JP6344807B2 - Cutting edge-exchangeable cutting tips and processed products of cemented carbide using high-precision cemented carbide with fine free carbon dispersion - Google Patents

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Description

本発明は、微細遊離炭素分散型の超硬合金、被覆超硬合金からなる刃先交換チップ、及び同合金を用いた超硬合金の加工品に関するものである。
具体的には、微細に遊離炭素を分散させた超硬合金を作製することにより(1)遊離炭素起因の強度低下を最小限に抑制できること、(2)高寸法精度の超硬合金焼結体を作製する事ができ、この技術を利用した超硬合金、被覆超硬合金を用いた高精度刃先交換型切削チップが作成できること、(3)超硬合金の加工品は放電加工、研削・研磨加工または切削加工或はこれらの組み合わせの加工法で加工されるがこの超硬合金を用いることにより安価な加工費で超硬合金の加工品が作成できること等に関するものである。
The present invention relates to a fine free carbon dispersion type cemented carbide, a cutting edge replacement tip made of a coated cemented carbide, and a cemented carbide processed product using the alloy.
Specifically, by producing a cemented carbide in which free carbon is finely dispersed, (1) strength reduction due to free carbon can be minimized, and (2) a cemented carbide alloy with high dimensional accuracy. Can make high-precision cutting edge replacement type cutting tips using cemented carbide and coated cemented carbide using this technology, and (3) EDM, grinding and polishing of cemented carbide processed products The present invention relates to machining or cutting or a combination of these methods, and the use of this cemented carbide makes it possible to produce a workpiece of cemented carbide at a low cost.

従来、炭化タングステン(WC)粒子と結合金属としてのコバルト(Co)とを適切な割合で混合し焼結させた超硬合金が知られている。用途によりWCの一部をTiC、TaC等の炭化物や窒化物、これらを複合した炭化物、炭窒化物で置き換えたものも多くある。超硬合金(Cemented Carbide)は、高硬度かつ高強度であることなどから、切削工具や金型など多方面に使用されている。
超硬合金は粉末を原料とし粉末冶金法で製造される。従って焼結後の超硬合金に巣が残存するリスクがあり、その巣の大きさを小さく、数を少なくすることが常に求められる。巣があると強度や硬度等が低下し超硬合金としての性能が劣化するからである。
巣とは、超硬合金の組織内部に現れる微細な孔、空隙のことで、「Pore(ポア)」とも呼ばれ材料欠陥の一つである。巣の状態は「有孔度」として、超硬工具協会規格CIS006C−2007「超硬質合金の有孔度分類標準」に規定されている。この規定では巣のタイプをA型,B型,C型の3種類に分類し巣の大きさや数の程度により4段階(等級)に区分し標準となる巣の程度を100―200倍の顕微鏡写真で示している。
CIS006Cによると、A型の巣の大きさは10μm以下と規定されている。また、その原因は微量なガスや不純物が起因と考えられている(非特許文献4,p.176)。
B型の巣の大きさは10μm以上25μm以下と規定されている。またその原因はCо粉や、潤滑剤の未粉砕等でA形よりやや大きい不純物が原因と考えられている(非特許文献4,p.176)。
C型の巣は、その原因が遊離炭素の存在によるとされ、その大きさは通常25μm以上であるとされている(非特許文献4,p.176)。
Conventionally, a cemented carbide in which tungsten carbide (WC) particles and cobalt (Co) as a binding metal are mixed and sintered at an appropriate ratio is known. There are many cases where a part of WC is replaced with carbides and nitrides such as TiC and TaC, carbides and carbonitrides combining these, depending on applications. Cemented carbide is used in many fields such as cutting tools and dies because of its high hardness and high strength.
Cemented carbide is produced by powder metallurgy using powder as a raw material. Accordingly, there is a risk that nests remain in the sintered cemented carbide, and it is always required to reduce the size and the number of the nests. This is because if there is a nest, the strength, hardness and the like are lowered and the performance as a cemented carbide alloy is deteriorated.
The nest is a fine hole or void that appears inside the cemented carbide structure and is also called “Pore” and is one of the material defects. The state of the nest is defined as “Porosity” in the Super Hard Tool Association Standard CIS006C-2007 “Porosity Classification Standard for Super Hard Alloys”. In this rule, the nest types are classified into three types, A type, B type, and C type, and classified into four levels (grades) according to the size and number of nests, and the standard nest level is a 100-200 times microscope. Shown in the photo.
According to CIS006C, the size of the A-type nest is defined as 10 μm or less. The cause is considered to be a trace amount of gas and impurities (Non-patent Document 4, p. 176).
The size of the B-type nest is defined as 10 μm or more and 25 μm or less. The cause is considered to be Cо powder or impurities slightly larger than A type due to unpulverized lubricant (Non-Patent Document 4, p. 176).
The cause of C-type nests is considered to be due to the presence of free carbon, and the size is usually 25 μm or more (Non-patent Document 4, p. 176).

超硬合金の品質管理の最重要事項の一つは合金の炭素量の適正な制御・管理である。炭素量が多いと合金中に遊離炭素が残留し巣が発生し、強度低下が起こる。
遊離炭素の巣は100倍の顕微鏡で観察すると小さい点状の巣が樹枝状に集まって一つの巣となっている。非特許文献1のp.66の図1.71に500倍の高倍率で観察した写真がありその樹枝状の形状がさらによくわかる。
遊離炭素に起因する巣についてはCIS規格006Cの付表4のC型とされている。4段階の一番少ない巣に適用されるC型002においても、巣の大きさは、大きいもので約70μmある。このように大きな巣が生ずると強度低下のみならず鏡面使用の用途では鏡面不具合となる。このため不良廃却損や手直し費用が発生する、或は納期遅延がおこる。
もし遊離炭素の巣が発生しても大きさを小さくできれば強度、硬度も低下しなくなり又鏡面の品質も向上し、このような損失を回避できる。
本願発明者は、従来達成していなかった遊離炭素の巣の最大径を20μm以下とする超硬合金および超硬合金の製造方法を鋭意研究し、実現するに至った。
One of the most important issues in the quality control of cemented carbide is the proper control and control of the carbon content of the alloy. If the amount of carbon is large, free carbon remains in the alloy and nests are generated, resulting in a decrease in strength.
When observing the nest of free carbon with a 100 × microscope, small nests of nests gathered in a dendritic form to form one nest. Non-Patent Document 1 p. Fig. 66 of Fig. 66 shows a photograph observed at a high magnification of 500 times, and its dendritic shape can be seen more clearly.
The nest attributed to free carbon is C type in Appendix Table 4 of CIS standard 006C. Even in the C type 002 applied to the smallest nest of four stages, the size of the nest is about 70 μm at the largest. When such a large nest is generated, not only the strength is lowered but also a mirror surface defect is caused in the use of the mirror surface. For this reason, defective disposal loss and rework costs occur, or delivery time is delayed.
Even if free carbon nests are generated, if the size can be reduced, the strength and hardness will not decrease, the quality of the mirror surface will be improved, and such loss can be avoided.
The inventor of the present application diligently researched and realized a cemented carbide and a cemented carbide manufacturing method in which the maximum diameter of the free carbon nest which has not been achieved so far is 20 μm or less.

また、CVD法を使用して被覆された超硬合金においては、被膜と超硬合金の境界部にη相(脱炭相)という異常相が発生し、被覆超硬合金の強度を低下させる原因となっている(非特許文献3)。近年は技術的改善が進み被膜と母材の境界部のη相問題は低減しているものの基本的には常に大なり小なりη相発生のリスクを含んだ状態で生産されている。
超硬合金は切削用途や耐摩耗用途等多くの用途の工具や部品に加工されているが、硬度が高く加工が困難で、放電加工法やダイヤモンド砥石による研削・研磨加工法が主として利用されている。しかし高価格の加工法で加工費の低減が大きな課題である。そのためには超硬合金焼結体の寸法精度を向上させることにより取り代を減少させることが重要である。
最近はダイヤモンド工具、ダイヤモンド被覆工具の進歩で超硬合金の切削加工が可能になってきた。金型等の耐磨工具では加工費節減や納期短縮を目的に超硬合金の切削加工による加工の効率化技術の開発が活発化している。したがって加工効率の良い超硬合金の必要性が高まっている。
また超硬合金の主要用途である刃先交換型切削チップでは、切削性能が良く、同時に寸法精度の高い焼結肌のまま使用できるチップが求められている。刃先交換型切削チップの寸法精度はその切削チップで加工された製品の寸法精度に直接影響するのでJISやISOでは刃先交換型チップの寸法精度の等級を作り使用者の選択がしやすいようになっている。当然寸法精度の高いものほど高価になる。高精度刃先交換チップは高精度の研削加工で作成される。一方無研削型(研削をしないか一部のみ研削した安価な型)の刃先交換型チップの要望も強く、使用量も増加し、無研削型刃先交換型チップの寸法精度向上の開発競争が行われている。本発明はこれらの要望に応えるものである。
Also, in the cemented carbide coated using the CVD method, an abnormal phase called η phase (decarburization phase) occurs at the boundary between the coating and the cemented carbide, causing the strength of the coated cemented carbide to decrease. (Non-Patent Document 3). In recent years, technical improvement has progressed and the η phase problem at the boundary between the coating and the base material has been reduced, but basically it is produced with a risk of η phase generation at all times.
Cemented carbides are processed into tools and parts for many uses such as cutting and wear-resistant applications, but they are hard and difficult to machine. Electrical discharge machining and grinding / polishing with diamond wheels are mainly used. Yes. However, reduction of processing costs is a major issue with high-cost processing methods. For this purpose, it is important to reduce the machining allowance by improving the dimensional accuracy of the cemented carbide sintered body.
Recently, with the progress of diamond tools and diamond-coated tools, cutting of cemented carbide has become possible. For abrasive tools such as dies, the development of technology for improving machining efficiency by cutting cemented carbide has been actively promoted in order to reduce machining costs and shorten delivery times. Therefore, the need for a cemented carbide with good processing efficiency is increasing.
In addition, a cutting edge-exchangeable cutting tip, which is a main application of cemented carbide, requires a tip that has good cutting performance and at the same time can be used with a sintered surface having high dimensional accuracy. Since the dimensional accuracy of the cutting edge replaceable cutting tip directly affects the dimensional accuracy of the product processed with the cutting tip, JIS and ISO make the dimensional accuracy grade of the replaceable tip insert easier for the user to select. ing. Of course, the higher the dimensional accuracy, the higher the price. A high-precision cutting edge replacement tip is produced by high-precision grinding. On the other hand, there is a strong demand for non-grinding (inexpensive molds that are not ground or only partially ground), and the amount of use is increasing, and there is a development race to improve the dimensional accuracy of non-grinding blade-tip inserts. It has been broken. The present invention meets these needs.

遊離炭素を含有させた超硬合金については特許文献4,5,6、7がある。
特許文献4は炭素量が多く、液相状態で固体炭素が存在する超硬合金に関するもので、遊離炭素に換算すると0.15〜0.17%以上に相当する領域のものである。一方本発明は液相状態で固体炭素が存在しない、即ち、より遊離炭素の少ない領域の超硬合金に関するものである(図1参照)。
また特許文献4の請求項1には含有遊離炭素の量は断面積で1.1%から8%としている。一方本発明は遊離炭素が重量で0.15%以下としている。遊離炭素はWC/Co主体の超硬合金に比し比重が小さいから体積%にすると約0.6%程度となり、本発明は特許文献4の範囲外の領域に関するものである。
特許文献5は超硬合金を2重構造とし内部と外周部の遊離炭素の量を異なることを特徴としているもので遊離炭素の大きさを小さくするものではない。
特許文献6は用途を限定した微少径の放電電極に関する特別の超硬合金に関するものである。超硬合金の材質評価法も性能評価法もこの用途独特の限定されたものである。
特許文献7はCVD被覆超硬合金の品質改善をしようとするために、超硬合金を2重構造とし外部に遊離炭素を含む層を形成するもので、遊離炭素の大きさを制御するものではない。
Patent Documents 4, 5, 6, and 7 are available for cemented carbide containing free carbon.
Patent Document 4 relates to a cemented carbide having a large amount of carbon and solid carbon in a liquid phase, and is in a region corresponding to 0.15 to 0.17% or more in terms of free carbon. On the other hand, the present invention relates to a cemented carbide in a region in which solid carbon does not exist in a liquid phase state, that is, a region having less free carbon (see FIG. 1).
Further, in claim 1 of Patent Document 4, the amount of free carbon contained is 1.1% to 8% in terms of cross-sectional area. On the other hand, in the present invention, free carbon is 0.15% or less by weight. Free carbon has a specific gravity smaller than that of a cemented carbide mainly composed of WC / Co, so that it becomes about 0.6% in volume%, and the present invention relates to a region outside the range of Patent Document 4.
Patent Document 5 is characterized in that the cemented carbide has a double structure and the amount of free carbon in the inner and outer peripheral portions is different, and the size of the free carbon is not reduced.
Patent Document 6 relates to a special cemented carbide relating to a discharge electrode having a small diameter with limited use. Both the material evaluation method and the performance evaluation method of cemented carbide are limited to this application.
In Patent Document 7, in order to improve the quality of the CVD-coated cemented carbide, the cemented carbide has a double structure and a layer containing free carbon is formed outside, and the size of the free carbon is not controlled. Absent.

特許第5826138号公報Japanese Patent No. 5826138 特許第4673189号公報Japanese Patent No. 4673189 特開2009−035802号公報JP 2009-035802 A 特開2005−271093号公報JP-A-2005-271093 特許第5978671号公報Japanese Patent No. 5978671 特許第4535493号公報Japanese Patent No. 4535493 特公昭62-023041号公報Japanese Patent Publication No.62-023041

鈴木寿 『超硬合金と焼結硬質材料』 丸善 (1986)。Suzuki, “Cemented carbides and sintered hard materials” Maruzen (1986). 超硬合金協会規格 『超硬合金の有孔度分類標準 CIS006C-2007』 超硬合金協会 (2007)。Cemented Carbide Association Standard "Cemented Carbide Porosity Classification Standard CIS006C-2007" Cemented Carbide Association (2007). 林・鈴木・土井 「CVD法によって炭化チタンを被覆したWC−Co合金の抗折力に及ぼす母材炭素量の影響」『粉体および粉末冶金』 31(1984) 136。Hayashi, Suzuki, Doi “Effect of the amount of base metal carbon on the bending strength of WC-Co alloy coated with titanium carbide by CVD”, “Powder and Powder Metallurgy” 31 (1984) 136. Gopal S. Upadhyaya,“Cemented Tungsten carbides”,Royes Publications.(1998).Gopal S. Upadhyaya, “Cemented Tungsten carbides”, Royes Publications. (1998). 鈴木・林 「化学蒸着法による被覆WC-Co超硬合金の強度低下」 『粉体および粉末冶金』 28(1981) 257。Suzuki, Hayashi “Strength reduction of coated WC-Co cemented carbide by chemical vapor deposition” “Powder and powder metallurgy” 28 (1981) 257.

本発明が解決しようとする課題は大きく分けて二つある。一つは製品歩留まりの向上である。即ち遊離炭素を微細に分散させて遊離炭素を含有した状態でも強度低下のない超硬合金を作製することである。
もう一つは遊離炭素含有合金の利点を生かした用途での高性能品の提供である。即ち後述するごとく高寸法精度の超硬合金焼結体を作製し、高精度で高性能の刃先交換型チップを提供することと、高効率に加工でき加工コストが安い超硬合金の加工品を提供することである。
以下具体例を本発明の目的・課題に沿って説明する。
There are roughly two problems to be solved by the present invention. One is to improve product yield. That is, it is to produce a cemented carbide that does not decrease strength even in a state in which free carbon is finely dispersed to contain free carbon.
The other is to provide high performance products for applications that take advantage of free carbon-containing alloys. That is, as will be described later, a cemented carbide sintered body with high dimensional accuracy is manufactured, a high-precision and high-performance tip replacement type chip is provided, and a cemented carbide alloy processed product that can be processed efficiently and at a low processing cost. Is to provide.
Specific examples will be described below along the objects and problems of the present invention.

本発明の第一の目的は、遊離炭素の巣を小さくすることである。
超硬合金の生産過程において、炭素の調整が不適正で焼結後遊離炭素を含有すると、強度が低下(非特許文献1 p.95 図1.115)し、また鏡面仕上げ面に遊離炭素による巣が観察され、綺麗な鏡面が得られない等の問題が発生している。
超硬合金の遊離炭素の発生の程度は、超硬工具協会規格CIS006C−2007「超硬質合金の有孔度分類標準」の付図4の標準写真(非特許文献2)により等級分類され、その程度によりC02〜C08まである。一般的に生産されている超硬合金に遊離炭素が生じた場合、付図4のようになり、遊離炭素(巣)が一番少なく小さいC002から一番多いC008まである。付図4のこれら写真から遊離炭素の大きさを判断するとC002の遊離炭素による巣の最大径は約70μmある。C006では最大径は100μm以上である。遊離炭素の付図4の写真にあるごとく遊離炭素の巣の形は小さい点がいくつか樹枝状に集まり一つの巣になっておりこの集合体の大きさを巣の大きさとして測定した。
そしてこのような遊離炭素は破壊の起点となり強度を低下させる。また鏡面に仕上げると遊離炭素が一種の巣として観察されきれいな鏡面にならない。上述の理由により一般的には遊離炭素が生じた超硬合金は品質の問題で検査不良品となり、手直しや再製作を要し、最終的には歩留低下や納期遅延をきたすこととなる。
よって、本発明においては超硬合金中の遊離炭素を微細に分散させることで、超硬合金中の巣の最大径を20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下とし、強度の低下を抑制し、かつ鏡面仕上げ面においても綺麗な鏡面を得ることが可能な超硬合金および超硬合金の製造方法を提供することで、歩留低下や納期遅延を改善することができる。
The first object of the present invention is to reduce the nest of free carbon.
In the production process of cemented carbide, if carbon is not properly adjusted and free carbon is contained after sintering, the strength is reduced (Non-patent Document 1 p.95, Fig. 1.115), and the mirror-finished surface is caused by free carbon. The nest is observed and problems such as the inability to obtain a beautiful mirror surface have occurred.
The degree of generation of free carbon in cemented carbide is classified according to the standard photograph (Non-Patent Document 2) in Fig. 4 of the cemented carbide tool association standard CIS006C-2007 "Cemented carbide porosity classification standard". From C02 to C08. When free carbon is produced in a generally produced cemented carbide, it becomes as shown in FIG. 4, and the free carbon (nest) has the smallest C002 to the largest C008. When the size of free carbon is judged from these photographs in FIG. 4, the maximum diameter of the nest due to free carbon of C002 is about 70 μm. In C006, the maximum diameter is 100 μm or more. As shown in the photograph of Fig. 4 of free carbon, the shape of the nest of free carbon is a small nest with several small spots gathered into a single nest. The size of this aggregate was measured as the nest size.
And such free carbon becomes a starting point of destruction and reduces strength. Moreover, when finished to a mirror surface, free carbon is observed as a kind of nest and does not become a beautiful mirror surface. For the above-mentioned reasons, cemented carbides with free carbon are generally inferior due to quality problems, require rework and remanufacturing, and ultimately lead to yield reduction and delivery delay.
Therefore, in the present invention, the free carbon in the cemented carbide is finely dispersed so that the maximum diameter of the nest in the cemented carbide is 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less, and the strength is reduced. By providing a cemented carbide and a method for producing a cemented carbide capable of suppressing and obtaining a beautiful mirror surface even on a mirror-finished surface, it is possible to improve yield reduction and delivery delay.

本発明の第二の目的は、より安定したCVD被覆超硬合金用の母材の提供である。
CVD法による被覆超硬合金が今日普及しているが、超硬合金に接する被膜はTiC,TiCN,TiNが一般的である。これらTi化合物は超硬合金内の炭素を吸収し被膜と超硬合金の境界に脱炭相のη相を生じやすい。η相は被覆超硬合金の強度を低下させる(非特許文献5および特許文献7)。しかし遊離炭素を含んだ超硬合金は余剰に炭素が含有されているため、η相の発生を抑制できることがわかっている(非特許文献3)。
よって、本発明において遊離炭素を含有したしかも強度低下のない超硬合金をCVD被覆超硬合金用の母材として提供することで、η相の発生を抑制した被覆超硬合金を提供することが可能となる。
The second object of the present invention is to provide a more stable base material for CVD coated cemented carbide.
Although the coated cemented carbide by CVD method is prevalent today, TiC, TiCN, TiN are generally used as the coating in contact with the cemented carbide. These Ti compounds absorb carbon in the cemented carbide and tend to generate a decarburized η phase at the boundary between the coating and the cemented carbide. The η phase reduces the strength of the coated cemented carbide (Non-Patent Document 5 and Patent Document 7). However, it has been found that a cemented carbide containing free carbon can suppress the generation of η phase because it contains excessive carbon (Non-patent Document 3).
Therefore, in the present invention, by providing a cemented carbide containing free carbon and having no strength reduction as a base material for CVD coated cemented carbide, it is possible to provide a coated cemented carbide that suppresses the generation of η phase. It becomes possible.

本発明の第三の目的は実用用途での性能がさらに改善された遊離炭素微細分散型の超硬合金及び被覆超硬合金を提供することである。
遊離炭素存在下では結合相(Co相)のfccの格子定数は約3.550Åで一定である(非特許文献1 p99及び同頁の図1.115)。タングステン(W)のCо中への固溶量を増加させ格子定数を高くすると耐熱性が向上し切削性能が向上することが期待される。しかし遊離炭素存在下で格子定数を増大させえたとの報告はない。
本発明では液相状態から急冷することで格子定数を3.560Å以上のものを作製することが可能となった。切削性能は遊離炭素のない超硬合金に対し同等以上であった。この超硬合金を母材とした被覆超硬合金においても切削性能は向上していた。
後述する遊離炭素を分散した超硬合金は寸法精度の向上も実現できる。本発明は切削性能もよく寸法精度の高い刃先交換型切削チップの提供をも可能にするものである。
A third object of the present invention is to provide a free carbon finely dispersed cemented carbide and a coated cemented carbide having further improved performance in practical use.
In the presence of free carbon, the lattice constant of fcc of the bonded phase (Co phase) is constant at about 3.550Å (Non-patent Document 1 p99 and FIG. 1.115 on the same page). Increasing the amount of tungsten (W) dissolved in Cо and increasing the lattice constant is expected to improve heat resistance and improve cutting performance. However, there is no report that the lattice constant could be increased in the presence of free carbon.
In the present invention, it is possible to produce a material having a lattice constant of 3.560 mm or more by quenching from the liquid phase. Cutting performance was equal to or better than cemented carbide without free carbon. The cutting performance was also improved in the coated cemented carbide using the cemented carbide as a base material.
A cemented carbide in which free carbon, which will be described later, is dispersed can also improve the dimensional accuracy. The present invention also makes it possible to provide a cutting edge replaceable cutting tip with good cutting performance and high dimensional accuracy.

本発明の第四の目的は、加工しやすい超硬合金の提供である。
超硬合金は切削工具、各種金型、ダイス等の耐摩工具、土木・鉱山工具等広範囲に利用されており、各種用途に応じた性能改善が日夜すすめられている。
一方超硬合金は非常に硬く加工し難い難削材として知られ、その加工には、放電加工及びダイヤモンド砥石による研削研磨加工が主として用いられている。いずれも高価な加工法である。最近は切削工具も進歩し焼結ダイヤモンドを使用した工具やダイヤモンド被覆工具が進歩して一部超硬合金の切削加工が可能になり超硬合金の加工効率の向上が期待されている。切削加工法は放電加工や研削加工に比し安価で効率の良い加工法である。
本発明の超硬合金は遊離炭素を含有しているので融点が低いという性質をもつ。遊離炭素を含有させると融点が下がることはわかっており(非特許文献1 p.96)、遊離炭素を含有した合金の融点は1298℃、低炭素側の融点は1357℃となっている。
このように本発明の超硬合金は、遊離炭素を含有しない超硬合金と比較して融点が低いため、被切削加工性が良いことが推測される。実際に実施例6で実証することができた。被切削加工性はWCの粒度やCо量等の超硬合金の他の特性に大いに支配されるが同じ組成では本発明は被切削加工性の良い超硬合金を提供することができる。
また遊離炭素を含有した超硬合金は、融点も下がることに加え電気抵抗も低いことがわかっており(非特許文献1 p.63)、非特許文献1によると、Cоを10%使用した超硬合金において低炭素側の比抵抗は約23μΩcmで、遊離炭素を含有した超硬合金の比抵抗は17.8μΩcmとなっている。よって放電加工性の改善を期待することができる。
The fourth object of the present invention is to provide a cemented carbide that is easy to work.
Cemented carbide is used in a wide range of cutting tools, various molds, anti-wear tools such as dies, civil engineering and mining tools, and performance improvement according to various applications is promoted day and night.
On the other hand, cemented carbide is known as an extremely hard and difficult-to-machine material, and electric discharge machining and grinding / polishing with a diamond grindstone are mainly used for the machining. Both are expensive processing methods. Recently, cutting tools have also progressed, and tools using sintered diamond and diamond-coated tools have progressed, making it possible to cut some cemented carbides and improving the machining efficiency of cemented carbides. The cutting method is cheaper and more efficient than electric discharge machining or grinding.
Since the cemented carbide of the present invention contains free carbon, it has the property of having a low melting point. It is known that the melting point is lowered when free carbon is contained (Non-patent Document 1, p. 96), and the melting point of the alloy containing free carbon is 1298 ° C., and the melting point on the low carbon side is 1357 ° C.
Thus, since the cemented carbide of the present invention has a lower melting point than cemented carbide containing no free carbon, it is presumed that the machinability is good. In fact, it could be demonstrated in Example 6. Although the machinability is largely governed by other properties of the cemented carbide such as the grain size and the amount of C0, the present invention can provide a cemented carbide with good machinability with the same composition.
In addition, it is known that a cemented carbide containing free carbon has a low melting point as well as a low electrical resistance (Non-patent Document 1 p.63). In the hard alloy, the specific resistance on the low carbon side is about 23 μΩcm, and the specific resistance of the cemented carbide containing free carbon is 17.8 μΩcm. Therefore, improvement of electric discharge machining can be expected.

本発明の第五の目的は、寸法精度の高い刃先交換型切削チップを提供することである。
超硬合金は混合粉をプレスしそのプレス体を焼結し作られるがプレス体から焼結体になるときに体積で約50%(寸法で約20%)収縮する。収縮率を推定しプレス体を作り目的の寸法の焼結体をつくる。複数のプレス体の重量、体積を同じくするとそれぞれの焼結体の体積は同じにすることができるが寸法が変わる。焼結体の体積を同じにしても、収縮は相似形にならず、ユガミが起こり寸法のバラツキが生ずるからである。また複数個同じものを作成しても個体間の差が生ずる。
ユガミの大きな要因の一つが焼結体内部の炭素量のわずかなバラツキである。この炭素のバラツキは種々の要因で起こるが、例えばプレス体の表面からの水分の吸収、や焼結炉内の雰囲気の影響等である。低炭素側の融点は1357℃で、高炭素側(遊離炭素が存在する側)の融点は1298℃であり、焼結のために昇温していくと融点の低い高炭素側が早く収縮を開始し、融点の高い低炭素側が遅れて収縮する。このようにして焼結体のユガミが生ずる。プレス体内の炭素量が部分的に変動しても遊離炭素が存在する限り融点は変わらず、従って収縮は均等に起こる。即ちプレス体から焼結体になるときに体積で約50%収縮するが遊離炭素が分散していない通常のものは相似形に収縮せずユガミが生ずるが分散した遊離炭素を含有するものは相似形に収縮しユガミがない。よって遊離炭素を微細に分散した超硬合金は寸法精度の高い焼結体となる。
刃先交換型切削チップはチップ上面に複雑な形状を金型で作成する場合が多いが、焼結後は研削加工することは工業的には困難である。またチップの刃先の寸法バラツキは、チップで加工された製品の寸法精度を決定するものでありチップの寸法バラツキが小さいことが常に求められている。またチップの側面を研削することによって高精度のチップを作成することも行われているが、加工費がかかり、最近は側面の全部または一部を研削加工せず焼結肌(焼結したままの表面)で使用する方向にあり、焼結体の寸法精度向上が必要である。
本発明はこのような寸法精度を高い刃先交換型切削チップを提供するものである。また複数個のチップを一つに回転体に取り付け使用する転削工具ではチップの寸法精度のバラツキはさらに重要である。即ち転削工具の代表例の一つであるフライス工具では複数個のチップが組み込まれ一体として使用され寸法バラツキが大きいとチップ間の損耗のバラツキが大きくなりフライス工具の寿命が短くなる。この転削用途ではPVD被覆刃先交換型切削チップが多用されている。PVD被覆しても高精度は維持され変化しない。旋削用途ではCVD被覆刃先交換型切削チップが多用されるがCVD被覆しても高寸法精度は維持される。
寸法精度を向上したい要求は刃先交換型切削チップに限ったことではなく他の用途でも多い。第四の目的で記載した通り、金型等の加工品は焼結品から放電加工や切削加工、研削/研磨加工で完成金型等に加工されるがユガミ等で寸法精度が悪いと加工取り代が多くなり加工時間が長く、切削工具や研削砥石等の工具の損耗も多く費用がかかっている。ユガミが少なくなれば加工時間も短くなり、また工具の損耗も少なくなり、加工費が節減できる。
A fifth object of the present invention is to provide a cutting edge replaceable cutting tip with high dimensional accuracy.
Cemented carbide is made by pressing the mixed powder and sintering the pressed body, but shrinks by about 50% (about 20% in size) by volume when the pressed body becomes a sintered body. Estimate the shrinkage rate, make a pressed body, and make a sintered body of the desired dimensions. If the weight and volume of the plurality of pressed bodies are the same, the volume of each sintered body can be made the same, but the dimensions change. This is because even if the volume of the sintered body is the same, the shrinkage does not have a similar shape, and distorts and dimensional variations occur. Moreover, even if a plurality of the same items are created, differences between individuals occur.
One of the major factors for the damage is the slight variation in the carbon content inside the sintered body. This variation in carbon occurs due to various factors, such as absorption of moisture from the surface of the pressed body, influence of the atmosphere in the sintering furnace, and the like. The melting point on the low carbon side is 1357 ° C., the melting point on the high carbon side (the side on which free carbon exists) is 1298 ° C., and when the temperature rises for sintering, the high carbon side with the low melting point starts to shrink quickly. However, the low carbon side having a high melting point contracts with a delay. In this way, the sintered body is damaged. Even if the amount of carbon in the press partially varies, the melting point does not change as long as free carbon is present, and therefore shrinkage occurs evenly. That is, when the pressed body is converted into a sintered body, it shrinks by about 50% by volume, but the normal one in which free carbon is not dispersed does not shrink in a similar shape, and it becomes distorted, but the one containing dispersed free carbon is similar. The shape shrinks and there is no damage. Therefore, the cemented carbide in which free carbon is finely dispersed becomes a sintered body with high dimensional accuracy.
In many cases, the blade-tip-exchangeable cutting tip has a complicated shape formed on the upper surface of the tip with a mold, but it is industrially difficult to grind after sintering. Further, the dimensional variation of the cutting edge of the tip determines the dimensional accuracy of the product processed with the tip, and it is always required that the dimensional variation of the tip is small. In addition, high-precision chips are also produced by grinding the side surfaces of the chips, but this requires processing costs. Recently, all or part of the side surfaces are not ground and sintered (sintered). Therefore, it is necessary to improve the dimensional accuracy of the sintered body.
The present invention provides a blade-tip-exchangeable cutting tip having such high dimensional accuracy. Further, in a rolling tool in which a plurality of tips are attached to a rotating body and used, variation in the dimensional accuracy of the tips is even more important. That is, in a milling tool which is one of representative examples of a rolling tool, a plurality of inserts are incorporated and used as a single unit. If the dimensional variation is large, the variation in wear between the chips is increased, and the life of the milling tool is shortened. In this cutting application, PVD-coated cutting edge exchangeable cutting tips are frequently used. Even with PVD coating, high accuracy is maintained and does not change. In turning applications, CVD-coated cutting edge-exchangeable cutting tips are frequently used, but high dimensional accuracy is maintained even when CVD-coated.
The demand for improving the dimensional accuracy is not limited to the cutting edge-exchangeable cutting tip, and there are many other applications. As described for the fourth purpose, processed products such as molds are processed from sintered products to finished molds by electrical discharge machining, cutting, grinding / polishing, etc. The cost increases, the processing time is long, and the wear of tools such as cutting tools and grinding wheels is also high, which is expensive. If the amount of damage is reduced, the machining time is shortened and the wear of the tool is reduced, so that the machining cost can be reduced.

本発明の第六の目的は、超硬合金が遊離炭素を含有することによって発生する欠点・問題点により実用化することが困難なその他の用途への活用である。
例えば低摩擦係数の超硬合金の提供である。超硬合金中に遊離炭素が存在すると良好な鏡面が得られず、現在実用化はされていない。しかし、遊離炭素を超硬合金中に微小に分散することによって、鏡面が得られるので遊離炭素の潤滑性を生かし潤滑性を改善した超硬合金の提供が可能になる。その他の用途開発も今後期待される。
The sixth object of the present invention is to make use of the cemented carbide for other applications that are difficult to put into practical use due to defects and problems caused by containing free carbon.
For example, providing a cemented carbide with a low coefficient of friction. If free carbon is present in the cemented carbide, a good mirror surface cannot be obtained, and it has not been put into practical use at present. However, since the mirror surface is obtained by finely dispersing free carbon in the cemented carbide, it is possible to provide a cemented carbide having improved lubricity by utilizing the lubricity of free carbon. Other application developments are also expected in the future.

このような課題を鑑みて、本発明の目的は、(1)遊離炭素を含有した超硬合金、被覆超硬合金とこれらの加工品及びその製造方法に関し、遊離炭素を含有した超硬合金であってもその遊離炭素の欠点を除去または低減することであり、具体的には、超硬合金中に遊離炭素を含有しても遊離炭素を微細に分散させることで強度の低下を抑制し、かつ超硬合金中に遊離炭素を微細に分散させることで鏡面仕上げ面においても綺麗な鏡面を得ることが可能な超硬合金および超硬合金の製造方法を提供することである。
また、本発明の目的は、超硬合金中に遊離炭素を含有していることによる利点を活用できる好性能な超硬合金を提供することであり、目的(2)は微細分散した遊離炭素を含有した超硬合金をCVD被覆超硬合金用の母体として提供することでη相の発生を抑制したCVD法被覆超硬合金を提供することである。また目的(3)は高寸法精度の超硬合金焼結体を作製し、切削性能もよく寸法精度の高い刃先交換型切削チップを提供することである。 目的(4)は寸法精度が高く被加工性が良い超硬合金を開発しより短時間で安価な加工費で加工できる超硬合金加工品を提供することである。
In view of such problems, the object of the present invention is (1) a cemented carbide containing free carbon, a coated cemented carbide, a processed product thereof, and a method for producing the same, and a cemented carbide containing free carbon. Even if it is to remove or reduce the disadvantages of the free carbon, specifically, even if free carbon is contained in the cemented carbide, the decrease in strength is suppressed by finely dispersing the free carbon, Another object of the present invention is to provide a cemented carbide and a cemented carbide manufacturing method capable of obtaining a fine mirror surface even in a mirror-finished surface by finely dispersing free carbon in the cemented carbide.
In addition, an object of the present invention is to provide a high performance cemented carbide that can take advantage of free carbon contained in the cemented carbide, and object (2) is to provide finely dispersed free carbon. It is to provide a CVD-coated cemented carbide that suppresses the generation of η phase by providing the contained cemented carbide as a base material for a CVD-coated cemented carbide. The purpose (3) is to produce a cemented carbide sintered body with high dimensional accuracy, and to provide a cutting edge exchangeable cutting tip with good cutting performance and high dimensional accuracy. The purpose (4) is to develop a cemented carbide with high dimensional accuracy and good workability, and to provide a cemented carbide product that can be processed in a shorter time and at a lower processing cost.

本発明は、高温での液相存在時にその液相に固体炭素を含有しない範囲の炭素量を含有する炭化タングステン(WC)とコバルト(Cо)からなる超硬合金であって、遊離炭素に起因する巣の最大径が20μm以下であることを特徴とする。
本発明は、微細に分散された遊離炭素を含有した炭化タングステン(WC)とコバルト(Cо)からなる超硬合金において、含有する遊離炭素の量が0.02%以上0.15%以下であって、遊離炭素に起因する巣の最大径が20μm以下であることを特徴とする。
またさらに好ましくは、本発明の超硬合金は遊離炭素に起因する巣の最大径が15μm以下であることを特徴とする。
よりさらに好ましくは、本発明の超硬合金は遊離炭素に起因する巣の最大径が10μm以下であることを特徴とする。
図1(非特許文献1、p.96 図1.112(b))によると遊離炭素が約0.15%〜0.17%以上では液相出現時(約1298℃以上とされている)においても遊離炭素が固体として存在し、冷却し液相が固体化した時もその遊離炭素は存在し続ける。この領域は遊離炭素が過大で超硬合金としては一般に使用されていない。0.01%以上0.15%以下では液相出現時には、炭素はすべて液体中に溶けており、固体化するときに遊離炭素が液相から析出してくる。本発明はこの遊離炭素の大きさを微細化することを目的としたものである。詳しくは<遊離炭素を微細化する方法>でも述べる。
また遊離炭素を0.01%以上とせず、0.02%以上としたのは0.01%以下では遊離炭素に起因する巣の数、大きさともに減少し、遊離炭素に起因する欠点も顕在化しないことが多々あるからである。
The present invention is a cemented carbide comprising tungsten carbide (WC) and cobalt (Cо) containing carbon in a range that does not contain solid carbon in the liquid phase at high temperatures, and is caused by free carbon. The maximum diameter of the nest is 20 μm or less.
In the cemented carbide comprising tungsten carbide (WC) and cobalt (Cо) containing finely dispersed free carbon, the present invention contains 0.02% to 0.15% of free carbon. The maximum diameter of the nest caused by free carbon is 20 μm or less.
More preferably, the cemented carbide of the present invention is characterized in that the maximum nest diameter caused by free carbon is 15 μm or less.
More preferably, the cemented carbide of the present invention is characterized in that the maximum nest diameter caused by free carbon is 10 μm or less.
According to Fig. 1 (Non-patent Document 1, p.96 Fig. 1.112 (b)), when the free carbon is about 0.15% to 0.17% or more, the liquid phase appears (about 1298 ° C or more). In this case, free carbon exists as a solid, and the free carbon continues to exist when the liquid phase is solidified by cooling. This region has excessive free carbon and is not generally used as a cemented carbide. If the liquid phase appears at 0.01% or more and 0.15% or less, all the carbon is dissolved in the liquid, and free carbon is precipitated from the liquid phase when solidified. The present invention aims to reduce the size of the free carbon. Details are also described in <Method of making free carbon finer>.
In addition, free carbon is not set to 0.01% or more, and 0.02% or more is reduced to 0.01% or less in which both the number and size of nests caused by free carbon are reduced, and defects due to free carbon are also apparent. This is because there are many cases where it does not.

超硬合金の遊離炭素の発生の程度は超硬工具協会規格CIS006C−2007「超硬質合金の有孔度分類標準」のC型の巣に分類され、その程度は付図4のC02〜C08により判定される(非特許文献2)。通常生産されている超硬合金で遊離炭素が生ずるとこの付図4のCタイプの巣になる。遊離炭素の巣の多さにより、巣が一番少なく小さいC002から巣の多いC008まで分類されている。付図4のこれら写真から遊離炭素の径を判断すると巣が少ないC002でも約25μm〜70μmのものが混在している。
付図4の写真を見ると遊離炭素の巣の形は小さい点がいくつか樹枝状に集まり一つの巣になっておりこの集合体の大きさを巣の大きさとして測定した。そしてこのような巣(遊離炭素)は破壊の起点となり強度を低下させる(非特許文献1、p.99 図1.115)。また鏡面に仕上げると遊離炭素が一種の巣として観察されるためきれいな鏡面にならない。遊離炭素の巣の大きさ(最大径)を20μm以下に小さく分散させると巣が肉眼で殆ど見えなくなる。従って鏡面の不具合が改善もしくは解消し、強度も改善し遊離炭素を含有しないものに近づく、或はほぼ同等になる。
本願発明者は、超硬合金生成用の混合粉を焼結し、液相存在状態から冷却速度30℃/分,50℃/分,70℃/分のごとく急速冷却することで、従来達成していなかった遊離炭素の巣の最大径を20μm以下,15μm以下,10μm以下とする超硬合金および超硬合金の製造方法を発明した。
The degree of free carbon generation in cemented carbide is classified as C type nest of CIS006C-2007 “Cemented carbide porosity classification standard”, and the degree is determined by C02 to C08 in Figure 4 (Non-Patent Document 2). When free carbon is generated in a cemented carbide that is normally produced, it becomes a C-type nest in FIG. Depending on the number of nests of free carbon, it is classified from C002 with the smallest nest to C008 with many nests. If the diameter of the free carbon is judged from these photographs in FIG. 4, even C002 having a small nest contains about 25 μm to 70 μm.
As shown in the photograph in Fig. 4, the shape of the free carbon nest is a small nest with several small points gathered into a single nest, and the size of this aggregate was measured as the size of the nest. And such a nest (free carbon) becomes a starting point of destruction and reduces strength (Non-patent Document 1, p. 99, Fig. 1.115). Also, when finished to a mirror surface, free carbon is observed as a kind of nest, so it does not become a beautiful mirror surface. When the size (maximum diameter) of the free carbon nest is dispersed to 20 μm or less, the nest becomes almost invisible to the naked eye. Therefore, the problem of the mirror surface is improved or eliminated, the strength is also improved, and it approaches or is almost equivalent to that not containing free carbon.
The inventor of the present application sinters mixed powder for producing cemented carbide and rapidly cools it from the liquid phase existence state at cooling rates of 30 ° C./min, 50 ° C./min, and 70 ° C./min. The present invention has invented a cemented carbide and a method for producing a cemented carbide in which the maximum diameter of the free carbon nest that has not been reached is 20 μm or less, 15 μm or less, or 10 μm or less.

本発明によれば、さらに遊離炭素の巣の大きさ(最大径)を15μm以下にすることにより、巣の最大径が20μmの場合よりもさらに強度(抗折力)、硬度および鏡面品質を向上した超硬合金を提供するものである。   According to the present invention, by further reducing the nest size (maximum diameter) of free carbon to 15 μm or less, the strength (bending strength), hardness and mirror surface quality are further improved as compared with the case where the maximum diameter of the nest is 20 μm. A cemented carbide is provided.

本発明によれば、さらに遊離炭素の巣の大きさ(最大径)を10μm以下にすることにより、巣の最大径が20μmの場合よりもさらに強度(抗折力)、硬度および鏡面品質を向上した超硬合金を提供するものである。   According to the present invention, by further reducing the nest size (maximum diameter) of free carbon to 10 μm or less, the strength (bending strength), hardness and mirror surface quality are further improved as compared with the case where the maximum nest diameter is 20 μm. A cemented carbide is provided.

本発明の超硬合金は、コバルト(Cо)の量の2〜18%の炭化クロムまたは窒化クロムが添加されていることを特徴とする。
本発明によれば、炭化クロムまたは窒化クロムを添加した超硬合金においても遊離炭素を微細分散させると、強度や硬度を遊離炭素のない超硬合金とほぼ同じにすることが可能である。
クロム(Cr)を固溶させると超硬合金の圧縮強度、耐熱強度および疲労強度が向上するとされている(特許文献1)。しかしコバルト(Co)の量に対し2%以下では効果がなくまた18%以上では炭化クロムの結晶が析出し超硬合金の強度を低下させる危険がある。従って2〜18%を適正範囲としている。
The cemented carbide of the present invention is characterized in that 2-18% of chromium carbide or chromium nitride of the amount of cobalt (Cо) is added.
According to the present invention, even in a cemented carbide to which chromium carbide or chromium nitride is added, if free carbon is finely dispersed, the strength and hardness can be made substantially the same as that of a cemented carbide having no free carbon.
It is said that when chromium (Cr) is dissolved, the compressive strength, heat resistance strength and fatigue strength of the cemented carbide are improved (Patent Document 1). However, if it is 2% or less with respect to the amount of cobalt (Co), there is no effect, and if it is 18% or more, crystals of chromium carbide precipitate and there is a risk of reducing the strength of the cemented carbide. Therefore, the appropriate range is 2 to 18%.

本発明の超硬合金は、炭化タングステン(WC)の一部を周期律表4,5,6族元素の遷移金属の炭化物(ただし、Wを除く)、窒化物、炭窒化物、Wと前記遷移金属の炭化物、窒化物、炭窒化物との複炭化物、複炭窒化物のうちいずれか1つまたはこれらの組み合わせで置き換えたことを特徴とする。
本発明によれば、炭化タングステン(WC)の一部を周期律表4,5,6族元素の遷移金属の炭化物(ただし、Wを除く)、窒化物、炭窒化物、Wと前記遷移金属の炭化物、窒化物、炭窒化物との複炭化物、複炭窒化物のうちいずれか1つまたはこれらの組み合わせで置き換えた超硬合金においても遊離炭素を微細に分散させ強度、硬度を遊離炭素の巣がないものとほぼ同等にすることができる。
In the cemented carbide of the present invention, a part of tungsten carbide (WC) is a transition metal carbide (except for W), nitrides, carbonitrides, W, and W It is characterized in that it is replaced with any one of a transition metal carbide, nitride, double carbide with carbonitride, double carbonitride, or a combination thereof.
According to the present invention, a part of tungsten carbide (WC) is a transition metal carbide (except for W), nitrides, carbonitrides, W and the transition metals of Group 4, 5 and 6 elements of the periodic table. Even in a cemented carbide in which any one of carbides, nitrides, double carbides with carbonitrides, double carbonitrides or a combination thereof is replaced, the free carbon is finely dispersed, and the strength and hardness of the free carbon It can be almost equivalent to the one without a nest.

本発明は、前記超硬合金の表面に脱β層が形成されており、前記脱β層の厚みが1〜30μmであることを特徴とする。
ここで脱β層とは、β相がない層であり、Co含有量がやや多くなり硬度がやや低くなるが強度や靭性に優れている層である。
本発明の超硬合金は、CVD被覆用の母材として利用されるが、本発明によれば、β相を含有する超硬合金にTiN,TiCN等の窒素化合物を添加し、脱β層を形成することで、被覆膜の脆性を補強することが可能となり、CVD被覆用の母材として好適に利用することができる。
脱β層は被覆膜の脆性を補強することが目的であるため、1μm以下では効果が不十分であり、また30μm以上では、本発明の超硬合金を工具刃先に使用した場合に工具刃先の高温硬度不足で工具性能が低下する。
The present invention is characterized in that a de-β layer is formed on the surface of the cemented carbide, and the thickness of the de-β layer is 1 to 30 µm.
Here, the β-free layer is a layer having no β phase, and is a layer having a high Co content and a slightly low hardness but excellent strength and toughness.
The cemented carbide of the present invention is used as a base material for CVD coating. According to the present invention, a nitrogen compound such as TiN or TiCN is added to a cemented carbide containing a β phase to form a deβ layer. By forming, it becomes possible to reinforce the brittleness of the coating film, and it can be suitably used as a base material for CVD coating.
Since the purpose of the de-β layer is to reinforce the brittleness of the coating film, the effect is insufficient at 1 μm or less, and when it is 30 μm or more, the tool edge is used when the cemented carbide of the present invention is used as the tool edge. Tool performance decreases due to insufficient high-temperature hardness.

本発明は、前記超硬合金の結合相(Co相)のfccの格子定数が3.560Å以上であることを特徴とする。
本発明によれば、結合相(Co相)のfccの格子定数が3.560Å以上とすることで切削性能を向上した超硬合金及び被覆超硬合金を提供することができる。
格子定数が高い超硬合金は耐熱性が高く、疲労強度が改善され切削性能が向上するとされている。また、耐摩工具でも性能向上があるとされている(特許文献1、特許文献2)。遊離炭素を含有した超硬合金の格子定数は最低となり、約3.550Åである(非特許文献1、P99及び同頁の図1.115)。
遊離炭素を微細分散するために、超硬合金を製造する製造工程において、超硬合金生成用の混合粉を焼結後液相存在状態から急冷するが、固相になっても800℃まで引き続き急冷し続ける。この急冷効果で、遊離炭素存在状態でもタングステン(W)のCo相中への固溶が進み格子定数が大きくなることが分かった。抗折力や硬度は大きな差はなかったが、切削試験をすると性能向上していた。耐磨用等の切削用途以外でも性能差があると考えられる。
本願発明者は、超硬合金に遊離炭素が含まれていても超硬合金中に遊離炭素を微細分散することで、従来達成し得なかった格子定数が3.560Å以上の遊離炭素を含んだ超硬合金を発明するに至った。
この超硬合金を母材にした被覆超硬合金も格子定数の効果は継続し切削性能は向上していた。後述するごとく遊離炭素分散型超硬合金は寸法精度も高くなる。本発明は遊離炭素を微細分散させ、寸法精度が高く、結合相(Co相)のfccの格子定数が3.560Å以上である超硬合金或は被覆超硬合金及びこれらからなる刃先交換型切削チップを提供することを特徴としている。
The present invention is characterized in that a fcc lattice constant of the bonded phase (Co phase) of the cemented carbide is 3.560 or more.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cemented carbide and covering cemented carbide which improved cutting performance can be provided because the lattice constant of fcc of a binder phase (Co phase) shall be 3.560 or more.
A cemented carbide with a high lattice constant is said to have high heat resistance, improved fatigue strength, and improved cutting performance. In addition, it is said that there is an improvement in performance even with wear-resistant tools (Patent Document 1, Patent Document 2). The cemented carbide containing free carbon has the lowest lattice constant of about 3.550% (Non-patent Document 1, P99 and Fig. 1.115 on the same page).
In order to finely disperse the free carbon, in the manufacturing process of manufacturing a cemented carbide, the mixed powder for producing the cemented carbide is rapidly cooled from the liquid phase existing state after sintering. Keep cooling rapidly. It was found that due to this rapid cooling effect, solid solution of tungsten (W) into the Co phase progresses even in the presence of free carbon, and the lattice constant increases. Although there was no big difference in the bending strength and hardness, the performance was improved by the cutting test. It is thought that there is a difference in performance other than cutting applications such as for abrasion resistance.
The inventor of the present application included free carbon having a lattice constant of 3.560 Å or more, which could not be achieved in the past, by finely dispersing free carbon in the cemented carbide even if free carbon is contained in the cemented carbide. Invented cemented carbide.
The effect of the lattice constant continued on the coated cemented carbide based on this cemented carbide and the cutting performance was improved. As described later, the free carbon dispersion type cemented carbide has high dimensional accuracy. The present invention is a cemented carbide or coated cemented carbide in which free carbon is finely dispersed, the dimensional accuracy is high, and the lattice constant of the fcc of the binder phase (Co phase) is 3.560 mm or more, and a cutting edge exchange type cutting made of these. It is characterized by providing a chip.

本発明の超硬合金は、被覆超硬合金の母材として利用される。
CVD法による被覆超硬合金が普及しているが、超硬合金に接する被膜はTiC,TiCN,TiNが一般的である。これらTi化合物は超硬合金内の炭素を吸収し被膜と超硬合金の境界に脱炭層のη相を生じやすい。η相は被覆超硬合金の強度を低下させる(非特許文献5、特許文献7)。しかし遊離炭素を含んだ超硬合金は余剰に炭素が含有されておりη相の発生を抑制できる(非特許文献3、特許文献7)。
本発明の超硬合金を被覆超硬合金の母材として利用することで、境界部のη相が少ない強度の向上した被覆超硬合金を提供することを特徴としている。
The cemented carbide of the present invention is used as a base material for a coated cemented carbide.
Although a coated cemented carbide by CVD method is widely used, TiC, TiCN, and TiN are generally used as the coating in contact with the cemented carbide. These Ti compounds absorb carbon in the cemented carbide and tend to generate the η phase of the decarburized layer at the boundary between the coating and the cemented carbide. The η phase reduces the strength of the coated cemented carbide (Non-patent Document 5, Patent Document 7). However, the cemented carbide containing free carbon contains excessive carbon and can suppress the generation of η phase (Non-patent Documents 3 and 7).
By using the cemented carbide of the present invention as a base material for a coated cemented carbide, a coated cemented carbide having improved strength with few η phases at the boundary is provided.

本発明の超硬合金または被覆超硬合金は、刃先交換型切削チップとして使用される。
また本発明の超硬合金または被覆超硬合金を使用し加工することで工具、金型、部品等の加工品として使用される。
本発明によれば寸法精度を向上した超硬合金、被覆超硬合金の製造が可能である。本発明は寸法精度向上により研削加工を省略ないしは削減した刃先交換型切削チップの提供を可能にすることを特徴としている。
また本発明の超硬合金は、寸法精度が高いため加工取り代が少なく、加工性もよいため加工費を安価にできる。従って本発明の超硬合金を使用し、より安価な加工費で工具、金型、部品等の超硬合金加工品、被覆超硬合金の加工品を提供することを特徴とする。
The cemented carbide or coated cemented carbide of the present invention is used as a cutting edge exchangeable cutting tip.
Further, by using the cemented carbide or the coated cemented carbide of the present invention, it is used as a processed product such as a tool, a mold, or a part.
According to the present invention, it is possible to manufacture cemented carbide and coated cemented carbide with improved dimensional accuracy. The present invention is characterized in that it is possible to provide a cutting edge-replaceable cutting tip that eliminates or reduces grinding by improving the dimensional accuracy.
Further, the cemented carbide of the present invention has a high dimensional accuracy, so there is little machining allowance and good workability, so that the machining cost can be reduced. Therefore, using the cemented carbide of the present invention, it is possible to provide a cemented cemented carbide processed product such as a tool, a die, or a component, or a coated cemented carbide alloy at a lower cost.

本発明の超硬合金の製造方法は、微細遊離炭素分散型超硬合金を製造するに際し、超硬合金生成用の混合粉を液相出現温度以上の焼結温度で焼結後、液相出現温度以上の温度から急冷する工程、または液相出現以上の温度まで再加熱し急冷する工程を有することを特徴とする。
また本発明の超硬合金の製造方法は、前記急冷する工程および再加熱し急冷する工程の冷却速度を30℃/分以上とすることを特徴とする。
ここで、「液相出現温度以上の温度から急冷する工程」とは、液相出現温度以上から急速に超硬合金を冷却する工程のことであり、実施例の焼結条件「急冷」、「強急冷」、「強強急冷」も含まれる。
また、「再加熱し急冷する工程」とは、焼結された超硬合金を再び液相出現温度以上にまで加熱し、急速に冷却する工程のことであり、実施例の焼結条件「再加熱急冷」および「再加熱強急冷」も含まれる。
遊離炭素が存在するように配合した混合粉をプレスし焼結した。その際遊離炭素を微細に分散させるために液相存在状態から急冷した。液相存在状態から800℃までの冷却速度は通常10℃/分程度であるが、この場合は超硬工具協会規格CIS006C−2007「超硬質合金の有孔度分類標準」のC型の巣が超硬合金中に存在した。
同じ混合粉を使って焼結し、液相存在状態から冷却速度20℃/分、30℃/分で冷却したところ、20℃/分で冷却したほうが10℃/分で冷却するよりも超硬合金中に径が20μm以上の巣が少なくなったが、残存した。30℃/分で冷却すると、径が20μm以上の巣はなかった。
よって、冷却速度は30℃/分以上とした。また冷却速度を速くすると巣の径は小さくなる。試行実験では冷却速度が50℃/分程度の場合は径が15μm以上の巣はなくなり、冷却速度が70℃/分以上場合は径が10μm以上の巣はなくなった。
本発明によれば、超硬合金生成用の混合粉を液相出現温度以上の焼結温度で焼結後、急冷もしくは再加熱して急冷すること、およびその冷却速度を大きくすることによって、超硬合金中に巣を分散させ、かつ巣の径を小さくすることが可能となる。
The manufacturing method of the cemented carbide according to the present invention is such that when producing a fine free carbon dispersion type cemented carbide, the mixed powder for producing the cemented carbide is sintered at a sintering temperature equal to or higher than the liquid phase appearance temperature, and then the liquid phase appears. It is characterized by having a step of quenching from a temperature higher than the temperature or a step of reheating to a temperature higher than the appearance of the liquid phase and quenching.
The method for producing a cemented carbide according to the present invention is characterized in that the cooling rate in the rapid cooling step and the reheating and rapid cooling step is 30 ° C./min or more.
Here, the “step of rapidly cooling from the temperature above the liquid phase appearance temperature” refers to a step of rapidly cooling the cemented carbide from the temperature above the liquid phase appearance temperature. “Strong cooling” and “Strong cooling” are also included.
The “reheating and quenching process” is a process in which the sintered cemented carbide is again heated to a temperature above the liquid phase appearance temperature and rapidly cooled. "Heating rapid cooling" and "reheating strong rapid cooling" are also included.
The mixed powder blended so that free carbon was present was pressed and sintered. At that time, in order to finely disperse the free carbon, it was rapidly cooled from the liquid phase. The cooling rate from the liquid phase existing state to 800 ° C. is usually about 10 ° C./min. In this case, the C type nest of the cemented carbide tool association standard CIS006C-2007 “superhard alloy porosity classification standard” Present in cemented carbide.
Sintered using the same mixed powder and cooled at a cooling rate of 20 ° C./min and 30 ° C./min from the liquid phase presence state. Cooling at 20 ° C./min is super hard than cooling at 10 ° C./min. There were fewer nests with a diameter of 20 μm or more in the alloy, but they remained. When cooled at 30 ° C./min, there was no nest having a diameter of 20 μm or more.
Therefore, the cooling rate was set to 30 ° C./min or more. Further, when the cooling rate is increased, the nest diameter is reduced. In the trial experiment, when the cooling rate was about 50 ° C./min, the nest having a diameter of 15 μm or more disappeared, and when the cooling rate was 70 ° C./min or more, the nest having a diameter of 10 μm or more disappeared.
According to the present invention, after sintering the mixed powder for producing a cemented carbide alloy at a sintering temperature equal to or higher than the liquid phase appearance temperature, quenching by rapid cooling or reheating, and increasing its cooling rate, It is possible to disperse the nest in the hard alloy and reduce the nest diameter.

本発明によれば、超硬合金中に遊離炭素を微細に分散させることで超硬合金中の巣の最大径を20μm以下、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下とし、強度の低下を抑制し、かつ鏡面仕上げ面においても綺麗な鏡面を得ることが可能な超硬合金および超硬合金の製造方法を提供することで、歩留低下や納期遅延を改善することができる。
また本発明によれば、遊離炭素を含有した超硬合金をCVD被覆超硬合金用の母体として提供することで、η相の発生を抑制し、かつ強度が安定した被覆超硬合金を提供することが可能となる。
そして本発明によれば、遊離炭素を超硬合金中に微小に分散することにより、遊離炭素による巣の欠点を排除したうえで、寸法精度の高い研削加工を省略ないしは削減した刃先交換型切削チップの提供ができる。切削チップの寸法精度が向上すれば切削加工された製品の寸法精度も向上する。複数のチップを一体で使用する転削用途では寸法バラツキが悪いと突出した刃先が生じ、その刃先は早く損耗し結果として転削工具の寿命が短くなる。即ち微細遊離炭素分散型の刃先交換型チップは安価で寸法精度が高くまた長寿命の切削工具として活用されえる。
さらに本発明によれば、超硬合金中に遊離炭素を微細に分散させることで、遊離炭素の巣の欠点を排除したうえで、寸法精度が高く加工取り代の少ない超硬合金が提供可能になる。加工取り代が少ないと放電加工、研削・研磨加工、切削加工等の加工が短時間になりまた加工工具の損耗も少なくなり加工効率が大きく改善される。
加えて超硬合金の加工は従来から放電加工や研削加工が主流であったが最近大幅な効率的加工ができる切削加工法が開発され普及し始めている。微細遊離炭素分散型超硬合金は従来の超硬合金に比して切削加工されやすい。このように加工取り代が少ないだけでなく、被切削加工性が良く、また放電加工性も良いために加工費の安い超硬合金の加工品を提供できる。
According to the present invention, the maximum diameter of the nest in the cemented carbide is set to 20 μm or less, preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less by finely dispersing free carbon in the cemented carbide to suppress a decrease in strength. In addition, by providing a cemented carbide and a method for producing a cemented carbide capable of obtaining a clean mirror surface even on a mirror-finished surface, yield reduction and delivery delay can be improved.
In addition, according to the present invention, by providing a cemented carbide containing free carbon as a base material for a CVD coated cemented carbide, it is possible to provide a coated cemented carbide that suppresses the generation of η phase and has a stable strength. It becomes possible.
According to the present invention, the free carbon is finely dispersed in the cemented carbide to eliminate the defect of the nest caused by the free carbon and to eliminate or reduce the cutting process with high dimensional accuracy. Can be provided. If the dimensional accuracy of the cutting tip is improved, the dimensional accuracy of the machined product is also improved. In a rolling application in which a plurality of inserts are used integrally, if the dimensional variation is poor, a protruding cutting edge is generated, and the cutting edge is quickly worn out. As a result, the life of the cutting tool is shortened. That is, the fine free carbon dispersion type blade-tip replaceable tip can be used as a cutting tool that is inexpensive, has high dimensional accuracy, and has a long life.
Furthermore, according to the present invention, free carbon is finely dispersed in the cemented carbide, so that it is possible to provide a cemented carbide with high dimensional accuracy and low machining allowance after eliminating the defects of the free carbon nest. Become. If the machining allowance is small, machining such as electric discharge machining, grinding / polishing, and cutting will be performed in a short time, and the wear of the machining tool will be reduced, thereby greatly improving machining efficiency.
In addition, the machining of cemented carbide has traditionally been electrical discharge machining and grinding, but recently a cutting method capable of significant efficient machining has been developed and is beginning to spread. The fine free carbon dispersion type cemented carbide is easier to cut than the conventional cemented carbide. Thus, not only the machining allowance is small, but also the machinability is good and the electric discharge machinability is good, so that it is possible to provide a cemented carbide processed product with a low machining cost.

WC−Co擬二元系垂直断面図(鈴木寿 『超硬合金と焼結硬質材料』 丸善 (1986)、p.96 図1.112(b)転載)WC-Co pseudo-binary vertical cross section (Suzuki Suzuki “Cemented Carbide and Sintered Hard Materials” Maruzen (1986), p. 96 Fig. 1.112 (b) reprinted)

<遊離炭素起因の巣の大きさの定義とその測定法>
超硬合金の遊離炭素の発生の程度は超硬工具協会の品質規格のCIS006Cの付図4のC02―C08により判定される。通常生産されている超硬合金で遊離炭素が生ずるとこの付図4のようになる。遊離炭素が一番少なく小さいC002から一番多いC008まであるが、遊離炭素の一番少ないC002においても最大径は約70μmである。遊離炭素の付図4の写真を見ると遊離炭素の巣の形は小さい点がいくつか樹枝状に集まり一つの巣になっておりこの集合体の大きさを巣の大きさとして測定した。遊離炭素の巣は一般に25μm以上である(非特許文献4 p283−284)、とされている。
本発明では遊離炭素の巣の大きさの測定はCIS006Cに記載の方法により検査試料を研磨し同じくCIS006付図4と同じく100倍の顕微鏡で観察し測定した。又同付図と同じ大きさの視野(約0.07X0.1mm)を2視野連続して20μm以上の遊離炭素に起因する巣がない場合、或いは任意に10視野を観察し7視野に20μm以上の遊離炭素に起因する巣がない場合を、遊離炭素起因の巣の最大径が20μm以下の超硬合金であるとした。遊離炭素起因の巣の最大径15μm、10μm以下の超硬合金も同様の測定法とした。
<Definition of nest size caused by free carbon and its measurement method>
The degree of generation of free carbon in the cemented carbide is determined by C02-C08 in FIG. 4 of CIS006C, the quality standard of the cemented carbide tool association. When free carbon is produced in a cemented carbide that is normally produced, the result is as shown in FIG. Although C002 has the smallest free carbon and C002 has the smallest free carbon, the maximum diameter is about 70 μm even in C002 with the smallest free carbon. When the free carbon nest shown in the photograph of Fig. 4 is seen, the shape of the nest of the free carbon is a small nest in a dendritic shape, and the size of this aggregate was measured as the nest size. The nest of free carbon is generally 25 μm or more (Non-patent Document 4, p283-284).
In the present invention, the size of the free carbon nest was measured by polishing a test sample by the method described in CIS006C and observing with a 100 × microscope as in FIG. 4 with CIS006. Also, if there is no nest attributed to free carbon of 20 μm or more in two consecutive fields of view (about 0.07 × 0.1 mm) as in the attached figure, or 10 fields of view are arbitrarily observed and 7 fields of 20 μm or more The case where there was no nest attributed to free carbon was determined to be a cemented carbide having a maximum nest diameter due to free carbon of 20 μm or less. The same measurement method was used for cemented carbide having a maximum nest of 15 μm and 10 μm or less due to free carbon.

<遊離炭素を微細化する方法>
図1は、WC−Co擬二元系垂直断面図(鈴木寿 (1986) 『超硬合金と焼結硬質材料』 丸善、p.96 図1.112(b)転載)である。
超硬合金の遊離炭素の析出には2種類の型がある。図1によると、
(1)超硬合金の炭素量がWC換算値で6.3%以上では液相出現時にはWC+液体(L)+炭素(C)になる。このままの組成で冷却され固体になるとWC+γ+Cになる。
(2)炭素量がWC換算で6.13%以上6.3%以下では液相出現時はWC+液体(L)となるが、このままの組成で冷却するとWC+γ+Cとなる。WCの理論炭素量は6.13%であるから、遊離炭素に換算すると0.01〜0.17%になる。
ここで、γとは結晶構造fccのCоを主成分とした結合相(通常Cо相といっている)のことである。本発明は(2)の場合にのみ適用される。(1)の場合は液相時の炭素がそのまま固相出現時にも残存し、過大な遊離炭素が存在することになり、通常この領域は超硬合金として使用されない。但し特許文献4は、(1)の領域に関するもので特殊な用途に開発されたものである。
(2)の場合は液相から融点以下の固相に転換するときに液相から遊離炭素(C形の巣)が析出してくる。この析出する遊離炭素の大きさを小さく分散させることにより本発明の超硬合金を実現できる。具体的には遊離炭素の析出を小さく分散させるには液相から急冷することである。
理屈上は速いほど遊離炭素は微細化する。しかし冷却速度が速すぎると製品によっては内部応力が残存したり、炉の劣化も起こりうる。従って実情にあわせた限界がある。
また遊離炭素の大きさは超硬合金に存在する遊離炭素の量に影響されるのみならず組成や焼結体の形状・大きさ等にも影響される。
よって、予め冷却速度は実情に合わせ最適冷却速度を選択することが望ましい。設備的にはガス急冷技術が進化し100℃/分は十分可能で1000℃/分、10000℃/分の実施例も報告されている(特許文献2,3)。通常遊離炭素はCIS006Cに基づき100倍で検鏡するとC形の巣になるが、微細に分散させるとA形のように見えることもある。従って遊離炭素起因であることを確かめるには、段落0003でも述べたが併行し数百倍以上の高倍率で観察し確認する方法もある。また実施例の表2,4,6,7,8,9にあるように化学分析(遊離炭素%)で確認することもできる。
<Method to refine free carbon>
1 is a vertical sectional view of a WC-Co pseudo-binary system (Suzuki Suzuki (1986) “Cemented carbide and sintered hard material” Maruzen, p. 96, FIG. 1.112 (b) reprinted).
There are two types of precipitation of free carbon in cemented carbide. According to FIG.
(1) When the carbon content of the cemented carbide is 6.3% or more in terms of WC, when the liquid phase appears, WC + liquid (L) + carbon (C). When cooled to a solid with this composition, WC + γ + C is obtained.
(2) When the carbon content is 6.13% or more and 6.3% or less in terms of WC, the liquid phase appears as WC + liquid (L), but when cooled with this composition, it becomes WC + γ + C. Since the theoretical carbon content of WC is 6.13%, it is 0.01 to 0.17% in terms of free carbon.
Here, γ is a bonded phase (usually referred to as Cо phase) whose main component is Cо of the crystal structure fcc. The present invention is applied only to the case (2). In the case of (1), carbon in the liquid phase remains as it is when the solid phase appears, and excessive free carbon exists, and this region is not usually used as a cemented carbide. However, Patent Document 4 relates to the area (1) and was developed for a special purpose.
In the case of (2), free carbon (C-shaped nest) is precipitated from the liquid phase when the liquid phase is changed to a solid phase having a melting point or lower. The cemented carbide of the present invention can be realized by dispersing the precipitated free carbon in a small size. Specifically, in order to disperse the free carbon precipitates in a small amount, the liquid phase is quenched.
In theory, the faster the free carbon, the finer the free carbon. However, if the cooling rate is too fast, internal stress may remain or furnace deterioration may occur depending on the product. Therefore, there is a limit according to the actual situation.
The size of free carbon is not only influenced by the amount of free carbon present in the cemented carbide, but also affected by the composition and the shape and size of the sintered body.
Therefore, it is desirable to select the optimal cooling rate according to the actual situation in advance. In terms of equipment, gas quenching technology has evolved, and 100 ° C./min is sufficiently possible, and examples of 1000 ° C./min and 10,000 ° C./min have been reported (Patent Documents 2 and 3). Normally, free carbon becomes a C-shaped nest when examined at 100 times magnification based on CIS006C, but it may appear as A-shaped when finely dispersed. Therefore, as described in paragraph 0003, there is also a method of confirming by observing at a high magnification of several hundred times or more as described in paragraph 0003 in order to confirm that it is caused by free carbon. It can also be confirmed by chemical analysis (% free carbon) as shown in Tables 2, 4, 6, 7, 8, and 9 in the Examples.

<冷却方法>
焼結、再加熱には通常真空炉が使われる。また最近はこれら真空炉に不活性ガスによる強制冷却を実施できる装置が装着されているものが多い。生産用にはこの種の真空炉を用いるのが便利である。ガス量を増やしたり、またガス圧を上げれば冷却速度を上げることが可能であり冷却速度は実情に合わせ制御可能である。大きい炉で大量に超硬合金(製品)が装入されている場合はガス量、ガス圧を増やし、装入量が少なく製品形も小さい場合にはガス量、ガス圧も小さくてよい。不活性ガスはArでもN2ガスでも可能である。N2はArより冷却効果がやや大きく、工業的にはコスト面でも有利である。
<Cooling method>
A vacuum furnace is usually used for sintering and reheating. Recently, many of these vacuum furnaces are equipped with a device capable of performing forced cooling with an inert gas. It is convenient to use this kind of vacuum furnace for production. If the amount of gas is increased or the gas pressure is increased, the cooling rate can be increased, and the cooling rate can be controlled according to the actual situation. When a large furnace is charged with a large amount of cemented carbide (product), the gas amount and gas pressure are increased. When the charged amount is small and the product shape is small, the gas amount and gas pressure may be small. The inert gas can be Ar or N2 gas. N2 has a slightly larger cooling effect than Ar, and is industrially advantageous in terms of cost.

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて以下に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明と実質同一または均等の範囲内において、既知の変更を加えることが可能である。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described based on examples. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and known modifications can be made within a range substantially the same as or equivalent to the present invention.

(実施例1)
WC−Cо系材質の実施例を以下に述べる。
焼結前の混合粉は、市販の原料を用いて、(表1)の組成で配合しアルコールによる一般的な方法で湿式ボールミル混合し乾燥し作成した。Cr3C2添加があるものをA、ないものをBとした。 A2,B2は、A1,B1より炭素配合量を0.14%多くし、B4,B5は、B1より炭素配合量をそれぞれ0.10%,0.18%多くした。
Example 1
Examples of WC-Cо materials are described below.
The mixed powder before sintering was prepared by mixing with the composition of (Table 1) using a commercially available raw material, mixing with a wet ball mill by a general method using alcohol, and drying. A with Cr3C2 added was designated as A, and B with no added Cr3C2. A2 and B2 had a carbon blending amount of 0.14% greater than A1 and B1, and B4 and B5 had a carbon blending amount of 0.10% and 0.18% greater than B1, respectively.

これら混合粉はプレス用の潤滑剤を加え、すべて1tоn/cm2の圧力でプレスし、真空焼結した。使用混合粉は同じでも焼結条件や熱処理条件により試料名を分類した。試料の焼結条件、及び特性値を(表2)に示す。
ここで、焼結条件の「徐冷」とは、真空焼結で1380℃、1時間保持後冷却し、1350℃から800℃まで10℃/分で冷却(徐冷)した工程のことである。
また焼結条件の「急冷」とは、真空焼結で1380℃、1時間保持後冷却し、1350℃から800℃まで不活性ガスを導入し30℃/分で冷却(急冷)した工程のことで、「強急冷」とは、1350℃から800℃まで不活性ガスを導入し50℃/分で冷却(強急冷)した工程のことである。
焼結条件で「再加熱急冷」とは、焼結されたものを真空炉にて1340℃で15分再加熱し、冷却時は1340℃から800℃まで不活性ガスを導入し30℃/分で冷却(急冷)した工程のことで、「再加熱強急冷」とは、焼結されたものを真空炉にて1340℃で15分再加熱し、冷却時は1340℃から800℃までを50℃/分で冷却(強急冷)した工程のことである。
ここで、(表2)の巣の最大径(μm)の測定法は前述の<遊離炭素起因の巣の大きさの定義とその測定法>に準じたものである。
These mixed powders were pressed with a lubricant for pressing, pressed at a pressure of 1 ton / cm 2 and vacuum-sintered. Even though the mixed powder used was the same, the sample names were classified according to sintering conditions and heat treatment conditions. The sintering conditions and characteristic values of the sample are shown in (Table 2).
Here, the “slow cooling” of the sintering conditions is a process of cooling at 1380 ° C. for 1 hour by vacuum sintering and then cooling (slow cooling) from 1350 ° C. to 800 ° C. at 10 ° C./min. .
In addition, “quick cooling” in the sintering conditions is a process of cooling at 1380 ° C. for 1 hour by vacuum sintering and then cooling (rapid cooling) by introducing an inert gas from 1350 ° C. to 800 ° C. at 30 ° C./min. “Strong cooling” refers to a process of introducing an inert gas from 1350 ° C. to 800 ° C. and cooling (rapid cooling) at 50 ° C./min.
“Reheating and quenching” under sintering conditions means that the sintered material is reheated at 1340 ° C. for 15 minutes in a vacuum furnace, and an inert gas is introduced from 1340 ° C. to 800 ° C. during cooling at 30 ° C./min. The process was cooled (rapidly cooled) at "Reheating and rapid cooling". The re-sintered product was reheated at 1340 ° C for 15 minutes in a vacuum furnace and the temperature from 1340 ° C to 800 ° C was reduced to 50 ° C during cooling. It is a process of cooling (rapid cooling) at a rate of ° C / min.
Here, the measurement method of the maximum nest diameter (μm) in (Table 2) is in accordance with the above-mentioned <Definition of the size of the nest caused by free carbon and its measurement method>.

A11,A21,B11,B21,B41,B51は焼結条件が「徐冷」のものである。(表1)の炭素追加量の0のもの(A11,B11)は焼結後も遊離炭素がなく巣の評価は、CIS006Cの付図1のA型で、A02以下である。炭素が追加されたもの(A21,B21,B41,B51)は焼結後も遊離炭素が存在し、巣の判定もCIS006Cの付図4のC形でC02−C06であった。
さらに具体的に説明するA21,B21については焼結後鏡面に研磨し100倍で検鏡したところ双方ともCIS006Cによる判定はC04程度であった。即ち遊離炭素の巣の大きいものは80−100μm、小さいものは25μm程度のものが混在して認められた。
また、A22,B22は、A21,B21(焼結品)を同じ真空炉で再加熱、1340℃で15分保持し冷却し、1340℃から800℃までを冷却速度30℃/分で冷却(急冷)した。これら超硬合金の巣の状況を他の試料と同じくCIS006Cに準じた方法で研磨をし、100倍で検鏡した。
A22の巣の最大径は15μm以下、B22の巣の最大径は20μm以下であった。抗折力や硬度の測定も行った。A23、B24は上述のものと同じ条件で混合粉を真空焼結した後30℃/分で冷却(急冷)したものである。B4,B5の混合粉末についても同じく真空焼結した後冷却したものである。(表2)に焼結条件と結果を示した。
A11, A21, B11, B21, B41, and B51 have sintering conditions of “slow cooling”. The ones with zero carbon addition (A11, B11) in Table 1 have no free carbon even after sintering, and the evaluation of the nest is A02 in FIG. 1 of CIS006C and is A02 or less. Those added with carbon (A21, B21, B41, B51) still had free carbon after sintering, and the nest was also determined as C02-C06 in the C form of FIG. 4 of CIS006C.
Further, for A21 and B21, which will be described more specifically, when the surface was polished to a mirror surface and examined at a magnification of 100, both were judged to be about C04 by CIS006C. In other words, a large free carbon nest was observed in a mixture of 80-100 μm and a small nest of about 25 μm.
In A22 and B22, A21 and B21 (sintered products) were reheated in the same vacuum furnace, held and cooled at 1340 ° C. for 15 minutes, and cooled from 1340 ° C. to 800 ° C. at a cooling rate of 30 ° C./min (rapid cooling). )did. The condition of the nests of these cemented carbides was polished by a method according to CIS006C as in the case of other samples, and examined at 100 times.
The maximum diameter of the A22 nest was 15 μm or less, and the maximum diameter of the B22 nest was 20 μm or less. The bending strength and hardness were also measured. A23 and B24 are obtained by vacuum-sintering the mixed powder under the same conditions as described above and then cooling (quenching) at 30 ° C./min. The mixed powder of B4 and B5 is also cooled after vacuum sintering. Table 2 shows the sintering conditions and results.

焼結条件が「徐冷」で炭素追加量が0%であるA11,B11と、焼結条件が「徐冷」で炭素追加量が0.14%であるA21,B21を比較すると、A21,B21は遊離炭素が析出したため抗折力、硬度は低下する。しかしA22,A23,B22,B24のように遊離炭素が出現しても、焼結条件を「急冷」もしくは「再加熱急冷」することで、遊離炭素を微細に分散することが可能であり、巣が小さくなると、抗折力は遊離炭素の出現がないA11,B11相当となる。硬度に関しても遊離炭素の出現がないA11,B11と比較してやや低い傾向はあるがほとんど差はなくなる。
B52は巣がやや多く最大径20−25μmの巣が10視野中2視野に1個あった。B23はB21を1340℃まで再加熱し800℃まで50℃/分で強急冷したもので、巣はB22より改善し、巣の大きさが小さく全て10μm以下であった。B42もすべて巣の大きさが10μm以下であった。
このように、通常、超硬合金が巣の要因となる遊離炭素を含んでいる場合、一般的な焼結条件・冷却方法(徐冷)によって冷却すると、生成された超硬合金は、遊離炭素を含んでいない超硬合金と比較して、抗折力や硬度が小さくなってしまうが、焼結後に急冷あるいは強急冷するか、焼結後に徐冷し、その後再加熱急冷もしくは再加熱強急冷することによって、超硬合金が遊離炭素を含んでいたとしても、超硬合金の遊離炭素の巣が分散され、結果として遊離炭素を含んでいない超硬合金と同等レベルの抗折力や硬度をもつ超硬合金を生成することが可能となる。
A11, B11 in which the sintering condition is “slow cooling” and the additional carbon amount is 0%, and A21 and B21 in which the sintering condition is “slow cooling” and the additional carbon amount is 0.14%. Since free carbon precipitates in B21, the bending strength and hardness are reduced. However, even if free carbon appears like A22, A23, B22, B24, it is possible to finely disperse the free carbon by “quickly cooling” or “reheating and quenching” the sintering conditions. When becomes smaller, the bending strength becomes equivalent to A11 and B11 where no free carbon appears. Although the hardness tends to be slightly lower than A11 and B11 where no free carbon appears, there is almost no difference.
B52 had slightly more nests and one nest with a maximum diameter of 20-25 μm in 2 out of 10 fields. B23 was obtained by reheating B21 to 1340 ° C. and rapidly cooling to 800 ° C. at 50 ° C./min. The nest improved from B22, and the size of the nest was small and all were 10 μm or less. All of B42 also had a nest size of 10 μm or less.
Thus, normally, when the cemented carbide contains free carbon that causes nests, the resulting cemented carbide is free carbon when cooled by general sintering conditions and cooling methods (slow cooling). Compared to cemented carbides that do not contain steel, the bending strength and hardness will be small, but quenching or rapid cooling after sintering, or slow cooling after sintering, followed by reheating quenching or reheating rapid quenching As a result, even if the cemented carbide contains free carbon, the free carbon nests of the cemented carbide are dispersed, resulting in the same level of bending strength and hardness as the cemented carbide not containing free carbon. It becomes possible to produce a cemented carbide alloy having the same.

(実施例2)
切削工具用材質の実施例を以下に述べる。
焼結前の混合粉は、市販の原料を用いて、(表3)の組成で配合しアルコールによる一般的な方法で湿式ボールミルし乾燥し作成した。これら混合粉はすべて、プレス用の潤滑剤を加え1tоn/cm2の圧力でプレスした。C11,C21は、真空焼結で1400℃、1時間保持後冷却し、1380℃から800℃まで10℃/分で冷却(徐冷)した(焼結条件の「徐冷」に相当)。
一方、C23は、真空焼結で1400℃、1時間保持後冷却し、1380℃から800℃までを不活性ガスを導入し50℃/分で冷却(強急冷)した(焼結条件の「強急冷」に相当)。
そして、C22はC21を再加熱急冷した。焼結条件の「再加熱急冷」とは、真空炉で1380℃、30分保持し、30℃/分で冷却した工程のことである。C22は20μm以上の巣はなかった。また、C23の巣の大きさは、10μm以下であった。結果を(表4)に示す。
(Example 2)
Examples of cutting tool materials are described below.
The mixed powder before sintering was prepared by blending with a composition of (Table 3) using a commercially available raw material, and wet ball milling and drying by a general method using alcohol. All of these mixed powders were pressed at a pressure of 1 ton / cm 2 with a lubricant for pressing. C11 and C21 were cooled at 1400 ° C. for 1 hour in vacuum sintering and then cooled (cooled slowly) from 1380 ° C. to 800 ° C. at 10 ° C./min (corresponding to “slow cooling” in the sintering conditions).
On the other hand, C23 was cooled at 1400 ° C. for 1 hour in vacuum sintering and then cooled, and an inert gas was introduced from 1380 ° C. to 800 ° C. and cooled (rapidly cooled) at 50 ° C./minute (sintering conditions “strong” Equivalent to “quick cooling”).
And C22 reheated and quenched C21. “Reheating and rapid cooling” as a sintering condition is a process of holding at 1380 ° C. for 30 minutes in a vacuum furnace and cooling at 30 ° C./min. C22 did not have a nest of 20 μm or more. The size of the C23 nest was 10 μm or less. The results are shown in (Table 4).

またC11,C21,C22,C23を母材としTiCを7μmCVD被覆した。C11には、TiC被膜と母材の境界にη相が1−3μm生じたが、C21には生じなかった。非特許文献3を検証するデータとなった。C22,C23もTiC被膜と母材の境界にη相が発生せずC21と同じ結果であった。即ち母材に遊離炭素が微細に分散していてもη相減少効果は同じである。   Further, C11, C21, C22, and C23 were used as base materials, and TiC was coated by 7 μm CVD. In C11, a η phase of 1-3 μm was generated at the boundary between the TiC film and the base material, but not in C21. Data for verifying Non-Patent Document 3 was obtained. C22 and C23 did not generate an η phase at the boundary between the TiC film and the base material, and had the same result as C21. That is, even if free carbon is finely dispersed in the base material, the effect of reducing the η phase is the same.

(実施例3)
CVD用母材に多用される表面に脱β層を有する超硬合金の実施例を以下に述べる。
(Example 3)
Examples of cemented carbide having a de-β layer on the surface frequently used as a base material for CVD will be described below.

焼結前の混合粉は、市販の原料を用いて、(表5)の組成で配合しアルコールによる一般的な方法で湿式ボールミル混合し乾燥し作成した。これら混合粉はプレス用潤滑剤を添加し、すべて1tоn/cm2の圧力でプレスした。E1,F1は、真空焼結で1400℃、1時間保持後冷却し、1380℃から800℃まで10℃/分で冷却(徐冷)した(焼結条件の「徐冷」に相当)。
一方、F2は、真空焼結で1400℃、1時間保持後冷却し、1380℃から800℃までを不活性ガスを導入し30℃/分で冷却(急冷)した(焼結条件の「急冷」に相当)。結果を(表6)に示す。E1,F1,F2はいずれの試料も表面に10−20μmの脱β層が生じた。遊離炭素が微細に分散しても脱β層を作成できる。これら試料は焼結表面に脱β層があり、抗折力は測定しなかった。
The mixed powder before sintering was prepared by blending with a composition shown in Table 5 using a commercially available raw material, mixing with a wet ball mill by a general method using alcohol, and drying. These mixed powders were pressed at a pressure of 1 ton / cm 2 with the addition of a lubricant for pressing. E1 and F1 were cooled after being held at 1400 ° C. for 1 hour in vacuum sintering and then cooled (slowly cooled) from 1380 ° C. to 800 ° C. at 10 ° C./min (corresponding to “slow cooling” in the sintering conditions).
On the other hand, F2 was cooled at 1400 ° C. for 1 hour by vacuum sintering and then cooled, and an inert gas was introduced from 1380 ° C. to 800 ° C. and cooled (rapidly cooled) at 30 ° C./min (“swift cooling” in the sintering conditions) Equivalent). The results are shown in (Table 6). In each of E1, F1, and F2, a 10-20 μm de-β layer was formed on the surface. Even if free carbon is finely dispersed, a de-β layer can be formed. These samples had a β-free layer on the sintered surface, and the bending strength was not measured.

(実施例4)
刃先交換型切削チップの寸法精度の実験を行った。
実施例2の(表3)のC1,C2の混合粉を用い、プレス用の潤滑剤を加えて刃先交換型切削チップの型番SNMA432を複数個、プレス圧 1tоn/cm2でプレスし、焼結し、寸法精度を測定した。(表7)の結果を得た。焼結条件は、G11はC11と同じであり、G21はC21と同じであり、G22はC22と同じであり、G23はC23と同じである。
(表7)中の「チップ内寸法差」とは、一個のSNMA432(正方形)の4辺をマイクロメータで測定した場合のその最大値と最小値の差である。
(表7)中の「10個の最大最小差」とは、10個のSNMA432の4辺を測定し、その最大値から最小値をひいたものである。
Example 4
Experiments were conducted on the dimensional accuracy of the cutting edge-exchangeable cutting tip.
Using a mixed powder of C1 and C2 in Table 2 of Example 2 and adding a lubricant for pressing, a plurality of blade tip replaceable cutting tips, model number SNMA432, are pressed at a pressing pressure of 1 ton / cm 2 and sintered. The dimensional accuracy was measured. The result of (Table 7) was obtained. As for the sintering conditions, G11 is the same as C11, G21 is the same as C21, G22 is the same as C22, and G23 is the same as C23.
The “in-chip dimensional difference” in Table 7 is the difference between the maximum value and the minimum value when four sides of one SNMA 432 (square) are measured with a micrometer.
“10 maximum and minimum differences” in (Table 7) is obtained by measuring four sides of 10 SNMA 432 and subtracting the minimum value from the maximum value.

遊離炭素を微細に分散したG22、G23は、遊離炭素を含まないG11より寸法バラツキが少ない。
G11,G22,G23にTiC2μm+TiN3μmをPVDの1種であるイオンプレーテイングで被覆して同様の測定をした。PVD被覆したG22,G23、PVD被覆したG11のチップ内寸法差、10個の最大最小差とも被覆前とほとんど同じであり、被覆したG22,G23は被覆したG11より寸法バラツキ小さかった。
更にG11,G22,G23にCVD法でTiCを7μm被覆し、同様の寸法測定をして比較した。やはり寸法バラツキは被覆前とほとんど同じで、被覆したG22,G23はG11より寸法バラツキは小さかった。
G22 and G23 in which free carbon is finely dispersed have less dimensional variation than G11 that does not contain free carbon.
G11, G22, and G23 were coated with TiC 2 μm + TiN 3 μm by ion plating, which is a kind of PVD, and the same measurement was performed. The in-chip dimensional differences of the PVD-coated G22 and G23 and the PVD-coated G11 were almost the same as before coating, and the coated G22 and G23 were smaller in dimensional variation than the coated G11.
Furthermore, G11, G22, and G23 were coated with 7 μm of TiC by the CVD method, and the same dimensional measurements were made for comparison. The dimensional variation was almost the same as before coating, and the coated G22 and G23 had smaller dimensional variation than G11.

(実施例5)
円筒形の超硬合金焼結体を作製し寸法精度を比較検討した。
実施例1のB1,B2,B4の混合粉にプレス用の潤滑剤を加え使用し、プレスは1tоn/cm2で行い、外形50D、内径20d、高さ50(単位mm)の焼結体を複数個作成し寸法精度を比較した。結果は(表8)に示す。
(Example 5)
Cylindrical cemented carbide sintered bodies were fabricated and dimensional accuracy was compared.
The mixed powder of B1, B2, and B4 of Example 1 was used by adding a lubricant for pressing, and the pressing was performed at 1 ton / cm2, and a plurality of sintered bodies having an outer shape 50D, an inner diameter 20d, and a height 50 (unit mm) were used. The dimensional accuracy was compared. The results are shown in (Table 8).

焼結条件はB1,B2,B4粉の焼結条件を踏襲した。寸法測定は焼結体の外形を測定し最大径と最小径の差を寸法精度の良否判定とした。焼結体1個の外径の最大最小の差、及び3個の最大径と最小径の差を表示した。遊離炭素を微細に分散したH24およびH42は遊離炭素含まないH11よりも寸法精度は良いことがわかる。   The sintering conditions followed the sintering conditions for the B1, B2, and B4 powders. In the dimension measurement, the outer shape of the sintered body was measured, and the difference between the maximum diameter and the minimum diameter was determined to be good or bad in dimensional accuracy. The difference between the maximum and minimum outer diameters of one sintered body and the difference between the three maximum and minimum diameters are displayed. It can be seen that H24 and H42 in which free carbon is finely dispersed have better dimensional accuracy than H11 which does not contain free carbon.

(実施例6)
超硬合金加工品を作製する際の加工効率を比較した。
(実施例5)のH11とH24を被削材として外周旋削を行った。切削工具は多結晶ダイヤモンド焼結体の型番TNGA432を用いた。切削条件は、切削速度(v)=15m/分、送り速度(f)=0.1mm/rev、切込み深さ(d)=0.1mmとした。
外周の焼結肌を除去する時間は当然ではあるがユガミが多く取り代の大きいH11はユガミの少ないH24の1.5倍の時間が必要であった。
更にH11とH24の被切削性を比較するため、焼結肌を除去したのち、工具を新しいものに交換して同条件で20分切削をして両者の工具の摩耗の進行状況を比較した。
H11の切削による工具摩耗(逃げ面摩耗)は0.11mm、H24の場合は0.08mmであった。これはH24がH11より被切削性が良いことを示している。即ち本発明の超硬合金は焼結品の寸法精度が良くなることのみならず優れた被切削性も持っている。よって加工費の安い超硬合金加工品を提供できることが確かめられた。
(Example 6)
The processing efficiencies when producing cemented carbide products were compared.
Peripheral turning was performed using H11 and H24 of Example 5 as work materials. The cutting tool used was a polycrystalline diamond sintered body, model number TNGA432. Cutting conditions were cutting speed (v) = 15 m / min, feeding speed (f) = 0.1 mm / rev, and cutting depth (d) = 0.1 mm.
The time for removing the outer peripheral sintered skin is natural, but H11 with a lot of damage and a large allowance required 1.5 times as long as H24 with less damage.
Further, in order to compare the machinability of H11 and H24, after removing the sintered skin, the tool was replaced with a new one, and cutting was performed for 20 minutes under the same conditions, and the progress of wear of both tools was compared.
Tool wear (flank wear) due to cutting of H11 was 0.11 mm, and that of H24 was 0.08 mm. This indicates that H24 has better machinability than H11. That is, the cemented carbide of the present invention has not only improved dimensional accuracy of the sintered product but also excellent machinability. Therefore, it was confirmed that it was possible to provide cemented carbide processed products with low processing costs.

(実施例7)
結合相(Cо相)のfccの格子定数と切削性能の関係を調査した。
(実施例2)のC1の粉末を用いて、1ton/cm2でSNMA432をプレスし、真空焼結を1400℃で1時間保持後、冷却温度70℃/minで急冷(強強急冷)した。試料番号をG24とした。(実施例4)も混合粉末は(実施例2)と同じであり、試料は(実施例4)のG11,G21,G22,G23と、上記G24を使用し、格子定数と切削性能を比較した。格子定数の測定にはCuをターゲットとしたX線回折を用いた。
(Example 7)
The relationship between the fcc lattice constant of the binder phase (Cо phase) and the cutting performance was investigated.
Using the C1 powder of Example 2, SNMA432 was pressed at 1 ton / cm 2, vacuum sintering was held at 1400 ° C. for 1 hour, and then rapidly cooled (strong and rapid cooling) at a cooling temperature of 70 ° C./min. The sample number was G24. (Example 4) The mixed powder is the same as (Example 2), and G11, G21, G22, G23 of (Example 4) and G24 described above were used as samples, and the lattice constant and cutting performance were compared. . For measurement of the lattice constant, X-ray diffraction using Cu as a target was used.

切削条件(旋削)は、被削材:SCM3、切削速度v=120m/min、送りf=0.4mm/rev、切込み深さd=2mm、切削時間t=30分で、チップの逃げ面の摩耗を測定した。
さらにG11,G21〜G24にTiC2μm+TiN3μmをPVD被覆し切削試験を行った。G11,G21〜G24を用いた被覆超硬合金の切削条件(旋削)は、被削材:SK5、v=100m/min、f=0.5mm/rev、d=2mm、t=3min、試験後の刃の塑性変形(刃先すくい面のダレ)量を比較した。(表9)に結果を示した。
従来の形で遊離炭素を含有したG21はG11より性能は劣っていた。ところが格子定数が高く遊離炭素を微細に分散した超硬合金、被覆超硬合金はともにG21より優れていることは勿論であるが、遊離炭素を含まないG11よりも優れていることがわかる。
Cutting conditions (turning) are: Work material: SCM3, Cutting speed v = 120 m / min, Feed f = 0.4 mm / rev, Depth of cut d = 2 mm, Cutting time t = 30 minutes. Wear was measured.
Further, G11 and G21 to G24 were PVD coated with TiC 2 μm + TiN 3 μm, and a cutting test was performed. The cutting conditions (turning) of the coated cemented carbide using G11, G21 to G24 are: Work material: SK5, v = 100 m / min, f = 0.5 mm / rev, d = 2 mm, t = 3 min, after the test The amount of plastic deformation of the blades (sagging of the rake face) was compared. The results are shown in (Table 9).
G21 containing free carbon in a conventional manner was inferior in performance to G11. However, it is obvious that both the cemented carbide and the coated cemented carbide having a high lattice constant and finely dispersed free carbon are superior to G21, but are superior to G11 not containing free carbon.

Claims (6)

遊離炭素を0.02重量%以上0.15重量%以下含有した炭化タングステン(WC)とコバルト(Cо)からなり、遊離炭素が微細に広く分散しており、焼結時の収縮が均等であり、寸法精度が向上した超硬合金で形成された刃先交換型切削チップであって、
前記遊離炭素に起因する巣の最大径が20μm以下である超硬合金を超硬合金Aとし、
前記遊離炭素に起因する巣の最大径が15μm以下である超硬合金を超硬合金Bとし、
前記遊離炭素に起因する巣の最大径が10μm以下である超硬合金を超硬合金Cとし、
前記超硬合金A,BまたはCにおいて、コバルト(Cо)の量の2〜18重量%の炭化クロムまたは窒化クロムが添加された超硬合金を超硬合金Dとし、
前記超硬合金A,B,CまたはDにおいて、炭化タングステン(WC)の一部を周期律表4,5族元素の遷移金属の炭化物(ただし、Wを除く)、窒化物、炭窒化物、Wと前記遷移金属の炭化物、窒化物、炭窒化物との複炭化物、複炭窒化物のうちいずれか1つまたはこれらの組み合わせで置き換えた超硬合金を超硬合金Eとし、
前記超硬合金Eにおいて、前記超硬合金の表面に脱β層が形成されており、前記脱β層の厚みが1〜30μmである超硬合金を超硬合金Fとし、
前記超硬合金A、B,C,D,EまたはFにおいて、超硬合金の結合相(Co相)のfccの格子定数が3.560Å以上である超硬合金を超硬合金Gとし、
前記超硬合金A,B,C,D,E,F,Gのいずれかの超硬合金またはこれらを母材とした被覆超硬合金で形成されていることを特徴とする刃先交換型切削チップ。
Made of tungsten carbide (WC) and cobalt (Cо) containing 0.02 wt % or more and 0.15 wt % or less of free carbon, free carbon is finely and widely dispersed, and shrinkage during sintering is uniform. , A cutting edge replaceable cutting tip formed of a cemented carbide with improved dimensional accuracy,
The cemented carbide having a maximum nest diameter caused by the free carbon of 20 μm or less is referred to as cemented carbide A,
A cemented carbide having a maximum nest diameter due to the free carbon of 15 μm or less is defined as cemented carbide B;
A cemented carbide having a maximum nest diameter caused by the free carbon of 10 μm or less is cemented carbide C,
In the cemented carbide A, B or C, a cemented carbide to which 2 to 18% by weight of chromium carbide or chromium nitride of cobalt (Cо) is added is defined as cemented carbide D.
In the cemented carbide A, B, C or D, a part of tungsten carbide (WC) is a transition metal carbide (except for W), nitrides, carbonitrides of Group 4 and 5 elements of the periodic table, Cemented carbide replaced with any one or a combination of W and the transition metal carbide, nitride, carbonitride double carbide, double carbonitride, or a combination thereof, and cemented carbide E,
In the cemented carbide E, a de-β layer is formed on the surface of the cemented carbide, and the cemented carbide having a thickness of the de-β layer of 1 to 30 μm is a cemented carbide F,
In the cemented carbide A, B, C, D, E or F, a cemented carbide whose cemented phase (Co phase) fcc lattice constant of the cemented carbide is 3.560Å or more is referred to as cemented carbide G.
The cutting edge-replaceable cutting tip, which is formed of any one of the cemented carbides A, B, C, D, E, F, and G or a coated cemented carbide using these as a base material. .
遊離炭素を0.02重量%以上0.15重量%以下含有した炭化タングステン(WC)とコバルト(Cо)からなり、遊離炭素が微細に広く分散しており、焼結時の収縮が均等であり、寸法精度および/または被切削性が向上した超硬合金で形成された工具、金型、部品等の超硬合金の加工品であって、
前記遊離炭素に起因する巣の最大径が20μm以下である超硬合金を超硬合金Aとし、
前記遊離炭素に起因する巣の最大径が15μm以下である超硬合金を超硬合金Bとし、
前記遊離炭素に起因する巣の最大径が10μm以下である超硬合金を超硬合金Cとし、
前記超硬合金A,BまたはCにおいて、コバルト(Cо)の量の2〜18重量%の炭化クロムまたは窒化クロムが添加された超硬合金を超硬合金Dとし、
前記超硬合金A,B,CまたはDにおいて、炭化タングステン(WC)の一部を周期律表4,5族元素の遷移金属の炭化物(ただし、Wを除く)、窒化物、炭窒化物、Wと前記遷移金属の炭化物、窒化物、炭窒化物との複炭化物、複炭窒化物のうちいずれか1つまたはこれらの組み合わせで置き換えた超硬合金を超硬合金Eとし、
前記超硬合金Eにおいて、前記超硬合金の表面に脱β層が形成されており、前記脱β層の厚みが1〜30μmである超硬合金を超硬合金Fとし、
前記超硬合金A、B,C,D,EまたはFにおいて、超硬合金の結合相(Co相)のfccの格子定数が3.560Å以上である超硬合金を超硬合金Gとし、
前記超硬合金A,B,C,D,E,F,Gのいずれかの超硬合金を放電加工、研削・研磨加工または切削加工或はこれら組み合わせの加工法で加工されたことを特徴とする超硬合金の加工品。
Made of tungsten carbide (WC) and cobalt (Cо) containing 0.02 wt % or more and 0.15 wt % or less of free carbon, free carbon is finely and widely dispersed, and shrinkage during sintering is uniform. , Processed products of cemented carbide such as tools, molds and parts formed of cemented carbide with improved dimensional accuracy and / or machinability,
The cemented carbide having a maximum nest diameter caused by the free carbon of 20 μm or less is referred to as cemented carbide A,
A cemented carbide having a maximum nest diameter due to the free carbon of 15 μm or less is defined as cemented carbide B;
A cemented carbide having a maximum nest diameter caused by the free carbon of 10 μm or less is cemented carbide C,
In the cemented carbide A, B or C, a cemented carbide to which 2 to 18% by weight of chromium carbide or chromium nitride of cobalt (Cо) is added is defined as cemented carbide D.
In the cemented carbide A, B, C or D, a part of tungsten carbide (WC) is a transition metal carbide (except for W), nitrides, carbonitrides of Group 4 and 5 elements of the periodic table, Cemented carbide replaced with any one or a combination of W and the transition metal carbide, nitride, carbonitride double carbide, double carbonitride, or a combination thereof, and cemented carbide E,
In the cemented carbide E, a de-β layer is formed on the surface of the cemented carbide, and the cemented carbide having a thickness of the de-β layer of 1 to 30 μm is a cemented carbide F,
In the cemented carbide A, B, C, D, E or F, a cemented carbide whose cemented phase (Co phase) fcc lattice constant of the cemented carbide is 3.560Å or more is referred to as cemented carbide G.
The cemented carbide of any one of the cemented carbides A, B, C, D, E, F, and G is processed by electric discharge machining, grinding / polishing, cutting, or a combination thereof. Cemented carbide processed products.
超硬合金生成用の混合粉末を液相出現温度以上の焼結温度で液相出現温度以上の温度から急冷する工程、または液相出現温度以上の温度まで再加熱し急冷する工程を含む方法で製造された前記超硬合金A,B,C,D,E,F,Gのいずれかの超硬合金またはこれらを母材とした被覆超硬合金で形成されていることを特徴とする請求項1記載の刃先交換型切削チップ。   A method including a step of rapidly cooling a mixed powder for producing a cemented carbide alloy at a sintering temperature not lower than the liquid phase appearance temperature from a temperature higher than the liquid phase appearance temperature, or a step of reheating to a temperature higher than the liquid phase appearance temperature and quenching. The cemented carbide alloy of any one of the manufactured cemented carbide alloys A, B, C, D, E, F, and G or a coated cemented carbide alloy using these as a base material. The cutting edge replacement type cutting tip according to 1. 前記急冷する工程及び再加熱し急冷する工程において、液相出現温度から800℃までの冷却速度を30℃/分以上とする工程を含む方法で製造された前記超硬合金A,B,C,D,E,F,Gのいずれかの超硬合金またはこれらを母材とした被覆超硬合金で形成されていることを特徴とする請求項3記載の刃先交換型切削チップ。   In the rapid cooling step and the reheating and rapid cooling step, the cemented carbides A, B, C, manufactured by a method including a step of setting a cooling rate from the liquid phase appearance temperature to 800 ° C. to 30 ° C./min or more. 4. The cutting edge replacement type cutting tip according to claim 3, wherein the cutting tip is made of a cemented carbide of any one of D, E, F, and G or a coated cemented carbide using these as a base material. 超硬合金生成用の混合粉末を液相出現温度以上の焼結温度で液相出現温度以上の温度から急冷する工程、または液相出現温度以上の温度まで再加熱し急冷する工程を含む方法で製造された前記超硬合金A,B,C,D,E,F,Gのいずれかの超硬合金を放電加工、研削・研磨加工または切削加工或はこれら組み合わせの加工法で加工されたことを特徴とする請求項2記載の超硬合金の加工品。   A method including a step of rapidly cooling a mixed powder for producing a cemented carbide alloy at a sintering temperature equal to or higher than the liquid phase appearance temperature from a temperature equal to or higher than the liquid phase appearance temperature, or a step of reheating to a temperature equal to or higher than the liquid phase appearance temperature and quenching. The manufactured cemented carbide A, B, C, D, E, F, or G is processed by electric discharge machining, grinding / polishing, cutting, or a combination thereof. A cemented carbide processed product according to claim 2. 前記急冷する工程及び再加熱し急冷する工程において、液相出現温度から800℃までの冷却速度を30℃/分以上とする工程を含む方法で製造された前記超硬合金A,B,C,D,E,F,Gのいずれかの超硬合金を放電加工、研削・研磨加工または切削加工或はこれら組み合わせの加工法で加工されたことを特徴とする請求項5記載の超硬合金の加工品。   In the rapid cooling step and the reheating and rapid cooling step, the cemented carbides A, B, C, manufactured by a method including a step of setting a cooling rate from the liquid phase appearance temperature to 800 ° C. to 30 ° C./min or more. 6. The cemented carbide according to claim 5, wherein the cemented carbide of any one of D, E, F, and G is machined by electric discharge machining, grinding / polishing, cutting, or a combination of these. Processed goods.
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