が0.4μm以上であることにより切削時の亀裂の伝播が抑制され、平均粒径が3.0μm以下であることにより十分な硬度を確保することができる。これにより超硬合金に耐欠損性が向上する。   (2) The average particle diameter of the tungsten carbide particles is preferably 0.4 μm or more and 3.0 μm or less. Propagation of cracks during cutting is suppressed when the average particle size is 0.4 μm or more, and sufficient hardness can be ensured when the average particle size is 3.0 μm or less. This improves the fracture resistance of the cemented carbide.

(3)超硬合金は、周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)および硼素(B)からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とから構成される化合物の1種以上を含む化合物相または固溶体相をさらに含み、該化合物相または固溶体相を0.1質量%以上50質量%以下の範囲で含有することが好ましい。   (3) The cemented carbide has at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements and Group 6 elements of the periodic table, carbon (C), nitrogen (N), oxygen ( O) and at least one element selected from the group consisting of boron (B) and a compound phase or solid solution phase containing at least one compound selected from the group consisting of boron and (B), and 0.1 mass of the compound phase or solid solution phase. It is preferable to contain in the range of 50 to 50 mass%.

すなわち、超硬合金は、(i)炭化タングステン粒子と、(ii)周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とから構成される化合物の1種以上を含む化合物相または固溶体相と、(iii)結合相と、(iv)不可避不純物と、を含み、当該化合物相または固溶体相を0.1質量%以上50質量%以下の範囲で含有することが好ましい。   That is, the cemented carbide comprises (i) tungsten carbide particles, (ii) at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements and Group 6 elements of the periodic table, carbon, A compound phase or solid solution phase containing one or more compounds composed of at least one element selected from the group consisting of nitrogen, oxygen and boron, (iii) a binder phase, and (iv) inevitable impurities. In addition, the compound phase or the solid solution phase is preferably contained in the range of 0.1% by mass to 50% by mass.

このような化合物相または固溶体相を含むことにより、超硬合金組織の結合力が高まり、耐摩耗性と耐欠損性とを高度に両立させることができる。   By including such a compound phase or solid solution phase, the bonding strength of the cemented carbide structure is increased, and both wear resistance and fracture resistance can be made highly compatible.

(4)超硬合金は切削工具に用いられることが好ましい。上記のような超硬合金は優れた耐摩耗性を有するため切削工具用として特に有用である。なお切削工具とは、具体的には、ドリル、エンドミル、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切り工具、リーマまたはタップのいずれかを示す。   (4) The cemented carbide is preferably used for a cutting tool. The above cemented carbide is particularly useful as a cutting tool because it has excellent wear resistance. Specifically, the cutting tool indicates any one of a drill, an end mill, a milling cutting edge replacement cutting tip, a turning cutting edge replacement cutting tip, a metal saw, a gear cutting tool, a reamer, or a tap.

(5)さらに本実施形態は、上記超硬合金を用いた表面被覆切削工具にも係わり、該表面被覆切削工具は、基材と、基材上に形成された被膜とを備え、当該基材は、上記超硬合金により構成される。耐摩耗性に優れる超硬合金の表面に被膜を形成することにより更に切削性能を向上させることができる。   (5) The present embodiment further relates to a surface-coated cutting tool using the above-mentioned cemented carbide, and the surface-coated cutting tool includes a base material and a coating formed on the base material. Is made of the above cemented carbide. Cutting performance can be further improved by forming a film on the surface of the cemented carbide having excellent wear resistance.

(6)本実施形態の表面被覆切削工具において、被膜は物理蒸着法および化学蒸着法の少なくともいずれかにより形成されることが好ましい。物理蒸着法を用いることにより基材の強度低下を伴わず被膜を形成することができる。また化学蒸着法を用いることにより基材と被膜との密着強度を高めることができる。   (6) In the surface-coated cutting tool of the present embodiment, the coating is preferably formed by at least one of physical vapor deposition and chemical vapor deposition. By using the physical vapor deposition method, a film can be formed without reducing the strength of the substrate. Further, the adhesion strength between the substrate and the coating can be increased by using chemical vapor deposition.

[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本実施形態に係る超硬合金および表面被覆切削工具についてより詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, the cemented carbide and the surface-coated cutting tool according to the present embodiment will be described in more detail, but the present embodiment is not limited to these.

<超硬合金>
本実施形態の超硬合金は、WC粒子と、Co、NiおよびFeからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を有する結合相と、を含み、当該結合相を4質量%以上7質量%未満の範囲で含有する。
<Cemented carbide>
The cemented carbide according to the present embodiment includes WC particles and a binder phase having at least one element selected from the group consisting of Co, Ni, and Fe, and the binder phase is 4% by mass or more and less than 7% by mass. In the range of.

そしてWC粒子のうち、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合は、WC粒子の全粒子数に対して80%以上である。   Of the WC particles, the proportion of WC particles having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is 80% or more with respect to the total number of WC particles.

(結晶粒内方位差)
ここで結晶粒内方位差とは、電子線後方散乱回折(EBSD:Electron Backscatter Diffraction)法によって測定される結晶粒の歪(ひずみ)の程度を示す指標である。EBSDとは走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)における電子線回折の一種であり、その回折パターンから結晶方位を解析することができる。
(Inside grain difference)
Here, the difference in crystal grain orientation is an index indicating the degree of strain of a crystal grain measured by an electron backscatter diffraction (EBSD) method. EBSD is a kind of electron beam diffraction in a scanning electron microscope (SEM), and the crystal orientation can be analyzed from the diffraction pattern.

本発明者の研究によれば、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子(結晶粒)の割合が全WC粒子のうち80%以上である超硬合金は、耐摩耗性に優れる。この理由の詳細は明らかではないが、結晶性が高いWC粒子同士が連なることにより熱伝導性が向上し、切削時に発生する熱を外部に放散しやすくなることにより、材料強度の低下が抑制されるからであると考えることができる。なお、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合は好ましくは85%以上であり、より好ましくは90%以上である。このようなWC粒子の割合が多い程、耐摩耗性が向上する傾向にあるからである。   According to the inventor's research, cemented carbides with a proportion of WC particles (crystal grains) having an orientation difference within a crystal grain of 0.75 ° or less being 80% or more of the total WC particles are excellent in wear resistance. Excellent. Although the details of this reason are not clear, the thermal conductivity is improved by linking WC particles having high crystallinity, and the heat generated at the time of cutting is easily dissipated to the outside. Can be thought of as Note that the proportion of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more. This is because wear resistance tends to improve as the proportion of such WC particles increases.

(結晶粒内方位差の測定方法)
結晶粒内方位差は市販されているSEMおよびEBSD装置を用いて測定することができる。結晶粒内方位差は具体的には次のようにして測定するものとする。
(Measurement method of crystal grain orientation difference)
The crystal grain orientation difference can be measured using a commercially available SEM and EBSD apparatus. Specifically, the crystal grain orientation difference is measured as follows.

(測定サンプルの作製方法)
測定サンプルは、超硬合金の任意の表面または断面を鏡面加工することにより作製することができる。ここで鏡面加工の方法としては、たとえば、ダイヤモンドペーストで研磨する方法、集束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)装置を用いる方法、クロスセクションポリッシャ(CP:Cross section Polisher)装置を用いる方法、およびこれらを組み合わせた加工方法等を挙げることができる。
(Measurement sample preparation method)
The measurement sample can be produced by mirror-finishing any surface or cross section of the cemented carbide. Here, examples of the mirror finishing method include a method of polishing with diamond paste, a method using a focused ion beam (FIB) device, a method using a cross section polisher (CP) device, and the like. The processing method etc. which combined these can be mentioned.

(測定データの解析方法)
EBSD法による結晶粒内方位差の測定およびデータの解析は次のようにして行なわれる。
(Measurement data analysis method)
Measurement of crystal grain orientation difference and data analysis by the EBSD method are performed as follows.

[1]測定面積内の全測定点(ピクセル)の方位を測定し、隣接するピクセル間の方位差が15°以上である境界を結晶粒界とみなし、これに囲まれた領域を結晶粒とする。   [1] The orientation of all measurement points (pixels) within the measurement area is measured, a boundary where the orientation difference between adjacent pixels is 15 ° or more is regarded as a crystal grain boundary, and a region surrounded by this is defined as a crystal grain. To do.

[2]結晶粒内の全ての測定点(ピクセル)の方位データの平均値を求め、その値を同結晶粒の「平均結晶粒内方位」とする。   [2] An average value of orientation data of all measurement points (pixels) in the crystal grain is obtained, and the value is set as an “average crystal grain orientation” of the crystal grain.

[3]「平均結晶粒内方位」と、同結晶粒内で最大に方位の異なる解析点での結晶方位との差を「結晶粒内方位差」とする。   [3] The difference between the “average crystal grain orientation” and the crystal orientation at the analysis point having the largest different orientation in the crystal grain is referred to as “crystal grain orientation difference”.

[4]測定面積内の粒子数に対して、「結晶粒内方位差」が0.75°以下である粒子数の割合を算出する。   [4] The ratio of the number of particles having an “inside crystal grain orientation difference” of 0.75 ° or less to the number of particles in the measurement area is calculated.

以上のようなデータ解析は、たとえばTSLソリューションズ製のEBSP解析ソフトウェア「OIM Analysis」によって行なうことができる。この際、測定面積内の全粒子数が300個以上となるようにSEMの倍率および視野数を適宜調整するものとする。   The data analysis as described above can be performed by, for example, EBSP analysis software “OIM Analysis” manufactured by TSL Solutions. At this time, the SEM magnification and the number of fields of view are appropriately adjusted so that the total number of particles in the measurement area is 300 or more.

図1および図2を参照して、本実施形態の超硬合金組織について説明する。図1は本実施形態の超硬合金組織におけるEBSD解析結果の一例を示す模式図である。また図2は参考例の超硬合金組織におけるEBSD解析結果の一例を示す模式図である。図1および図2には、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子1、結晶粒内方位差が0.75°〜1.0°であるWC粒子2、結晶粒内方位差が1.0°以上であるWC粒子3、および結合相4をハッチングで区別して図示している。   With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the cemented carbide structure of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an EBSD analysis result in the cemented carbide structure of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an EBSD analysis result in the cemented carbide structure of the reference example. 1 and FIG. 2 show a WC particle 1 having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less, a WC particle 2 having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° to 1.0 °, and a crystal grain orientation. The WC particles 3 having a difference of 1.0 ° or more and the binder phase 4 are illustrated by being hatched.

図中のハッチングで識別されるように、図1では結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子1が多く分布している。他方、図2ではWC粒子1が少なく、結晶粒内方位差が0.75°〜1.0°であるWC粒子2および結晶粒内方位差が1.0°以上であるWC粒子3が多く分布していることが分かる。図2に示す参考例の組織ではWC粒子1と結晶性の異なるWC粒子2およびWC粒子3の存在により、熱伝導が阻害され加工中に刃先温度が上昇しやすい。これに対して図1に示す本実施形態では、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子1の割合が80%以上であり、これにより熱伝導性の高いWC粒子1同士が連なることができ、切削時に発生する熱を効率的に放散することができる。これにより加工中の刃先温度を低く保つことができ、刃先温度の上昇に起因する損傷を抑制することができる。したがって結合相の含有量が4質量%以上7質量%未満である高硬度組織としても耐欠損性を維持しながら耐摩耗性に優れる超硬合金を実現することができる。   As identified by the hatching in the figure, in FIG. 1, many WC particles 1 having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less are distributed. On the other hand, in FIG. 2, there are few WC particles 1, many WC particles 2 having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° to 1.0 °, and many WC particles 3 having a crystal grain orientation difference of 1.0 ° or more. It can be seen that they are distributed. In the structure of the reference example shown in FIG. 2, the presence of the WC particles 2 and WC particles 3 having different crystallinity from the WC particles 1 impedes heat conduction and tends to increase the cutting edge temperature during processing. On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 1, the ratio of the WC particles 1 having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is 80% or more. It can be connected, and heat generated during cutting can be efficiently dissipated. As a result, the cutting edge temperature during processing can be kept low, and damage due to an increase in cutting edge temperature can be suppressed. Therefore, it is possible to realize a cemented carbide excellent in wear resistance while maintaining fracture resistance even in a high hardness structure having a binder phase content of 4 mass% or more and less than 7 mass%.

(WC粒子)
本実施形態におけるWC粒子は、その平均粒径が0.4μm以上3.0μm以下であることが好ましい。平均粒径が0.4μm未満であると合金組織に亀裂が発生した場合に亀裂の伝播が起こりやすい傾向にあり、他方3.0μmを超えると合金組織の硬度が低下する傾向にあるからである。なおここで「平均粒径」は次のようにして測定するものとする。まず上記「測定データの解析方法」の[1]で説明した方法によって、一つの結晶粒として識別された領域(面積)に対する円相当径を求め、この円相当径をWC粒子の粒子径とする。そして視野画像内のWC粒子のそれぞれについて粒子径(円相当径)を求め、それらの算術平均値を「平均粒径」とする。
(WC particles)
The WC particles in the present embodiment preferably have an average particle size of 0.4 μm or more and 3.0 μm or less. When the average particle size is less than 0.4 μm, cracks tend to propagate when cracks occur in the alloy structure, and when the average particle size exceeds 3.0 μm, the hardness of the alloy structure tends to decrease. . Here, the “average particle diameter” is measured as follows. First, the equivalent circle diameter for the region (area) identified as one crystal grain is obtained by the method described in [1] of the above “analysis method of measurement data”, and this equivalent circle diameter is used as the particle diameter of the WC particles. . Then, the particle diameter (equivalent circle diameter) is obtained for each WC particle in the visual field image, and the arithmetic average value thereof is defined as “average particle diameter”.

(結合相)
本実施形態の結合相は、合金組織内でWC粒子同士を結合している。そして結合相は、Co、NiおよびFeからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を有し、超硬合金に4質量%以上7質量%未満の範囲で含有されている。結合相の含有量が4質量%未満であると焼結性が低下して、その結果、合金組織の靭性が低下する場合があり、他方結合相が7質量%以上であると結合相の厚さが増加して硬度が低下する場合がある。なお結合相の含有量は、好ましくは4.5質量%以上6.5質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上6質量%以下である。
(Binder phase)
The binder phase of the present embodiment bonds WC particles within the alloy structure. The binder phase has at least one element selected from the group consisting of Co, Ni, and Fe, and is contained in the cemented carbide in a range of 4 mass% to less than 7 mass%. If the content of the binder phase is less than 4% by mass, the sinterability may be reduced, and as a result, the toughness of the alloy structure may be reduced. On the other hand, if the binder phase is 7% by mass or more, the thickness of the binder phase is reduced. May increase in hardness and decrease in hardness. The content of the binder phase is preferably 4.5% by mass or more and 6.5% by mass or less, and more preferably 5% by mass or more and 6% by mass or less.

(化合物相または固溶体相)
本実施形態の超硬合金は、周期表の第4族元素(Ti、Zr、Hf等)、第5族元素(V、Nb、Ta等)および第6族元素(Cr、Mo、W等)からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とから構成される化合物の1種以上を含む化合物相または固溶体相をさらに含むことができる。
(Compound phase or solid solution phase)
The cemented carbide according to the present embodiment includes Group 4 elements (Ti, Zr, Hf, etc.), Group 5 elements (V, Nb, Ta, etc.) and Group 6 elements (Cr, Mo, W, etc.) of the periodic table. A compound phase or a solid solution phase comprising at least one compound selected from the group consisting of at least one element selected from the group consisting of and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron Can be included.

ここで「化合物相または固溶体相」とは、かかる相を構成する化合物が固溶体を形成していてもよいし、固溶体を形成せず個々の化合物として存在していてもよいことを示す。このような化合物相または固溶体相を含むことにより、超硬合金組織の結合力が向上し、耐摩耗性と耐欠損性とを高度に両立させることができる。   Here, the “compound phase or solid solution phase” indicates that a compound constituting such a phase may form a solid solution or may exist as an individual compound without forming a solid solution. By including such a compound phase or solid solution phase, the bonding strength of the cemented carbide structure is improved, and both wear resistance and fracture resistance can be made highly compatible.

化合物相または固溶体相の含有量は、0.1質量%以上50質量%以下の範囲であることが好ましい。このような範囲で化合物相または固溶体相を含む超硬合金は特に耐損傷性に優れる。なお化合物相または固溶体相の含有量は、より好ましくは0.5質量%以上30質量%以下であり、さらに好ましくは1.0質量%以上15質量%以下である。   The content of the compound phase or solid solution phase is preferably in the range of 0.1% by mass to 50% by mass. A cemented carbide containing a compound phase or a solid solution phase in such a range is particularly excellent in damage resistance. The content of the compound phase or solid solution phase is more preferably 0.5% by mass or more and 30% by mass or less, and further preferably 1.0% by mass or more and 15% by mass or less.

化合物相または固溶体相を構成する具体的な化合物としては、たとえばTiC、TiCN、TaC、TaN、TaCN、NbC、ZrC、ZrN、ZrCN、Cr32等を挙げることができる。これらの化合物は特に耐損傷性の観点から好ましい。 Specific compounds constituting the compound phase or solid solution phase include, for example, TiC, TiCN, TaC, TaN, TaCN, NbC, ZrC, ZrN, ZrCN, Cr 3 C 2 and the like. These compounds are particularly preferable from the viewpoint of damage resistance.

なお本明細書において上記のように化合物を化学式で表わす場合、原子比を特に限定しない場合は従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるものではない。たとえば単に「TiCN」と記す場合、「Ti」と「C」と「N」の原子比は50:25:25の場合のみに限られず、また「TiN」と記す場合も「Ti」と「N」の原子比は50:50の場合のみに限られず、従来公知のあらゆる原子比が含まれるものとする。   In the present specification, when a compound is represented by a chemical formula as described above, it is intended to include all conventionally known atomic ratios unless the atomic ratio is particularly limited, and is not necessarily limited to a stoichiometric range. . For example, when simply describing “TiCN”, the atomic ratio of “Ti”, “C”, and “N” is not limited to 50:25:25, and also when “TiN” is described, “Ti” and “N” Is not limited to the case of 50:50, and any conventionally known atomic ratio is included.

(その他)
本実施形態の超硬合金は、上記に示した構成の他、組織中に局所的に遊離炭素と呼ばれる異常相を含んでいても構わない。また超硬合金は、その表面に脱β層やCo富化層や表面硬化層が形成されているものであってもよい。
(Other)
The cemented carbide according to the present embodiment may include an abnormal phase locally called free carbon in the structure in addition to the configuration described above. In addition, the cemented carbide may have a de-β layer, a Co-enriched layer, or a surface hardened layer formed on the surface thereof.

(超硬合金の用途)
本実施形態の超硬合金は優れた耐摩耗性を有するため、特に耐摩耗性が要求される切削工具への適用性が高い。そのような切削工具としては、たとえば、ドリル、エンドミル、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切り工具、リーマまたはタップを例示することができる。
(Applications of cemented carbide)
Since the cemented carbide of the present embodiment has excellent wear resistance, the applicability to a cutting tool that requires wear resistance is particularly high. Examples of such cutting tools include drills, end mills, milling cutting edge exchangeable cutting tips, turning cutting edge exchangeable cutting tips, metal saws, gear cutting tools, reamers, or taps.

<超硬合金の製造方法>
(WC粉末の準備)
出発原料となるWC粉末としては高温炭化処理されたものが好ましい。ここで高温炭化処理とは、具体的には1900℃〜2150℃の温度で2時間〜8時間保持してタングステンの炭化を行なう処理を示す。さらに高温炭化処理からの冷却条件は、炭化温度(1900℃〜2150℃)から1200℃〜1500℃まで2℃/min〜8℃/mimの速度で冷却するものであることが好ましい。これにより一次粒子の結晶粒内方位差を最小化することができる。
<Manufacturing method of cemented carbide>
(Preparation of WC powder)
As the WC powder used as a starting material, those subjected to high-temperature carbonization treatment are preferable. Here, the high-temperature carbonization treatment specifically indicates a treatment for carbonizing tungsten by holding at a temperature of 1900 ° C. to 2150 ° C. for 2 hours to 8 hours. Furthermore, it is preferable that the cooling conditions from a high temperature carbonization process are what cools from the carbonization temperature (1900 degreeC-2150 degreeC) to 1200 degreeC-1500 degreeC at the speed | rate of 2 degreeC / min-8 degreeC / mim. As a result, the difference in orientation within the crystal grains of the primary particles can be minimized.

(超硬合金原料の混合)
WC粉末とその他超硬合金を構成する原料との混合は、WC粒子に強い衝撃が加わらない状態で行なうことが好ましい。強い衝撃によってWC粒子に歪が加わり結晶粒内方位差が増加する場合もあるからである。
(Mixing of cemented carbide materials)
The mixing of the WC powder and the other raw materials constituting the cemented carbide is preferably performed in a state where a strong impact is not applied to the WC particles. This is because there is a case where strain is applied to the WC particles by a strong impact and the orientation difference in the crystal grains increases.

ここで強い衝撃が加わらない混合方法としては、たとえば次のような方法を例示することができる。すなわち、原料粉末の混合物を粉砕用ボールが入っていないボールミル内で長時間撹拌する方法、あるいは原料粉末の混合物をV型混合機で長時間撹拌する方法が好適である。ここで撹拌方式は特に限定されず、強い衝撃が加わらない方法であればいかなる方法も採用され得る。たとえば、インペラを用いる方法、水流のみを用いる方法、およびこれらを併用する方法等を例示することができる。   Here, as a mixing method in which a strong impact is not applied, for example, the following method can be exemplified. That is, a method in which the raw material powder mixture is stirred for a long time in a ball mill containing no grinding balls or a method in which the raw material powder mixture is stirred for a long time with a V-type mixer is preferred. Here, the stirring method is not particularly limited, and any method may be employed as long as it does not apply a strong impact. For example, a method using an impeller, a method using only a water flow, a method using these in combination, and the like can be exemplified.

本実施形態の超硬合金は、たとえば次のような手順に従って製造される。まず高温炭化処理を経たWC粉末とその他原料とを、水、エタノール、アセトン、イソプロピルアルコール等の溶媒とともに混合機(撹拌機)に投入し低速回転で長時間撹拌する。次いで得られた混合物を乾燥させた後、所定の形状に成形する。そしてこの成形体を焼結することにより、WC粒子が目的の結晶粒内方位差を有する超硬合金を製造することができる。   The cemented carbide of this embodiment is manufactured according to the following procedure, for example. First, WC powder that has undergone high-temperature carbonization treatment and other raw materials are put into a mixer (stirrer) together with a solvent such as water, ethanol, acetone, isopropyl alcohol, and stirred for a long time at a low speed. Next, the obtained mixture is dried and then formed into a predetermined shape. Then, by sintering this formed body, a cemented carbide having WC particles having a desired in-crystal grain orientation difference can be produced.

(焼結)
なお上記成形体の焼結は、1390℃〜1490℃までのなるべく低い温度で行なわれることが好ましい。高温で焼結が行なわれると固溶再析出現象によって結晶粒成長が促進され、超硬合金の硬度が低下して目的の性能が得られない場合もあるからである。
(Sintering)
In addition, it is preferable that sintering of the said molded object is performed at the temperature as low as possible to 1390 degreeC-1490 degreeC. This is because if the sintering is performed at a high temperature, crystal grain growth is promoted by the solid solution reprecipitation phenomenon, and the hardness of the cemented carbide is lowered and the intended performance may not be obtained.

以下、上記に説明した超硬合金を用いた表面被覆切削工具について説明する。
<表面被覆切削工具>
本実施形態の表面被覆切削工具は、基材と、該基材上に形成された被膜とを備え、該基材は上記に説明した本実施形態の超硬合金により構成される。本実施形態の超硬合金を基材に用いることにより、耐摩耗性に優れる表面被覆切削工具を得ることができる。
Hereinafter, the surface-coated cutting tool using the cemented carbide described above will be described.
<Surface coated cutting tool>
The surface-coated cutting tool of this embodiment includes a base material and a coating film formed on the base material, and the base material is constituted by the cemented carbide of the present embodiment described above. By using the cemented carbide of this embodiment as a base material, a surface-coated cutting tool having excellent wear resistance can be obtained.

(被膜)
本実施形態の被膜は、基材の全面を覆うようにして形成されていてもよいし、基材の一部分のみを覆うようにして形成されていてもよいが、その形成目的が切削工具の諸特性の向上(すなわち切削性能の向上)にあることから、全面を覆うかもしくは一部分を覆う場合であっても切削性能の向上に寄与する部位の少なくとも一部分を覆うことが好ましい。なお被膜の構成は部分的に異なっていてもよい。
(Coating)
The coating of the present embodiment may be formed so as to cover the entire surface of the base material, or may be formed so as to cover only a part of the base material. Since it is in improving the characteristics (that is, improving the cutting performance), it is preferable to cover at least a part of the portion that contributes to the improvement of the cutting performance even when the whole surface is covered or a part thereof is covered. The configuration of the coating may be partially different.

被膜で基材を覆うことにより、切削工具の耐摩耗性、耐酸化性、靭性および使用済み刃先部の識別のための色付き性等の諸特性が向上する。   By covering the base material with the coating, various characteristics such as wear resistance, oxidation resistance, toughness of the cutting tool, and coloring property for identifying the used blade edge portion are improved.

かかる被膜は、周期表の第4族元素(Ti、Zr、Hf等)、第5族元素(V、Nb、Ta等)、第6族元素(Cr、Mo、W等)、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、または当該元素と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素との化合物からなる層を1層以上含むことが好ましい。   Such coatings include Group 4 elements (Ti, Zr, Hf, etc.), Group 5 elements (V, Nb, Ta, etc.), Group 6 elements (Cr, Mo, W, etc.), Al, and Si of the periodic table. It is preferable to include at least one layer selected from the group consisting of at least one element selected from the group consisting of or a compound of the element and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron. .

上記のような元素または化合物としては、たとえばTiCN、TiN、TiCNO、TiO2、TiNO、TiB2、TiBN、TiSiN、TiSiCN、TiAlN、TiAlCrN、TiAlSiN、TiAlSiCrN、AlCrN、AlCrCN、AlCrVN、TiAlBN、TiBCN、TiAlBCN、TiSiBCN、AlN、AlCN、Al23、ZrN、ZrCN、ZrN、ZrO2、HfC、HfN、HfCN、NbC、NbCN、NbN、Mo2C、WC、W2C、Cr、Al、Ti、Si、Vなどを挙げることができる。またこれらの元素または化合物に対し、他の元素が微量にドープされたものであってもよい。なお上記Al23には、α−Al23、κ−Al23、γ−Al23またはアモルファス状態のものが含まれるものとする。 Examples of such elements or compounds include TiCN, TiN, TiCNO, TiO 2 , TiNO, TiB 2 , TiBN, TiSiN, TiSiCN, TiAlN, TiAlCrN, TiAlSiN, TiAlSiCrN, AlCrN, AlCrCN, AlCrVN, TiAlBN, TiBCN, TiAlBCN , TiSiBCN, AlN, AlCN, Al 2 O 3, ZrN, ZrCN, ZrN, ZrO 2, HfC, HfN, HfCN, NbC, NbCN, NbN, Mo 2 C, WC, W 2 C, Cr, Al, Ti, Si , V and the like. These elements or compounds may be doped with a small amount of other elements. The Al 2 O 3 includes α-Al 2 O 3 , κ-Al 2 O 3 , γ-Al 2 O 3, and amorphous ones.

(被膜の形成方法)
本実施形態の被膜は、PVD法およびCVD法の少なくともいずれかの方法により形成されることが好ましい。
(Method for forming film)
The coating film of this embodiment is preferably formed by at least one of a PVD method and a CVD method.

PVD法としては、従来公知の真空蒸着法やスパッタリング法等を採用することができる。具体的には、たとえば、マグネトロンスパッタリング法、アーク式イオンプレーティング法、ホロカソード法、イオンビーム法、電子ビーム法、バランストマグネトロンスパッタリング法、アンバランストマグネトロンスパッタリング法、デュアルマグネトロンスパッタリング法等を挙げることができる。PVD法で被膜を形成することにより、基材の強度低下を伴わず被膜を形成することができる。   As the PVD method, a conventionally known vacuum deposition method, sputtering method, or the like can be employed. Specific examples include magnetron sputtering, arc ion plating, holocathode, ion beam, electron beam, balanced magnetron sputtering, unbalanced magnetron sputtering, and dual magnetron sputtering. Can do. By forming the film by the PVD method, the film can be formed without reducing the strength of the substrate.

またCVD法としては、たとえば従来公知のプラズマCVD法などを採用することができる。CVD法で被膜を形成することにより、被膜と基材との密着強度を向上させることができる。   As the CVD method, for example, a conventionally known plasma CVD method can be employed. By forming the film by the CVD method, the adhesion strength between the film and the substrate can be improved.

CVD法で複数の層を積層する場合、複数の層のうち少なくとも1層はMT−CVD(Medium Temperature-CVD)法を用いて成膜されることが好ましい。通常のCVD法は、約1020℃〜1030℃で成膜を行なうのに対して、MT−CVD法は約850℃〜950℃という比較的低温で行なうことができるため、成膜の際に加熱による基材へのダメージを低減することができる。したがって、MT−CVD法によって成膜される層は、基材に近接させて形成されていることが好ましい。   When a plurality of layers are stacked by the CVD method, it is preferable that at least one of the plurality of layers is formed using an MT-CVD (Medium Temperature-CVD) method. The normal CVD method forms a film at about 1020 ° C. to 1030 ° C., whereas the MT-CVD method can be performed at a relatively low temperature of about 850 ° C. to 950 ° C. It is possible to reduce the damage to the substrate due to the above. Therefore, the layer formed by the MT-CVD method is preferably formed close to the substrate.

被膜の厚さ(2層以上で形成される場合はその全体の厚さ)は、1μm以上30μm以下であることが好ましく、より好ましくは2μm以上20μm以下であり、さらに好ましくは4μm以上15μm以下である。その厚さが1μm未満の場合、耐摩耗性の向上作用が十分に示されないためであり、他方30μmを超えてもそれ以上の諸特性の向上が認められないことから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無視する限りその厚さは30μm以上としても構わない。被膜の厚さの測定方法としては、たとえば被膜を形成した刃先交換型切削チップを切断し、その断面をSEMにより測定するものとする。また被膜の組成は、エネルギー分散型X線分析装置(EDS:Energy Dispersive x-ray Spectroscopy)により測定するものとする。   The thickness of the coating (when formed with two or more layers, the total thickness) is preferably 1 μm or more and 30 μm or less, more preferably 2 μm or more and 20 μm or less, and further preferably 4 μm or more and 15 μm or less. is there. If the thickness is less than 1 μm, the effect of improving the wear resistance is not sufficiently exhibited. On the other hand, if the thickness exceeds 30 μm, no further improvement in various properties is observed, which is not economically advantageous. However, as long as economic efficiency is ignored, the thickness may be 30 μm or more. As a method for measuring the thickness of the coating, for example, the blade-tip-exchangeable cutting tip on which the coating is formed is cut, and the cross section is measured by SEM. The composition of the film is measured by an energy dispersive x-ray spectrometer (EDS).

<表面被覆切削工具の製造方法>
本実施形態の表面被覆切削工具は、上記のように超硬合金からなる基材を得、たとえばホーニング処理等の種々の刃先加工を行なった後、該基材上に被膜を形成することにより製造することができる。
<Method for manufacturing surface-coated cutting tool>
The surface-coated cutting tool of the present embodiment is manufactured by obtaining a base material made of a cemented carbide as described above, and performing various cutting edge processing such as honing treatment, and then forming a film on the base material. can do.

なお、被膜形成後に該被膜に圧縮残留応力を付与してもよい。被膜に圧縮残留応力が付与されることにより被膜の靭性が向上するからである。圧縮残留応力の付与はPVD法によって形成された被膜に対して特に有効である。圧縮残留応力は、たとえば、ブラスト法、ブラシ法、バレル法およびイオン注入法等によって導入することができる。   In addition, you may give a compressive residual stress to this film after film formation. This is because the toughness of the coating is improved by applying compressive residual stress to the coating. The application of compressive residual stress is particularly effective for a film formed by the PVD method. The compressive residual stress can be introduced by, for example, a blast method, a brush method, a barrel method, an ion implantation method, or the like.

以下、実施例を用いて本実施形態についてさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail using examples, but the present embodiment is not limited thereto.

<実施例1>
以下のようにして、超硬合金から構成される基材と該基材上に被膜とを有する表面被覆切削工具(刃先交換型切削チップ)No.1〜14を作製した。
<Example 1>
In the following manner, a surface-coated cutting tool (blade-replaceable cutting tip) No. 1 having a base material made of cemented carbide and a coating on the base material is prepared. 1-14 were produced.

まずタングステン粉末と炭素粉末とを1950℃で5時間保持して炭化した後、7℃/minの速度で1300℃まで冷却することにより、WC粉末を得た。このWC粉末のフィッシャー法による平均粒径(以下「FSSS(Fisher Sub Sieve Sizer value)」とも記す)は、2.2μmであった。   First, tungsten powder and carbon powder were carbonized by holding at 1950 ° C. for 5 hours, and then cooled to 1300 ° C. at a rate of 7 ° C./min to obtain WC powder. The average particle diameter (hereinafter also referred to as “FSSS (Fisher Sub Sieve Sizer value)”) of this WC powder by the Fisher method was 2.2 μm.

WC粉末とCo粉末とCr32粉末とを、Co(3.5質量%)、Cr32(1.0質量%)、WC粉末(残部)となるように配合して超硬合金原料粉末を得た。この超硬合金原料粉末を原料1−Aとする。原料1−Aの内容を表1に示す。 Cemented carbide containing WC powder, Co powder and Cr 3 C 2 powder so as to be Co (3.5% by mass), Cr 3 C 2 (1.0% by mass), and WC powder (remainder). Raw material powder was obtained. Let this cemented carbide raw material powder be raw material 1-A. The contents of the raw material 1-A are shown in Table 1.

Figure 0005835307
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次いで、この原料1−Aと液体パラフィン(2質量%)とエタノール溶媒とを粉砕用ボールを入れないボールミルで24時間撹拌して混合物を得た。そして、この混合物をスプレードライ乾燥して造粒粉末を得た。   Subsequently, this raw material 1-A, liquid paraffin (2% by mass), and an ethanol solvent were stirred for 24 hours in a ball mill without a grinding ball to obtain a mixture. And this mixture was spray-dried and granulated powder was obtained.

次いで、この造粒粉末をプレス成形して、10Pa以下の真空雰囲気下1460℃で1時間焼結することにより焼結体を得た。このような混合/造粒/焼結を行なうプロセスを製法1−1とする。製法1−1の内容を表2に示す。 Subsequently, the granulated powder was press-molded to obtain a sintered body by 1 hour sintered under 1 46 0 ° C. a vacuum atmosphere of 10Pa or less. This process of mixing / granulating / sintering is referred to as production method 1-1. The contents of production method 1-1 are shown in Table 2.

Figure 0005835307
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続いて焼結体の刃先稜線にSiCブラシホーニング処理を行ない、さらに刃先交換型チップの底面に対して平坦研磨処理を行なって、刃先交換型切削チップ形状(「CNMG120412N−EX」、住友電工ハードメタル株式会社製)を有する表面被覆切削工具の基材を得た。   Subsequently, SiC brush honing treatment is performed on the edge of the blade edge of the sintered body, and further, flat polishing is performed on the bottom surface of the blade tip replaceable tip to obtain a blade tip replaceable cutting tip shape (“CNMG120212N-EX”, Sumitomo Electric Hardmetal A base material of a surface-coated cutting tool having a product of Co., Ltd. was obtained.

この基材の表面に、PVD法の一種であるイオンプレーティング法によって厚さ4.0μmのTiAlN層からなる被膜を形成した。以上のようにして表面被覆切削工具No.1を得た。   A film made of a TiAlN layer having a thickness of 4.0 μm was formed on the surface of the base material by an ion plating method which is a kind of PVD method. As described above, the surface-coated cutting tool No. 1 was obtained.

(WC粒子の評価)
この表面被覆切削工具No.1の基材において、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合、および平均粒径(EBSD法によるもの)を前述の方法に従って測定した。結果を表3に示す。
(Evaluation of WC particles)
This surface-coated cutting tool No. In the base material of 1, the ratio of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less and the average particle size (according to the EBSD method) were measured according to the method described above. The results are shown in Table 3.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

表1および表2に示すように原料および焼結体の製法を変更し、それらを表3に示すように組み合わせる以外は上記と同様にして、表面被覆切削工具No.2〜14を得た。そして上記と同様にして結晶粒内方位差および平均粒径を評価した。結果を表3に示す。なお表3中、工具No.に「*」が付されたものが実施例に係る表面被覆切削工具に相当し、それ以外が比較例に相当する。   The surface-coated cutting tool No. 1 was changed in the same manner as described above except that the raw material and the method for producing the sintered body were changed as shown in Table 1 and Table 2 and were combined as shown in Table 3. 2-14 were obtained. Then, in the same manner as described above, the in-crystal grain orientation difference and the average grain size were evaluated. The results are shown in Table 3. In Table 3, tool no. Those marked with “*” correspond to the surface-coated cutting tool according to the example, and the others correspond to the comparative example.

<評価>
表面被覆切削工具No.1〜14の切削性能を以下のようにして評価した。
<Evaluation>
Surface coated cutting tool No. The cutting performance of 1-14 was evaluated as follows.

(Ni基耐熱合金の旋削加工による耐摩耗性および耐欠損性の評価)
刃先交換型切削チップをホルダー(型番「DCLNR2525」、住友電工ハードメタル株式会社製)にセットし、次の切削条件で難削材の旋削加工を行なった。そして逃げ面摩耗量(Vb)が0.15mm以上となるか、または境界部欠損が0.30mm以上となった場合に寿命と判定し、寿命となるまでの切削時間を評価した。結果を表3に示す。
(Evaluation of wear resistance and fracture resistance by turning Ni-base heat-resistant alloy)
The cutting edge replaceable cutting tip was set in a holder (model number “DCLNR2525”, manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.), and the difficult-to-cut material was turned under the following cutting conditions. Then, when the flank wear amount (Vb) was 0.15 mm or more, or when the boundary portion defect was 0.30 mm or more, it was determined as the life, and the cutting time until reaching the life was evaluated. The results are shown in Table 3.

(切削条件)
被削材:Ni基耐熱合金(インコネル718相当品)φ200丸棒
切削速度(Vc):50m/min
送り(f):0.15mm/rev
切り込み(ap):0.35mm
クーラント:あり(湿式切削)。
(Cutting conditions)
Work material: Ni-base heat-resistant alloy (Inconel 718 equivalent) φ200 round bar Cutting speed (Vc): 50 m / min
Feed (f): 0.15 mm / rev
Incision (ap): 0.35 mm
Coolant: Yes (wet cutting).

(結果と考察)
(i)実施例:工具No.2、6、7および11〜13
工具No.2、6、7および11〜13はその他の工具に比べて寿命までの切削時間が顕著に長く良好であった。この理由は次のように考えることができる。合金組織中において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が80%以上であることにより、結晶性の高いWC粒子同士が連なることができ、切削時に効率的に熱を放散して刃先温度を低く維持できる。これにより加工中における工具材料の強度低下が抑制されると考えられる。そして加工中の刃先温度が低いために逃げ面摩耗の進行が抑制され、工具寿命が向上すると考えることができる。
(Results and discussion)
(I) Example: Tool No. 2, 6, 7 and 11-13
Tool No. 2, 6, 7 and 11 to 13 were good because the cutting time until the service life was remarkably long as compared with other tools. The reason can be considered as follows. In the alloy structure, the proportion of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is 80% or more, so that WC particles having high crystallinity can be connected to each other, and heat can be efficiently applied during cutting. Dissipates and keeps the cutting edge temperature low. Thereby, it is thought that the strength reduction of the tool material during processing is suppressed. Since the cutting edge temperature during processing is low, it can be considered that the progress of flank wear is suppressed and the tool life is improved.

(ii)比較例:工具No.1
工具No.1は、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が91.2%と非常に高いものであったにも関わらず、切削時間2分で境界欠損が0.30mm以上となり寿命と判定された。この理由は、工具No.1ではCo配合量が3.5質量%(4.0質量%未満)と少なかったため焼結性が悪く、工具材料の強度が十分ではなかったと考えられる。したがって超硬合金における結合相の含有量は4質量%以上であることを要する。
(Ii) Comparative example: Tool No. 1
Tool No. No. 1 has a boundary defect of 0.30 mm or more after a cutting time of 2 minutes, even though the proportion of WC particles having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less was as high as 91.2%. It was determined that it was a lifetime. This is because the tool no. In No. 1, since the amount of Co blended was as small as 3.5% by mass (less than 4.0% by mass), the sinterability was poor and the strength of the tool material was considered insufficient. Therefore, the content of the binder phase in the cemented carbide needs to be 4% by mass or more.

(iii)比較例:工具No.3および4
工具No.3および4は、いずれも寿命までの切削時間が短く、寿命要因は境界部欠損によるものであった。このような結果になった理由は、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が特に低い(70%未満)ことに起因していると考えることができる。すなわち、合金組織において結晶性の低いWC粒子が相対的に多くなり、これらのWC粒子が熱を拡散し難いため、切削時に刃先温度が上昇し、材料強度が低下して欠損が生じたと考えられる。
(Iii) Comparative example: Tool No. 3 and 4
Tool No. In both 3 and 4, the cutting time to the end of the life was short, and the life factor was due to the defect of the boundary. The reason for this result can be attributed to the fact that the proportion of WC particles having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is particularly low (less than 70%). That is, WC particles having low crystallinity are relatively increased in the alloy structure, and it is difficult for these WC particles to diffuse heat. Therefore, it is considered that the cutting edge temperature is increased at the time of cutting, and the material strength is decreased to cause defects. .

(iv)比較例:工具No.5および8〜10
工具No.5および8〜10は、いずれも逃げ面摩耗が原因で短時間で寿命となった。これらの工具では、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が低く(いずれも80%未満)熱を逃がし難いため、刃先温度が上昇し逃げ面摩耗の進行が促進されたものと考えられる。
(Iv) Comparative example: Tool No. 5 and 8-10
Tool No. 5 and 8 to 10 all had a short life due to flank wear. In these tools, since the ratio of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is low (both less than 80%), it is difficult for heat to escape, so the cutting edge temperature rises and the progress of flank wear is promoted. It is thought that.

(v)比較例:工具No.14
工具No.14は、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が91.5%と非常に高いものであったにも関わらず、切削時間3分で逃げ面摩耗が0.15mm以上となり寿命と判定された。この理由は、工具No.14ではCo配合量が7.5質量%(7.0質量%を超過)と多かったため、本切削条件のように切削時に工具温度が高くなりやすい切削では、基材の硬度が低下しやすく逃げ面摩耗の進行が早まったものと考えられる。
(V) Comparative example: Tool No. 14
Tool No. No. 14 had a flank wear of 0.15 mm after 3 minutes of cutting despite the fact that the proportion of WC particles with a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less was 91.5%. The life was determined as above. This is because the tool no. In No. 14, the amount of Co blended was as large as 7.5% by mass (exceeding 7.0% by mass). Therefore, in the cutting where the tool temperature is likely to be high during cutting as in this cutting condition, the hardness of the base material is likely to decrease and escapes. It is thought that the progress of surface wear was accelerated.

<実施例2>
以下のようにして、超硬合金から構成される切削工具(刃先交換型切削チップ)No.15〜21を作製した。
<Example 2>
A cutting tool (blade-replaceable cutting tip) No. 1 made of cemented carbide as follows. 15-21 were produced.

まず表4に示すように、製造条件を変更する以外は、実施例1と同様にして、原料2−Aを得た。   First, as shown in Table 4, a raw material 2-A was obtained in the same manner as in Example 1 except that the production conditions were changed.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

次に表5に示す製法2−1に従って混合/造粒/焼結の各操作を行なって焼結体を得た。   Next, according to the manufacturing method 2-1 shown in Table 5, each operation of mixing / granulation / sintering was performed to obtain a sintered body.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

続いて焼結体の刃先稜線にSiCブラシホーニング処理を行ない、さらに刃先交換型チップの底面に対して平坦研磨処理を行なって、刃先交換型切削チップ形状(「CNMG120412N−EX」、住友電工ハードメタル株式会社製)を有する切削工具No.15を得た。   Subsequently, SiC brush honing treatment is performed on the edge of the blade edge of the sintered body, and further, flat polishing is performed on the bottom surface of the blade tip replaceable tip to obtain a blade tip replaceable cutting tip shape (“CNMG120212N-EX”, Sumitomo Electric Hardmetal Cutting tool no. 15 was obtained.

(WC粒子の評価)
この切削工具No.15において、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合、および平均粒径(EBSD法によるもの)を前述の方法に従って測定した。結果を表6に示す。
(Evaluation of WC particles)
This cutting tool No. 15, the proportion of WC particles having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less, and the average particle size (according to the EBSD method) were measured according to the method described above. The results are shown in Table 6.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

表4および表5に示すように原料および焼結体の製法を変更し、それらを表6に示すように組み合わせる以外は上記と同様にして、切削工具No.16〜21を得た。そして上記と同様にして結晶粒内方位差および平均粒径を評価した。結果を表6に示す。なお表6中、工具No.に「*」が付されたものが実施例に係る切削工具に相当し、それ以外が比較例に相当する。   As shown in Tables 4 and 5, the cutting tool No. was changed in the same manner as above except that the raw material and the manufacturing method of the sintered body were changed and combined as shown in Table 6. 16-21 were obtained. Then, in the same manner as described above, the in-crystal grain orientation difference and the average grain size were evaluated. The results are shown in Table 6. In Table 6, the tool No. Those marked with “*” correspond to the cutting tool according to the example, and the others correspond to the comparative example.

<評価>
切削工具No.15〜21の切削性能を以下のようにして評価した。
<Evaluation>
Cutting tool No. The cutting performance of 15-21 was evaluated as follows.

(Ti合金の旋削加工による耐摩耗性および耐欠損性の評価)
刃先交換型切削チップをホルダー(型番「DCLNR2525」、住友電工ハードメタル株式会社製)にセットし、次の切削条件で難削材の旋削加工を行なった。そしてコンパレータを用いて逃げ面摩耗量と欠損量を測定し、逃げ面摩耗量または欠損量が0.30mm以上となるまでの切削時間を計測した。結果を表6に示す。
(Evaluation of wear resistance and fracture resistance by turning Ti alloy)
The cutting edge replaceable cutting tip was set in a holder (model number “DCLNR2525”, manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.), and the difficult-to-cut material was turned under the following cutting conditions. Then, the amount of flank wear and the amount of defects were measured using a comparator, and the cutting time until the amount of flank wear or the amount of defects was 0.30 mm or more was measured. The results are shown in Table 6.

(切削条件)
被削材:Ti合金(Ti−6Al−4V)φ250丸棒
切削速度(Vc):95m/min
送り(f):0.22mm/rev
切り込み(ap):0.60mm
クーラント:あり(湿式切削)。
(Cutting conditions)
Work material: Ti alloy (Ti-6Al-4V) φ250 round bar Cutting speed (Vc): 95 m / min
Feed (f): 0.22 mm / rev
Cutting depth (ap): 0.60 mm
Coolant: Yes (wet cutting).

(結果と考察)
(i)実施例:工具No.15
工具No.15は、合金組織において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が80%以上であり、耐摩耗性に優れていた。ただし、これと同様に合金組織において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が80%以上である工具No.16、17、19および20と比較すると寿命はやや短い結果であった。この理由は、WC粒子の平均粒径が0.4μm未満と小さいために、切削時に発生した亀裂が伝播しやすく早期に欠損を生じたものと考えることができる。
(Results and discussion)
(I) Example: Tool No. 15
Tool No. No. 15 had a ratio of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less in the alloy structure of 80% or more, and was excellent in wear resistance. However, in the same way, in the alloy structure, a tool No. in which the proportion of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is 80% or more is used. Compared to 16, 17, 19 and 20, the life was somewhat shorter. This is because the average particle size of the WC particles is as small as less than 0.4 μm, and it can be considered that cracks generated at the time of cutting easily propagate and cause defects early.

(ii)実施例:工具No.21
工具No.21は、合金組織において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が80%以上であり、耐欠損性に優れていた。ただし、これと同様に合金組織において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が80%以上である工具No.16、17、19および20と比較すると寿命はやや短い結果であった。この理由は、WC粒子の平均粒径が3.5μmと大きいために、硬度が低下して逃げ面摩耗が進行しやすかったものと考えることができる。
(Ii) Example: Tool No. 21
Tool No. In No. 21, the proportion of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less in the alloy structure was 80% or more, and the fracture resistance was excellent. However, in the same way, in the alloy structure, a tool No. in which the proportion of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is 80% or more is used. Compared to 16, 17, 19 and 20, the life was somewhat shorter. The reason can be considered that since the average particle diameter of the WC particles is as large as 3.5 μm, the hardness is lowered and the flank wear easily proceeds.

(iii)実施例:工具No.16
工具No.16は、合金組織において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が80%以上であり、耐摩耗性に優れていた。ただし、これと同様に合金組織において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が80%以上である工具No.17、19および20と比較すると寿命はやや短い結果であった。この理由は、工具No.16はWC粒子の平均粒径が0.4μm以上であり硬度は高く逃げ面摩耗は進行し難かったが、工具No.17、19および20と比較するとWC粒子の平均粒径が小さく亀裂の伝播を抑えるという観点からはこれらに劣り、欠損しやすいものであったと推定される。
(Iii) Example: Tool No. 16
Tool No. In No. 16, the proportion of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less in the alloy structure was 80% or more, and the wear resistance was excellent. However, in the same way, in the alloy structure, a tool No. in which the proportion of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is 80% or more is used. Compared to 17, 19 and 20, the life was somewhat shorter. This is because the tool no. No. 16 has an average particle diameter of WC particles of 0.4 μm or more, and the hardness is high and the flank wear hardly progresses. Compared with 17, 19 and 20, it is presumed that the average particle diameter of WC particles is small and inferior to these from the viewpoint of suppressing the propagation of cracks, and easily lost.

(iv)比較例:工具No.18
工具No.18は寿命までの切削時間が4分であり、その他に比べ特に寿命が短かった。この理由は、合金組織において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が低い(80%未満)ことに起因していると考えることができる。前述のようにこのような合金組織は熱を放散し難いため、切削時に刃先温度が上昇し、逃げ面摩耗の進行が促進されたものと考えることができる。
(Iv) Comparative example: Tool No. 18
Tool No. No. 18 had a cutting time of 4 minutes until its lifetime, and its lifetime was particularly short compared to the others. This reason can be considered to be caused by a low ratio (less than 80%) of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less in the alloy structure. As described above, since such an alloy structure hardly dissipates heat, it can be considered that the cutting edge temperature is increased during cutting and the progress of flank wear is promoted.

以上の結果から耐摩耗性と耐欠損性とを両立させるとの観点から、WC粒子の平均粒径は、0.4μm以上3.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以上2.7μm以下であることがより好ましいといえる。   From the viewpoint of achieving both wear resistance and fracture resistance, the average particle size of the WC particles is preferably 0.4 μm or more and 3.0 μm or less, and 0.5 μm or more and 2.7 μm or less. It can be said that it is more preferable.

<実施例3>
以下のようにして、超硬合金から構成される基材と該基材上に被膜とを有する表面被覆切削工具(刃先交換型切削チップ)No.22〜28を作製した。
<Example 3>
In the following manner, a surface-coated cutting tool (blade-replaceable cutting tip) No. 1 having a base material made of cemented carbide and a coating on the base material is prepared. 22-28 were produced.

まず表7に示すように、製造条件を変更する以外は、実施例1と同様にして、原料3−Aを得た。   First, as shown in Table 7, a raw material 3-A was obtained in the same manner as in Example 1 except that the production conditions were changed.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

次に表8に示す製法3−1に従って混合/造粒/焼結の各操作を行なって焼結体を得た。   Next, according to the manufacturing method 3-1 shown in Table 8, each operation of mixing / granulation / sintering was performed to obtain a sintered body.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

続いて焼結体の刃先稜線にSiCブラシホーニング処理を行ない、さらに刃先交換型チップの底面に対して平坦研磨処理を行なって、刃先交換型切削チップ形状(「CNMG120408N−GU」、住友電工ハードメタル株式会社製)を有する表面被覆切削工具の基材を得た。   Subsequently, SiC brush honing treatment is performed on the edge of the blade edge of the sintered body, and further flat polishing is performed on the bottom surface of the blade tip replaceable tip to obtain a blade tip replaceable cutting tip shape (“CNMG120408N-GU”, Sumitomo Electric Hardmetal A base material of a surface-coated cutting tool having a product of Co., Ltd. was obtained.

この基材の表面に、CVD法を用いてTiN層(0.2μm)とMT−TiCN層(5.0μm)とTiBN層(0.4μm)とα−Al23層(5.2μm)とTiN層(0.2μm)とをこの順で積層した被膜を形成した(括弧内の数値は厚さを示す)。なおここでMT−TiCN層とはMT−CVD法によって形成されたTiCN層であることを示している。以上のようにして表面被覆切削工具No.22を得た。 A TiN layer (0.2 μm), an MT-TiCN layer (5.0 μm), a TiBN layer (0.4 μm), and an α-Al 2 O 3 layer (5.2 μm) are formed on the surface of the base material by CVD. And a TiN layer (0.2 μm) were laminated in this order (the value in parentheses indicates the thickness). Here, the MT-TiCN layer indicates a TiCN layer formed by the MT-CVD method. As described above, the surface-coated cutting tool No. 22 was obtained.

(WC粒子の評価)
この表面被覆切削工具No.22の基材において、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合、および平均粒径(EBSD法によるもの)を前述の方法に従って測定した。結果を表9に示す。
(Evaluation of WC particles)
This surface-coated cutting tool No. In 22 substrates, the proportion of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less and the average particle size (according to the EBSD method) were measured according to the method described above. The results are shown in Table 9.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

表7および表8に示すように原料および焼結体の製法を変更し、それらを表9に示すように組み合わせる以外は上記と同様にして、表面被覆切削工具No.23〜28を得た。そして上記と同様にして結晶粒内方位差および平均粒径を評価した。結果を表9に示す。なお表9中、工具No.に「*」が付されたものが実施例に係る表面被覆切削工具に相当し、それ以外が比較例に相当する。   As shown in Table 7 and Table 8, the surface-coated cutting tool No. 1 was changed in the same manner as above except that the raw material and the method for producing the sintered body were changed and combined as shown in Table 9. 23-28 were obtained. Then, in the same manner as described above, the in-crystal grain orientation difference and the average grain size were evaluated. The results are shown in Table 9. In Table 9, the tool No. Those marked with “*” correspond to the surface-coated cutting tool according to the example, and the others correspond to the comparative example.

<評価>
表面被覆切削工具No.22〜28の切削性能を以下のようにして評価した。
<Evaluation>
Surface coated cutting tool No. The cutting performance of 22-28 was evaluated as follows.

(鋼の旋削加工による耐摩耗性の評価)
刃先交換型切削チップをホルダー(型番「DCLNR2525」、住友電工ハードメタル株式会社製)にセットし、次の切削条件で鋼の旋削加工を行なって逃げ面摩耗量(Vb)が0.20mm以上となる切削時間(工具寿命)を測定した。なお逃げ面摩耗量が0.20mm以上となる以前に欠損したものはその時点で寿命と判定した。結果を表9に示す。
(Evaluation of wear resistance by turning of steel)
Set the cutting edge exchangeable cutting tip in the holder (model number “DCLNR2525”, manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.) and turn the steel under the following cutting conditions, and the flank wear amount (Vb) is 0.20 mm or more. The cutting time (tool life) was measured. In addition, what was missing before the flank wear amount became 0.20 mm or more was determined to be the life at that time. The results are shown in Table 9.

(切削条件)
被削材:SCM435 φ350mm丸棒
切削速度(Vc):330m/min
送り(f):0.40mm/rev
切り込み(ap):1.8mm
クーラント:あり(湿式切削)。
(Cutting conditions)
Work Material: SCM435 φ350mm Round Bar Cutting Speed (Vc): 330m / min
Feed (f): 0.40 mm / rev
Incision (ap): 1.8mm
Coolant: Yes (wet cutting).

(結果と考察)
(i)実施例:工具No.25および26
工具No.25および26は、工具No.22〜24に比して工具寿命が長く耐摩耗性に優れていた。この理由は、工具No.25および26は合金組織において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が多いため、切削加工中に熱が放散されて刃先温度が低温となり、クレーター摩耗の進行が抑制されたものと考えることができる。
(Results and discussion)
(I) Example: Tool No. 25 and 26
Tool No. 25 and 26 are tool nos. The tool life was long compared with 22-24, and it was excellent in abrasion resistance. This is because the tool no. Nos. 25 and 26 have a large proportion of WC particles having an in-grain orientation difference of 0.75 ° or less in the alloy structure, so that heat is dissipated during cutting and the cutting edge temperature becomes low, and the progress of crater wear is suppressed. Can be considered.

(ii)比較例:工具No.22〜24
工具No.22〜24はクレーター欠損により短時間で寿命となった。この理由は、合金組織において結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合が低いため(いずれも80%未満)、前述のように切削時に熱を放散し難く、刃先温度の上昇に伴いクレーター摩耗が進行し、欠損に至ったものと考えられる。
(Ii) Comparative example: Tool No. 22-24
Tool No. Nos. 22 to 24 had a short life due to crater loss. The reason for this is that the ratio of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less in the alloy structure is low (both are less than 80%). It is thought that crater wear progressed with the rise, leading to defects.

(iii)比較例:工具No.28
工具No.28は、短時間でVbが0.2mm以上となり最も早く欠損に至った。この理由は、Co配合量が8質量%(7質量%以上)と多いため、本切削条件のように工具温度が上がりやすい切削では、硬度が低下しやすく逃げ面摩耗の進行が早かったものと考えられる。
(Iii) Comparative example: Tool No. 28
Tool No. In No. 28, Vb became 0.2 mm or more in a short time, and the defect was earliest. The reason for this is that the amount of Co blended is as large as 8% by mass (7% by mass or more). Therefore, in cutting where the tool temperature is likely to rise as in this cutting condition, the hardness tends to decrease and the flank wear progresses quickly. Conceivable.

(iv)実施例:工具No.27
工具No.27は最終的にVbが0.2mmに達し寿命と判定されたが、その工具寿命は22分と十分長いものであった。この結果は、ほぼ同等の条件で製造された工具No.28と対照的な結果である。このような違い生じる理由はCo配合量の違いにあると考えられる。すなわち工具No.28ではCo配合量が8質量%(7質量%以上)であったのに対して、工具No.27ではCo配合量が6質量%(7質量%未満)と少ないことで硬度が高まり、逃げ面摩耗の進行が抑制されたと考えることができる。
(Iv) Example: Tool No. 27
Tool No. In the case of No. 27, Vb finally reached 0.2 mm and was determined to be a life, but the tool life was as long as 22 minutes. This result indicates that the tool No. manufactured under almost the same conditions. This is in contrast to 28. The reason why such a difference occurs is considered to be the difference in the amount of Co blended. That is, the tool No. In No. 28, the amount of Co blended was 8% by mass (7% by mass or more). In No. 27, it can be considered that the amount of Co is as small as 6% by mass (less than 7% by mass), the hardness is increased, and the progress of flank wear is suppressed.

<実施例4>
以下のようにして、超硬合金から構成される基材と該基材上に被膜とを有する表面被覆切削工具(刃先交換型切削チップ)No.29〜34を作製した。
<Example 4>
In the following manner, a surface-coated cutting tool (blade-replaceable cutting tip) No. 1 having a base material made of cemented carbide and a coating on the base material is prepared. 29-34 were produced.

まず表10に示すように、製造条件を変更する以外は、実施例1と同様にして、原料4−Aを得た。   First, as shown in Table 10, a raw material 4-A was obtained in the same manner as in Example 1 except that the production conditions were changed.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

次に表11に示す製法4−1に従って混合/造粒/焼結の各操作を行なって焼結体を得た。   Next, according to the manufacturing method 4-1 shown in Table 11, each operation of mixing / granulation / sintering was performed to obtain a sintered body.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

続いて焼結体の刃先稜線にSiCブラシホーニング処理を行ない、さらに刃先交換型チップの底面に対して平坦研磨処理を行なって、刃先交換型切削チップ形状(「CNMG120408N−GU」、住友電工ハードメタル株式会社製)を有する表面被覆切削工具の基材を得た。   Subsequently, SiC brush honing treatment is performed on the edge of the blade edge of the sintered body, and further flat polishing is performed on the bottom surface of the blade tip replaceable tip to obtain a blade tip replaceable cutting tip shape (“CNMG120408N-GU”, Sumitomo Electric Hardmetal A base material of a surface-coated cutting tool having a product of Co., Ltd. was obtained.

この基材の表面に、CVD法を用いてTiN層(0.2μm)とMT−TiCN層(5.0μm)とTiBN層(0.4μm)とα−Al23層(5.2μm)とTiN層(0.2μm)とをこの順で積層した被膜を形成した。以上のようにして表面被覆切削工具No.29を得た。 A TiN layer (0.2 μm), an MT-TiCN layer (5.0 μm), a TiBN layer (0.4 μm), and an α-Al 2 O 3 layer (5.2 μm) are formed on the surface of the base material by CVD. And a TiN layer (0.2 μm) were laminated in this order. As described above, the surface-coated cutting tool No. 29 was obtained.

(WC粒子の評価)
この表面被覆切削工具No.29の基材において、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合、および平均粒径(EBSD法によるもの)を前述の方法に従って測定した。結果を表12に示す。
(Evaluation of WC particles)
This surface-coated cutting tool No. In 29 substrates, the proportion of WC particles having an in-crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less and the average particle size (according to the EBSD method) were measured according to the above-described method. The results are shown in Table 12.

Figure 0005835307
Figure 0005835307

表10および表11に示すように原料および焼結体の製法を変更し、それらを表12に示すように組み合わせる以外は上記と同様にして、表面被覆切削工具No.30〜34を得た。そして上記と同様にして結晶粒内方位差および平均粒径を評価した。結果を表12に示す。なお工具No.29〜34はいずれも実施例に相当する(表12中、工具No.に「*」を付している。)。   As shown in Table 10 and Table 11, the surface-coated cutting tool No. 1 was changed in the same manner as above except that the raw material and the manufacturing method of the sintered body were changed and combined as shown in Table 12. 30-34 were obtained. Then, in the same manner as described above, the in-crystal grain orientation difference and the average grain size were evaluated. The results are shown in Table 12. Tool No. 29 to 34 all correspond to the examples (in Table 12, “*” is attached to the tool No.).

<評価>
表面被覆切削工具No.29〜34の切削性能を以下のようにして評価した。
<Evaluation>
Surface coated cutting tool No. The cutting performance of 29 to 34 was evaluated as follows.

(鋼の断続切削加工による耐欠損性の評価)
刃先交換型切削チップをホルダー(型番「DCLNR2525」、住友電工ハードメタル株式会社製)にセットし、次の切削条件で鋼の断続切削加工を行なった。そしてN=4として、欠損に至るまでの被削材のスリット部による平均衝撃回数を計測した。結果を表12に示す。
(Evaluation of fracture resistance by intermittent cutting of steel)
The cutting edge replaceable cutting tip was set in a holder (model number “DCLNR2525”, manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd.), and intermittent cutting of steel was performed under the following cutting conditions. Then, assuming that N = 4, the average number of impacts by the slit portion of the work material up to the defect was measured. The results are shown in Table 12.

(切削条件)
被削材:SCM435丸棒(丸棒に4本のスリットあり)
切削速度(Vc):310m/min
送り(f):0.21mm/rev
切り込み(ap):1.7mm
クーラント:あり(湿式切削)。
(Cutting conditions)
Work material: SCM435 round bar (with 4 slits on the round bar)
Cutting speed (Vc): 310 m / min
Feed (f): 0.21 mm / rev
Incision (ap): 1.7 mm
Coolant: Yes (wet cutting).

(結果と考察)
(i)実施例:工具No.29
工具No.29は、工具No.30〜33に比して平均衝撃回数が少なかった。この理由は、WC粒子の平均粒径が0.3μm(0.4μm未満)と小さく切削時に発生した亀裂が伝播しやすかったものと推定される。
(Results and discussion)
(I) Example: Tool No. 29
Tool No. 29 is a tool no. Compared with 30-33, the average number of impacts was small. This is presumably because the average particle size of the WC particles was as small as 0.3 μm (less than 0.4 μm), and cracks generated during cutting were easy to propagate.

(ii)実施例:工具No.34
工具No.34も、工具No.30〜33に比して平均衝撃回数が少なかった。この理由は、WC粒子の平均粒径が3.4μm(3.0μmを超過)と大きく、硬度が低くなり断続切削時の衝撃で基材が変形して欠損に至ったものと推定される。
(Ii) Example: Tool No. 34
Tool No. 34 is also a tool no. Compared with 30-33, the average number of impacts was small. This is presumably because the average particle diameter of the WC particles was as large as 3.4 μm (exceeding 3.0 μm), the hardness was low, and the base material was deformed due to impact during intermittent cutting, leading to defects.

以上の結果から耐欠損性を考慮すると、WC粒子の平均粒径は0.4μm以上3.0μm以下が好ましいといえる。   From the above results, considering the fracture resistance, it can be said that the average particle diameter of the WC particles is preferably 0.4 μm or more and 3.0 μm or less.

以上より、WC粒子と、Co、NiおよびFeからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を有する結合相と、を含み、結合相を4質量%以上7質量%未満の範囲で含有し、WC粒子のうち、結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子の割合は、WC粒子の全粒子数に対して80%以上である超硬合金は、かかる条件を満たさない比較例の超硬合金に比して耐摩耗性に優れるものであることが確認できた。   As mentioned above, it contains WC particles and a binder phase having at least one element selected from the group consisting of Co, Ni and Fe, the binder phase is contained in a range of 4 mass% to less than 7 mass%, and WC Of the particles, the proportion of WC particles having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is 80% or more based on the total number of WC particles. It was confirmed that it was superior in wear resistance compared to cemented carbide.

以上のように本実施形態および実施例の説明を行ったが、上述した実施形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。   Although the present embodiment and examples have been described as described above, it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments and examples.

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 結晶粒内方位差が0.75°以下であるWC粒子
2 結晶粒内方位差が0.75°〜1.0°であるWC粒子
3 結晶粒内方位差が1.0°以上であるWC粒子
4 結合相
1 WC particles having an orientation difference within the crystal grain of 0.75 ° or less 2 WC particles having an orientation difference within the crystal grain of 0.75 ° to 1.0 ° 3 An orientation difference within the crystal grain of 1.0 ° or more WC particles 4 bonded phase

Claims (5)

炭化タングステン粒子と、
コバルト、ニッケルおよび鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を有する結合相と、を含み、
前記結合相を4質量%以上7質量%未満の範囲で含有し、
前記炭化タングステン粒子のうち、結晶粒内方位差が0.75°以下である炭化タングステン粒子の割合は、前記炭化タングステン粒子の全粒子数に対して80%以上である、超硬合金。
Tungsten carbide particles,
A binder phase having at least one element selected from the group consisting of cobalt, nickel and iron,
Containing the binder phase in a range of 4 mass% or more and less than 7 mass%,
Among the tungsten carbide particles, the proportion of tungsten carbide particles having a crystal grain orientation difference of 0.75 ° or less is 80% or more with respect to the total number of particles of the tungsten carbide particles.
前記炭化タングステン粒子の平均粒径は、0.4μm以上3.0μm以下である、請求項1に記載の超硬合金。   The cemented carbide according to claim 1, wherein the tungsten carbide particles have an average particle size of 0.4 μm or more and 3.0 μm or less. 前記超硬合金は、周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とから構成される化合物の1種以上を含む化合物相または固溶体相をさらに含み、
前記化合物相または前記固溶体相を、0.1質量%以上50質量%以下の範囲で含有する、請求項1または請求項2に記載の超硬合金。
The cemented carbide is at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements and Group 6 elements in the periodic table, and at least selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron. And further comprising a compound phase or a solid solution phase containing one or more compounds composed of one element.
The cemented carbide according to claim 1 or 2, wherein the compound phase or the solid solution phase is contained in a range of 0.1 mass% or more and 50 mass% or less.
前記超硬合金は、切削工具に用いられる、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の超硬合金。   The cemented carbide according to any one of claims 1 to 3, wherein the cemented carbide is used for a cutting tool. 基材と、前記基材上に形成された被膜とを備え、
前記基材は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の超硬合金により構成される、表面被覆切削工具。
A substrate and a coating formed on the substrate;
The said base material is a surface coating cutting tool comprised with the cemented carbide alloy of any one of Claims 1-3.
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