JP7494952B2 - Cemented carbide and cutting tools containing it as a substrate - Google Patents

Cemented carbide and cutting tools containing it as a substrate Download PDF

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本開示は、超硬合金及びそれを基材として含む切削工具に関する。本出願は、2021年2月15日に出願した日本特許出願である特願2021-021597号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。 The present disclosure relates to a cemented carbide and a cutting tool including the same as a substrate. This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2021-021597, filed on February 15, 2021. All contents of the Japanese patent application are incorporated herein by reference.

従来から、炭化タングステン(WC)を主成分とする硬質相と、鉄族元素(例えば、Fe、Co、Ni)を主成分とする結合相とを備える超硬合金が、切削工具の素材に利用されている。切削工具に求められる特性には、強度(例えば、抗折力)、靱性(例えば、破壊靭性)、硬度(例えば、ビッカース硬さ)、耐塑性変形性、耐摩耗性等がある。 Conventionally, cemented carbide having a hard phase mainly composed of tungsten carbide (WC) and a binder phase mainly composed of iron group elements (e.g., Fe, Co, Ni) has been used as a material for cutting tools. The properties required for cutting tools include strength (e.g., flexural strength), toughness (e.g., fracture toughness), hardness (e.g., Vickers hardness), plastic deformation resistance, wear resistance, etc.

特開2012-077352号公報JP 2012-077352 A

本開示に係る超硬合金は、
第一硬質相と結合相とを含む超硬合金であって、
上記第一硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
上記結合相は、構成元素としてニッケル及び金属元素Mを含み、
上記金属元素Mは、クロム、モリブデン、バナジウム及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、
上記結合相は、積層欠陥を有する。
The cemented carbide according to the present disclosure is
A cemented carbide comprising a first hard phase and a binder phase,
the first hard phase is made of tungsten carbide particles;
The binder phase contains nickel and a metal element M as constituent elements,
The metal element M includes at least one selected from the group consisting of chromium, molybdenum, vanadium, and iron,
The binder phase has stacking faults.

本開示に係る切削工具は、上記本開示に係る超硬合金を基材として含む。 The cutting tool according to the present disclosure comprises the above-mentioned cemented carbide according to the present disclosure as a base material.

図1は、本実施形態に係る超硬合金の断面におけるSTEM画像を示す写真である。FIG. 1 is a photograph showing an STEM image of a cross section of the cemented carbide according to this embodiment. 図2は、本実施形態に係る超硬合金の結合相における回折格子像を示す写真である。FIG. 2 is a photograph showing a diffraction grating image in the binder phase of the cemented carbide according to this embodiment. 図3は、比較例の超硬合金の結合相における回折格子像を示す写真である。FIG. 3 is a photograph showing a diffraction grating image in the binder phase of the cemented carbide of the comparative example. 図4は、本実施形態に係る超硬合金の製造方法における、温度及び圧力の変動プログラム(焼結プログラム1)を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a temperature and pressure variation program (sintering program 1) in the method for producing a cemented carbide according to this embodiment. 図5は、従来の超硬合金の製造方法における、一般的な温度及び圧力の変動プログラム(焼結プログラム2)を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a typical temperature and pressure variation program (sintering program 2) in a conventional method for producing cemented carbide.

[本開示が解決しようとする課題]
結合相に用いられているCoは希少資源であることから、近年、結合相にCoを含まない超硬合金が開発されている。例えば、特開2012-077352号公報(特許文献1)には、炭化タングステン(WC)を含有する金属元素セラミックス粒子を分散させ、結合相が鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、ホウ素(B)、及び不可避不純物から組成される超硬合金であって、前記結合相中のBの含有量が0.07質量%以上かつ0.28質量%以下であることを特徴とする超硬合金が開示されている。
[Problem that this disclosure aims to solve]
Since Co used in the binder phase is a scarce resource, in recent years, cemented carbide that does not contain Co in the binder phase has been developed. For example, JP 2012-077352 A (Patent Document 1) discloses a cemented carbide in which metal element ceramic particles containing tungsten carbide (WC) are dispersed, and the binder phase is composed of iron (Fe), aluminum (Al), boron (B), and inevitable impurities, and the content of B in the binder phase is 0.07 mass% or more and 0.28 mass% or less.

近年、切削加工において被削材の難削化が進み、加工形状もより複雑化する等、切削工具の使用条件は過酷になっている。このため、切削工具の基材として用いられる超硬合金に対しても種々の特性の向上が求められており、とりわけ高い靱性及び高い硬度を備える超硬合金が望まれている。
また、上述したようにCoは希少資源であるため、Coの含有割合が抑えられた超硬合金が望まれている。
In recent years, the conditions under which cutting tools are used have become severe, as workpieces have become increasingly difficult to cut, shapes have become more complex, etc. For this reason, there is a demand for improved properties in the cemented carbide used as the base material for cutting tools, and in particular, cemented carbide with high toughness and high hardness is desired.
Furthermore, since Co is a scarce resource as described above, there is a demand for cemented carbide alloys with a reduced Co content.

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Coの含有割合が低くても靱性及び硬度に優れる超硬合金、並びに、それを基材として含む切削工具を提供することを目的とする。The present disclosure has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a cemented carbide alloy that has excellent toughness and hardness even with a low Co content, and a cutting tool that includes the same as a substrate.

[本開示の効果]
本開示によれば、Coの含有割合が低くても靱性及び硬度に優れる超硬合金、並びに、それを基材として含む切削工具を提供することが可能になる。
[Effects of this disclosure]
According to the present disclosure, it is possible to provide a cemented carbide having excellent toughness and hardness even with a low Co content, and a cutting tool including the same as a substrate.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の一態様の内容を列記して説明する。
[1]本開示の一態様に係る超硬合金は、
第一硬質相と結合相とを含む超硬合金であって、
上記第一硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
上記結合相は、構成元素としてニッケル及び金属元素Mを含み、
上記金属元素Mは、クロム、モリブデン、バナジウム及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、
上記結合相は、積層欠陥を有する。
[Description of the embodiments of the present disclosure]
First, the contents of one embodiment of the present disclosure will be listed and described.
[1] A cemented carbide according to one embodiment of the present disclosure,
A cemented carbide comprising a first hard phase and a binder phase,
the first hard phase is made of tungsten carbide particles;
The binder phase contains nickel and a metal element M as constituent elements,
The metal element M includes at least one selected from the group consisting of chromium, molybdenum, vanadium, and iron,
The binder phase has stacking faults.

上記超硬合金は、ニッケルに加えて上記金属元素Mを結合相中に含むことによって、結合相中に積層欠陥を有することが可能になる。その結果、上記超硬合金は、コバルトを結合相中に含む従来の超硬合金と同程度の硬度を有することが可能になる。すなわち、上記超硬合金は、靱性及び硬度に優れる超硬合金となる。 The above-mentioned cemented carbide contains the above-mentioned metal element M in the binder phase in addition to nickel, which allows the cemented carbide to have stacking faults in the binder phase. As a result, the above-mentioned cemented carbide can have a hardness equivalent to that of a conventional cemented carbide containing cobalt in the binder phase. In other words, the above-mentioned cemented carbide is a cemented carbide with excellent toughness and hardness.

[2]上記金属元素Mの含有割合は、上記結合相に対して、25wt%以上35wt%以下であることが好ましい。このように規定することで、靱性及び硬度に更に優れる超硬合金となる。[2] The content of the metal element M is preferably 25 wt % or more and 35 wt % or less with respect to the binder phase. By specifying it in this way, the cemented carbide alloy has even better toughness and hardness.

[3]上記金属元素Mは、モリブデンを含むことが好ましい。このように規定することで、靱性及び硬度に更に優れる超硬合金となる。[3] The metal element M preferably contains molybdenum. This provides a cemented carbide with even greater toughness and hardness.

[4]上記超硬合金は、タングステンを除く周期表4族元素、5族元素及び6族元素から選択される一種以上の金属元素と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選択される一種以上の非金属元素と、を含む化合物からなる第二硬質相を更に含むことが好ましい。このように規定することによって、上記超硬合金を切削工具の材料として用いた場合、切削工具としての耐摩耗性及び耐欠損性のバランスを確保できる。[4] The cemented carbide preferably further comprises a second hard phase made of a compound containing one or more metallic elements selected from the group 4, 5 and 6 elements of the periodic table excluding tungsten, and one or more non-metallic elements selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron. By defining it in this way, when the cemented carbide is used as a material for a cutting tool, a balance between wear resistance and chipping resistance as a cutting tool can be ensured.

[5]上記第二硬質相は、上記化合物の粒子からなり、
上記化合物の粒子の平均粒径は、0.05μm以上2μm以下であることが好ましい。このように規定することによって、上記超硬合金を切削工具の材料として用いた場合、切削工具としての耐摩耗性及び耐欠損性のバランスを確保できる。
[5] The second hard phase is composed of particles of the compound,
The average particle size of the compound particles is preferably 0.05 μm or more and 2 μm or less. By specifying it in this way, when the cemented carbide is used as a material for a cutting tool, a balance between the wear resistance and chipping resistance of the cutting tool can be ensured.

[6]上記炭化タングステン粒子の平均粒径は、0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。このように規定することで、靱性及び硬度に更に優れる超硬合金となる。[6] The average particle size of the tungsten carbide particles is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. By specifying it in this way, the resulting cemented carbide has even greater toughness and hardness.

[7]本開示の一態様に係る切削工具は、上記[1]~[6]のいずれかに記載の超硬合金を基材として含む。上記切削工具は、靱性及び硬度に優れる超硬合金を基材に備えることで、より厳しい切削条件に対応した加工及び、長寿命化等を実現できる。 [7] A cutting tool according to one embodiment of the present disclosure includes a substrate made of the cemented carbide described in any one of [1] to [6] above. By providing a substrate made of a cemented carbide having excellent toughness and hardness, the cutting tool can achieve machining that can handle more severe cutting conditions and can achieve a longer life.

[8]上記切削工具は、上記基材上に設けられている被膜を更に備えることが好ましい。基材の表面に被膜を備えることで、切削工具の耐摩耗性等を改善できる。よって、上記切削工具は、更に厳しい切削条件への対応及び、更なる長寿命化等を実現できる。[8] It is preferable that the cutting tool further comprises a coating provided on the substrate. By providing a coating on the surface of the substrate, the wear resistance, etc. of the cutting tool can be improved. Thus, the cutting tool can be adapted to even more severe cutting conditions and achieve even longer life, etc.

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の一実施形態(以下「本実施形態」と記す。)について説明する。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。本明細書において「X~Y」という形式の表記は、範囲の上限下限(すなわちX以上Y以下)を意味する。Xにおいて単位の記載がなく、Yにおいてのみ単位が記載されている場合、Xの単位とYの単位とは同じである。さらに、本明細書において、例えば「TiC」等のように、構成元素の組成比が限定されていない化学式によって化合物が表された場合には、その化学式は従来公知のあらゆる組成比(元素比)を含むものとする。このとき上記化学式は、化学量論組成のみならず、非化学量論組成も含むものとする。例えば「TiC」の化学式には、化学量論組成「Ti」のみならず、例えば「Ti0.8」のような非化学量論組成も含まれる。このことは、「TiC」以外の化合物の記載についても同様である。本明細書において、元素記号又は元素名が記載されている場合は、その元素の単体を意味している場合もあるし、化合物中の構成元素を意味している場合もある。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Hereinafter, one embodiment of the present disclosure (hereinafter, referred to as "the present embodiment") will be described. However, the present embodiment is not limited to this. In this specification, the notation in the form of "X to Y" means the upper and lower limits of the range (i.e., X or more and Y or less). When no unit is described for X and only a unit is described for Y, the unit of X and the unit of Y are the same. Furthermore, in this specification, when a compound is represented by a chemical formula in which the composition ratio of the constituent elements is not limited, such as "TiC", the chemical formula includes all conventionally known composition ratios (element ratios). In this case, the above chemical formula includes not only stoichiometric compositions but also non-stoichiometric compositions. For example, the chemical formula of "TiC" includes not only the stoichiometric composition "Ti 1 C 1 " but also non-stoichiometric compositions such as "Ti 1 C 0.8 ". This also applies to the description of compounds other than "TiC". In this specification, when an element symbol or element name is described, it may mean the element itself, or it may mean the constituent element in the compound.

≪超硬合金≫
本実施形態の超硬合金は、
第一硬質相と結合相とを含む超硬合金であって、
上記第一硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
上記結合相は、構成元素としてニッケル及び金属元素Mを含み、
上記金属元素Mは、クロム、モリブデン、バナジウム及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、
上記結合相は、積層欠陥を有する。
<Cemented carbide>
The cemented carbide of this embodiment is
A cemented carbide comprising a first hard phase and a binder phase,
the first hard phase is made of tungsten carbide particles;
The binder phase contains nickel and a metal element M as constituent elements,
The metal element M includes at least one selected from the group consisting of chromium, molybdenum, vanadium, and iron,
The binder phase has stacking faults.

<第一硬質相>
第一硬質相は、炭化タングステン(以下、「WC」と表記する場合がある。)粒子からなる。ここで、WCには、「純粋なWC(不純物元素が一切含有されないWC、不純物元素が検出限界未満となるWCも含む)」だけではなく、「本開示の効果が奏する限りにおいて、その内部に他の不純物元素が意図的又は不可避的に含有されるWC」も含まれる。WC粒子における不純物の含有割合(不純物を構成する元素が二種類以上の場合は、それらの合計の含有割合)は、上記WC及び上記不純物の総量に対して5質量%以下(5wt%以下)である。
<First hard phase>
The first hard phase is composed of tungsten carbide (hereinafter, sometimes referred to as "WC") particles. Here, WC includes not only "pure WC (including WC containing no impurity elements and WC containing impurity elements below the detection limit)" but also "WC containing other impurity elements intentionally or unavoidably contained therein, as long as the effect of the present disclosure is achieved." The content ratio of impurities in the WC particles (when there are two or more elements constituting the impurities, the total content ratio of the elements) is 5 mass % or less (5 wt % or less) with respect to the total amount of the WC and the impurities.

(WC粒子の平均粒径)
超硬合金中における上記WC粒子の平均粒径は、0.1μm以上10μm以下であることが好ましく、0.5μm以上3μm以下であることがより好ましい。超硬合金中における上記WC粒子の平均粒径は、0.1μm以上であることで上記超硬合金の靱性が高くなる傾向がある。そのため、上記超硬合金を基材として含む切削工具は、機械的及び熱的な衝撃によるチッピング又は欠損を抑制できる。また、上記切削工具は耐亀裂伝播性が向上することから、亀裂の伝播が抑制され、チッピング又は欠損を抑制できる。一方、上記平均粒径は、10μm以下であることで上記超硬合金の硬度が高くなる傾向がある。そのため、上記超硬合金を基材として含む切削工具は、切削時の変形が抑制され、摩耗又は欠損を抑制できる。
(Average grain size of WC grains)
The average particle size of the WC grains in the cemented carbide is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.5 μm or more and 3 μm or less. When the average particle size of the WC grains in the cemented carbide is 0.1 μm or more, the toughness of the cemented carbide tends to be high. Therefore, the cutting tool including the cemented carbide as a substrate can suppress chipping or chipping due to mechanical and thermal shock. In addition, the crack propagation resistance of the cutting tool is improved, so that the propagation of cracks is suppressed and chipping or chipping can be suppressed. On the other hand, when the average particle size is 10 μm or less, the hardness of the cemented carbide tends to be high. Therefore, the cutting tool including the cemented carbide as a substrate can suppress deformation during cutting and suppress wear or chipping.

ここで超硬合金中における上記WC粒子の平均粒径は、超硬合金の任意の表面又は任意の断面を鏡面加工し、その加工面を顕微鏡で撮影し、その撮影画像を画像解析することによって求められる。具体的には撮影画像から、個々のWC粒子の粒径(Heywood径:等面積円相当径)を算出し、その平均値をWC粒子の平均粒径とする。測定するWC粒子の数は、少なくとも100個以上とし、更に200個以上とすることが好ましい。また、同一の超硬合金において、複数の視野で上記画像解析を行い、その平均値をWC粒子の平均粒径とすることが好ましい。画像解析を行う視野の数は、5視野以上であることが好ましく、7視野以上であることがより好ましく、10視野以上であることが更に好ましく、20視野以上であることが更により好ましい。1つの視野は、例えば縦20μm×幅20μmの正方形であってもよい。Here, the average particle size of the WC particles in the cemented carbide is determined by mirror-finishing any surface or any cross section of the cemented carbide, photographing the processed surface with a microscope, and performing image analysis on the photographed image. Specifically, the particle size (Heywood diameter: diameter equivalent to a circle of equal area) of each WC particle is calculated from the photographed image, and the average value is taken as the average particle size of the WC particles. The number of WC particles to be measured is at least 100 or more, and preferably 200 or more. In addition, it is preferable to perform the image analysis in multiple fields of view in the same cemented carbide, and to take the average value as the average particle size of the WC particles. The number of fields of view in which the image analysis is performed is preferably 5 or more, more preferably 7 or more, even more preferably 10 or more, and even more preferably 20 or more. One field of view may be, for example, a square of 20 μm in length and 20 μm in width.

鏡面加工の方法としては、例えば、ダイヤモンドペーストで研磨する方法、集束イオンビーム装置(FIB装置)を用いる方法、クロスセクションポリッシャー装置(CP装置)を用いる方法、及びこれらを組み合わせる方法等が挙げられる。加工面を金属顕微鏡で撮影する場合には、加工面を村上試薬でエッチングすることが好ましい。顕微鏡の種類としては、金属顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡(STEM)等が挙げられる。顕微鏡で撮影した撮影画像をコンピュータに取り込み、画像解析ソフトウェアを用いて解析して、平均粒径等の各種情報を取得する。このとき、第一硬質相を構成するWC粒子、後述する結合相及び後述する第二硬質相のそれぞれは、色の濃淡で上記撮影画像から識別できる。画像解析ソフトウェアとしては、画像解析式粒度分布ソフトウェア(株式会社マウンテック社製「Mac-View」)を好適に用いることができる。 Mirror finishing methods include, for example, polishing with diamond paste, using a focused ion beam device (FIB device), using a cross-section polisher device (CP device), and a combination of these. When photographing the processed surface with a metallurgical microscope, it is preferable to etch the processed surface with Murakami's reagent. Types of microscopes include metallurgical microscopes and scanning transmission electron microscopes (STEM). The images taken with the microscope are imported into a computer and analyzed using image analysis software to obtain various information such as the average grain size. At this time, the WC particles constituting the first hard phase, the bonding phase described later, and the second hard phase described later can be identified from the above photographed image by the shade of color. As the image analysis software, image analysis type grain size distribution software ("Mac-View" manufactured by Mountec Co., Ltd.) can be preferably used.

(第一硬質相の面積比率)
本実施形態に係る超硬合金は、上記超硬合金の任意の表面又は任意の断面に対する、上記第一硬質相の面積比率が85%以上96%以下であることが好ましい。この場合、上記第一硬質相の面積比率及び後述する結合相の面積比率の和は、100%である(超硬合金が第二硬質相を含む場合は、後述する。)。上記第一硬質相の面積比率は、例えば、上述したWC粒子の平均粒径を求めるときと同様に、超硬合金の任意の加工面を顕微鏡で撮影し、その撮影画像を画像解析することによって求められる。すなわち、まず所定の視野中のWC粒子を特定し、画像処理により特定されたWC粒子の面積の和を算出する。次に、算出したWC粒子の面積の和を視野の面積で割ることにより、上記第一硬質相の面積比率を算出することが可能である。また、同一の超硬合金において、複数の視野(例えば、5視野以上)で上記画像解析を行い、その平均値を第一硬質相の面積比率とすることが好ましい。上記画像処理には、画像解析式粒度分布ソフトウェア(株式会社マウンテック社製「Mac-View」)を好適に用いることができる。なお、上記「所定の視野」は、上述したWC粒子の平均粒径を求めるときの視野と同じであってもよい。
(Area ratio of first hard phase)
In the cemented carbide according to the present embodiment, the area ratio of the first hard phase to any surface or any cross section of the cemented carbide is preferably 85% or more and 96% or less. In this case, the sum of the area ratio of the first hard phase and the area ratio of the binder phase described later is 100% (when the cemented carbide includes a second hard phase, the case will be described later). The area ratio of the first hard phase is obtained, for example, by photographing any processed surface of the cemented carbide with a microscope and analyzing the photographed image, in the same manner as when determining the average grain size of the WC grains described above. That is, first, WC grains in a predetermined field of view are identified, and the sum of the areas of the WC grains identified by image processing is calculated. Next, the area ratio of the first hard phase can be calculated by dividing the calculated sum of the areas of the WC grains by the area of the field of view. In addition, it is preferable to perform the image analysis in multiple fields of view (for example, 5 or more fields of view) in the same cemented carbide, and the average value is used as the area ratio of the first hard phase. For the image processing, an image analysis type grain size distribution software ("Mac-View" manufactured by Mountec Co., Ltd.) can be suitably used. The above-mentioned "predetermined visual field" may be the same as the visual field used when determining the average grain size of the WC grains described above.

≪結合相≫
結合相は、第一硬質相を構成するWC粒子同士、後述する第二硬質相を構成する化合物同士、又は第一硬質相を構成するWC粒子と第二硬質相を構成する化合物と、を結合させる相である。上記結合相は、上記超硬合金を基準として、その含有割合が4wt%以上15wt%以下であることが好ましい。上記結合相は、構成元素としてニッケル(Ni)及び後述する金属元素Mを含む。
Bonded Phase
The binder phase is a phase that bonds WC particles constituting the first hard phase together, compounds constituting the second hard phase described below, or WC particles constituting the first hard phase and compounds constituting the second hard phase together. The binder phase preferably has a content of 4 wt % or more and 15 wt % or less based on the cemented carbide. The binder phase contains nickel (Ni) and a metal element M described below as constituent elements.

本実施形態において結合相の主成分はニッケル及び金属元素Mであることが好ましい。「結合相の主成分がニッケル及び金属元素Mである」とは、上記結合相に対する「結合相中に含まれるニッケル及び金属元素M」の含有割合が、50wt%以上100wt%以下であることをいう。上記結合相中に含まれるニッケル及び金属元素Mの含有割合は、80wt%以上100wt%以下であることが好ましく、90wt%以上100wt%以下であることがより好ましい。In this embodiment, the main components of the binder phase are preferably nickel and the metal element M. "The main components of the binder phase are nickel and the metal element M" means that the content ratio of "nickel and the metal element M contained in the binder phase" to the binder phase is 50 wt% or more and 100 wt% or less. The content ratio of nickel and the metal element M contained in the binder phase is preferably 80 wt% or more and 100 wt% or less, and more preferably 90 wt% or more and 100 wt% or less.

上記ニッケルの含有割合は、上記結合相に対して、65wt%以上75wt%以下であることが好ましく、67wt%以上73wt%以下であることがより好ましい。The nickel content of the binder phase is preferably 65 wt% or more and 75 wt% or less, and more preferably 67 wt% or more and 73 wt% or less.

上記金属元素Mは、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)及び鉄(Fe)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。上記金属元素Mは、モリブデンを含むことがより好ましい。The metal element M includes at least one selected from the group consisting of chromium (Cr), molybdenum (Mo), vanadium (V) and iron (Fe). It is more preferable that the metal element M includes molybdenum.

上記金属元素Mの含有割合は、上記結合相に対して、25wt%以上35wt%以下であることが好ましく、27wt%以上33wt%以下であることがより好ましい。ここで、金属元素Mが複数の金属元素を含む場合、それぞれの金属元素の含有割合の合計が、当該金属元素Mの含有割合となる。The content of the metal element M is preferably 25 wt% or more and 35 wt% or less, and more preferably 27 wt% or more and 33 wt% or less, relative to the binder phase. Here, when the metal element M contains multiple metal elements, the total content of each metal element is the content of the metal element M.

結合相中に含まれるニッケル又は金属元素Mの含有割合は、滴定法により測定することができる。すなわち、まず滴定法により結合相中に含まれる各元素の原子濃度を求める。ここで、滴定法により測定される上記原子濃度は、結合相全体を平均した原子濃度であると本発明者らは考えている。次に、求められた原子濃度と対応する元素の質量数から、結合相中における当該元素の含有割合(wt%)を求める。The content of nickel or metal element M in the bonded phase can be measured by titration. That is, the atomic concentration of each element in the bonded phase is first determined by titration. Here, the inventors believe that the atomic concentration measured by titration is the average atomic concentration of the entire bonded phase. Next, the content (wt%) of the element in the bonded phase is determined from the determined atomic concentration and the mass number of the element corresponding to the determined atomic concentration.

(結合相の面積比率)
本実施形態に係る超硬合金の任意の表面又は任意の断面に対する、上記結合相の面積比率は、4%以上15%以下であることが好ましく、6%以上15%以下であることがより好ましい。上記結合相の面積比率を上述の範囲とすることにより、超硬合金に占める第一硬質相(結合相よりも高硬度の相)の体積比率を上昇させて超硬合金全体としての高温時の硬度を高くし、かつ、第一硬質相と結合相との密着強度を上昇させることができる。
(area ratio of bonding phase)
The area ratio of the binder phase to any surface or any cross section of the cemented carbide according to this embodiment is preferably 4% to 15%, more preferably 6% to 15%. By setting the area ratio of the binder phase within the above range, the volume ratio of the first hard phase (a phase harder than the binder phase) in the cemented carbide can be increased, thereby increasing the hardness of the entire cemented carbide at high temperatures and increasing the adhesive strength between the first hard phase and the binder phase.

なお、上記結合相の面積比率は、第一硬質相の面積比率の測定と同様の方法で算出することが可能である。すなわち、所定の視野中の結合相を特定し、その結合相の面積の和を算出する。次に、算出した結合相の面積の和を所定の視野の面積で割ることにより、上記結合相の面積比率を算出することが可能である。また、同一の超硬合金において、複数の視野(例えば、5視野以上)で上記画像解析を行い、その平均値を結合相の面積比率とすることが好ましい。The area ratio of the binder phase can be calculated in the same manner as in the measurement of the area ratio of the first hard phase. That is, the binder phase in a specified field of view is identified, and the sum of the areas of the binder phase is calculated. Next, the calculated sum of the areas of the binder phase is divided by the area of the specified field of view to calculate the area ratio of the binder phase. It is also preferable to perform the image analysis in multiple fields of view (e.g., five or more fields of view) for the same cemented carbide, and use the average value as the area ratio of the binder phase.

上記結合相を構成するその他の元素としては、例えば、コバルト(Co)、銅(Cu)等が挙げられる。上記その他の元素は単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。また、結合相は、第一硬質相の成分元素であるタングステン、炭素、その他の不可避的な成分元素を含んでいてもよい。上記結合相を構成するその他の元素は、上記結合相としての機能(第一硬質相を構成するWC粒子同士、第二硬質相を構成する化合物同士、又は第一硬質相を構成するWC粒子と第二硬質相を構成する化合物と、を結合させる機能)が発揮される範囲において、結合相に含まれることが許容される。本実施形態の一側面において、上記第一硬質相及び後述する第二硬質相以外の成分元素は、結合相に含まれると把握することができる。Examples of other elements constituting the bonding phase include cobalt (Co) and copper (Cu). The other elements may be used alone or in combination. The bonding phase may also contain tungsten, carbon, and other unavoidable components, which are components of the first hard phase. The other elements constituting the bonding phase are permitted to be included in the bonding phase within a range in which the function of the bonding phase (the function of bonding WC particles constituting the first hard phase, compounds constituting the second hard phase, or WC particles constituting the first hard phase and compounds constituting the second hard phase) is exerted. In one aspect of this embodiment, the component elements other than the first hard phase and the second hard phase described later can be understood to be included in the bonding phase.

(積層欠陥)
本実施形態に係る超硬合金において、上記結合相は、積層欠陥を有する。ここで、「積層欠陥」とは、結晶における二次元原子面の周期的な積層の状態を観察したとき、その積層の順序に乱れが起きている状態を意味する。
(Stacking faults)
In the cemented carbide according to the present embodiment, the binder phase has stacking faults. Here, the term "stacking faults" refers to a state in which the order of stacking is disturbed when observing the periodic stacking state of two-dimensional atomic planes in a crystal.

上記積層欠陥の有無は、透過型電子顕微鏡(STEM)で、上記超硬合金の結合相(例えば、図1の破線で囲まれた部分)における回折格子像を観察することで判断できる。このとき、測定サンプルはイオンスライサーなどを用いて加工した薄膜サンプルを用いればよい。例えば、図2に示すように回折格子像における回折点と回折点との間にストリークが観察される場合、その結合相は積層欠陥を有すると判定できる。一方、積層欠陥を有さない結合相は、このようなストリークは観察されず、回折格子像における回折点のみが観察される(例えば、図3)。本実施形態において、回折格子像を観察するときに用いる測定条件は以下の通りである。
STEMの測定条件
装置:JEM-2100F(日本電子社製)
・STEM像観察、EDX分析(STEMモード)
加速電圧:200kV
電流量:0.3nA
倍率:30万倍
・回折像撮影(TEMモード)
加速電圧:200kV
カメラ長:100cm
倍率:30万倍
The presence or absence of stacking faults can be determined by observing the diffraction grating image of the bonded phase of the cemented carbide (for example, the portion surrounded by the dashed line in FIG. 1) with a transmission electron microscope (STEM). In this case, a thin film sample processed using an ion slicer or the like may be used as the measurement sample. For example, when streaks are observed between the diffraction points in the diffraction grating image as shown in FIG. 2, the bonded phase can be determined to have stacking faults. On the other hand, in the bonded phase without stacking faults, such streaks are not observed, and only the diffraction points are observed in the diffraction grating image (for example, FIG. 3). In this embodiment, the measurement conditions used when observing the diffraction grating image are as follows.
STEM measurement conditions: JEM-2100F (manufactured by JEOL Ltd.)
・STEM image observation, EDX analysis (STEM mode)
Acceleration voltage: 200 kV
Current: 0.3nA
Magnification: 300,000 times, diffraction image shooting (TEM mode)
Acceleration voltage: 200 kV
Camera length: 100cm
Magnification: 300,000 times

≪第二硬質相≫
本実施形態に係る超硬合金は、上記第一硬質相とは組成が異なる第二硬質相を更に有していてもよい。第二硬質相は、「タングステンを除く周期表4族元素、5族元素及び6族元素からなる群より選択される一種以上の金属元素」と、「炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)及び硼素(B)からなる群より選択される一種以上の非金属元素」とを含む化合物(複合化合物)からなることが好ましい。周期表4族元素としては、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)等が挙げられる。周期表5族元素としては、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)等が挙げられる。周期表6族元素としては、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)等が挙げられる。化合物とは、主として、上述の金属元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物、硼化物等である。
<Second hard phase>
The cemented carbide according to this embodiment may further have a second hard phase having a different composition from the first hard phase. The second hard phase is preferably made of a compound (composite compound) containing "one or more metal elements selected from the group consisting of elements of Groups 4, 5, and 6 of the periodic table except tungsten" and "one or more nonmetal elements selected from the group consisting of carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O), and boron (B)". Examples of elements of Group 4 of the periodic table include titanium (Ti), zirconium (Zr), and hafnium (Hf). Examples of elements of Group 5 of the periodic table include vanadium (V), niobium (Nb), and tantalum (Ta). Examples of elements of Group 6 of the periodic table include chromium (Cr), molybdenum (Mo), and the like. The compounds are mainly carbides, nitrides, carbonitrides, oxides, borides, and the like of the above-mentioned metal elements.

上記第二硬質相は上述の化合物の粒子からなっていてもよい。当該粒子の平均粒径は、0.05μm以上2μm以下であることが好ましく、0.1μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。The second hard phase may be composed of particles of the above-mentioned compound. The average particle size of the particles is preferably 0.05 μm or more and 2 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 0.5 μm or less.

第二硬質相は、上記化合物の一種以上からなる化合物相又は固溶体相である。ここで「化合物相又は固溶体相」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。The second hard phase is a compound phase or solid solution phase consisting of one or more of the above compounds. Here, "compound phase or solid solution phase" indicates that the compounds constituting such a phase may form a solid solution, or may exist as individual compounds without forming a solid solution.

具体的な第二硬質相としては、例えば、TaC、NbC、TiC、HfC、MoC、及びZrC等が挙げられる。 Specific examples of the second hard phase include TaC, NbC, TiC, HfC, Mo 2 C, and ZrC.

上記超硬合金が第二硬質相を更に有する場合、上述の第一硬質相の面積比率は、第一硬質相(炭化タングステン粒子)と第二硬質相とを合わせた面積比率として設定される。すなわち、上記超硬合金が第二硬質相を更に有する場合、上記超硬合金の任意の表面又は任意の断面に対する、上記第一硬質相の面積比率及び第二硬質相の面積比率の和は、85%以上96%以下であることが好ましい。この場合、上記第一硬質相の面積比率、上記第二硬質相の面積比率及び上記結合相の面積比率の和は100%である。第二硬質相の面積比率は、第一硬質相の面積比率の測定と同様の方法で算出することが可能である。すなわち、所定の視野中の「第二硬質相」を特定し、その「第二硬質相」の面積の和を算出する。次に、算出した第二硬質相の面積の和を所定の視野の面積で割ることにより、第二硬質相の面積比率を算出することが可能である。また、同一の超硬合金において、複数の視野(例えば、5視野以上)で上記画像解析を行い、その平均値を第二硬質相の面積比率とすることが好ましい。When the cemented carbide further has a second hard phase, the area ratio of the first hard phase is set as the combined area ratio of the first hard phase (tungsten carbide particles) and the second hard phase. That is, when the cemented carbide further has a second hard phase, the sum of the area ratio of the first hard phase and the area ratio of the second hard phase with respect to any surface or any cross section of the cemented carbide is preferably 85% or more and 96% or less. In this case, the sum of the area ratio of the first hard phase, the area ratio of the second hard phase, and the area ratio of the bonding phase is 100%. The area ratio of the second hard phase can be calculated in the same manner as the measurement of the area ratio of the first hard phase. That is, the "second hard phase" in a specified field of view is identified, and the sum of the areas of the "second hard phase" is calculated. Next, the area ratio of the second hard phase can be calculated by dividing the calculated sum of the areas of the second hard phase by the area of the specified field of view. In addition, it is preferable to carry out the above image analysis in a plurality of fields (for example, five or more fields) for the same cemented carbide, and to use the average value as the area ratio of the second hard phase.

超硬合金の任意の表面又は任意の断面に対する、第二硬質相の面積比率は、1%以上10%以下であることが好ましく、2%以上5%以下であることがより好ましい。第二硬質相の面積比率をこの範囲に収めることにより、超硬合金の硬度を維持しつつ、熱的又は機械的衝撃による亀裂の発生を抑制し且つ耐酸化性及び被削材との耐反応性を向上することができる。なお、第二硬質相の面積比率が上限値より大きくなった場合、超硬合金の強度が下がり、靭性が低下する傾向がある。The area ratio of the second hard phase to any surface or cross section of the cemented carbide is preferably 1% or more and 10% or less, and more preferably 2% or more and 5% or less. By keeping the area ratio of the second hard phase within this range, it is possible to suppress the occurrence of cracks due to thermal or mechanical shock while maintaining the hardness of the cemented carbide, and to improve the oxidation resistance and reactivity resistance with the workpiece material. Note that if the area ratio of the second hard phase is greater than the upper limit, the strength of the cemented carbide decreases and the toughness tends to decrease.

≪超硬合金の製造方法≫
本実施形態の超硬合金は、代表的には、原料粉末の準備工程⇒混合工程⇒成形工程⇒脱脂工程⇒焼結工程⇒加温急冷工程⇒冷却工程という工程を経て製造することができる。以下、各工程について説明する。
<Method of manufacturing cemented carbide>
The cemented carbide of this embodiment can be typically manufactured through the steps of preparing raw material powders, mixing, molding, degreasing, sintering, heating and quenching, and cooling. Each step will be described below.

<準備工程>
準備工程は、超硬合金を構成する材料の全ての原料粉末を準備する工程である。原料粉末としては、例えば、第一硬質相となるWC粒子、結合相となるニッケルを含む粒子及び金属元素Mを含む粒子が挙げられる。また、必要に応じて第二硬質相となる化合物構成粉末、粒成長抑制剤等を準備してもよい。
<Preparation process>
The preparation step is a step of preparing all raw material powders of materials constituting the cemented carbide. Examples of the raw material powders include WC particles that form the first hard phase, particles containing nickel that form the binder phase, and particles containing the metal element M. In addition, compound powders that form the second hard phase, grain growth inhibitors, etc. may be prepared as necessary.

(WC粒子)
原料としての上記WC粒子は、特に制限はなく、超硬合金の製造に通常用いられるWC粒子を用いればよい。上記WC粒子は、市販品を用いてもよい。市販されているWC粒子としては、例えばアライドマテリアル社製の「均粒タングステンカーバイド粉」シリーズ等が挙げられる。
(WC particles)
The WC particles as the raw material are not particularly limited, and WC particles that are normally used in the manufacture of cemented carbide may be used. The WC particles may be commercially available products. Examples of commercially available WC particles include the "Uniform Grain Tungsten Carbide Powder" series manufactured by A.L.M.T.C.

原料としての上記WC粒子の平均粒径は、0.3μm以上10μm以下であることが好ましく、0.3μm以上5μm以下であることがより好ましい。原料としての上記WC粒子の平均粒径は、0.3μm以上であることで、超硬合金にした際、靱性が高くなる傾向がある。そのため上記超硬合金を基材として含む切削工具は、機械的及び熱的な衝撃によるチッピング及び欠損を抑制できる。また、上記切削工具は耐亀裂伝播性が向上することから、亀裂の伝播が抑制され、チッピング及び欠損を抑制できる。一方、上記平均粒径は、10μm以下であることで、超硬合金にした際、硬度が高くなる傾向がある。そのため上記超硬合金を基材として含む切削工具は、切削時の変形が抑制され、摩耗及び欠損を抑制できる。The average particle size of the WC grains as raw material is preferably 0.3 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.3 μm or more and 5 μm or less. When the average particle size of the WC grains as raw material is 0.3 μm or more, the toughness tends to be high when the carbide alloy is made. Therefore, the cutting tool containing the carbide alloy as a base material can suppress chipping and chipping due to mechanical and thermal shock. In addition, the crack propagation resistance of the cutting tool is improved, so that the propagation of cracks is suppressed and chipping and chipping can be suppressed. On the other hand, when the average particle size is 10 μm or less, the hardness tends to be high when the carbide alloy is made. Therefore, the cutting tool containing the carbide alloy as a base material can suppress deformation during cutting and suppress wear and chipping.

(ニッケルを含む粒子)
原料としての上記ニッケルを含む粒子(以下、「ニッケル含有粒子」という場合がある。)は、ニッケル金属からなる粒子であることが好ましい。上記ニッケル含有粒子は、市販品を用いてもよい。
(Particles containing nickel)
The particles containing nickel as a raw material (hereinafter, sometimes referred to as "nickel-containing particles") are preferably particles made of nickel metal. The nickel-containing particles may be commercially available products.

上記ニッケル含有粒子の平均粒径は、0.5μm以上10μm以下であることが好ましく、0.5μm以上5μm以下であることがより好ましい。The average particle size of the nickel-containing particles is preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less.

(金属元素Mを含む粒子)
原料としての上記金属元素Mを含む粒子は、モリブデン金属からなる粒子、クロム金属からなる粒子、バナジウム金属からなる粒子、又は鉄金属からなる粒子であることが好ましい。上記金属元素Mを含む粒子は、市販品を用いてもよい。
(Particles containing metal element M)
The particles containing the metal element M as a raw material are preferably particles made of molybdenum metal, particles made of chromium metal, particles made of vanadium metal, or particles made of iron metal. The particles containing the metal element M may be commercially available products.

上記金属元素Mを含む粒子の平均粒径は、0.5μm以上10μm以下であることが好ましく、0.5μm以上5μm以下であることがより好ましい。The average particle size of the particles containing the metal element M is preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less.

(化合物構成粉末)
化合物構成粉末は、特に制限無く、超硬合金の製造に第二硬質相の原料として通常用いられる化合物構成粉末を用いればよい。そのような化合物構成粉末としては、例えば、TaC、TiC、NbC、Cr、ZrC、TiN等が挙げられる。
(Compound composition powder)
The compound constituent powder is not particularly limited, and may be any compound constituent powder that is commonly used as a raw material for the second hard phase in the production of cemented carbide. Examples of such compound constituent powder include TaC, TiC, NbC , Cr3C2 , ZrC, TiN, etc.

超硬合金中に粒度が均質な第二硬質相を均一的に分散する条件の一つとして、化合物構成粉末は、微粒、かつ粒度が均質な粉末を用いることが挙げられる。そうすることで、後述する焼結工程において、第二硬質相を微細かつ分散化できる。化合物構成粉末の平均粒径は、例えば、0.5μm以上3μm以下の範囲とすることが挙げられる。原料に用いる化合物構成粉末の平均粒径が小さい程、最終的に得られる超硬合金中の第二硬質相の平均粒径が小さくなる。原料に用いる化合物構成粉末の平均粒径が大きい程、最終的に得られる超硬合金中の第二硬質相の平均粒径が大きくなる。化合物構成粉末は、市販品を粉砕/分級することで、微粒かつ粒度が均質なものが得られる。One of the conditions for uniformly dispersing the second hard phase with a uniform grain size in the cemented carbide is to use a compound powder with a fine grain size and a uniform grain size. By doing so, the second hard phase can be finely dispersed in the sintering process described later. The average grain size of the compound powder can be set to, for example, 0.5 μm or more and 3 μm or less. The smaller the average grain size of the compound powder used as the raw material, the smaller the average grain size of the second hard phase in the cemented carbide obtained in the end. The larger the average grain size of the compound powder used as the raw material, the larger the average grain size of the second hard phase in the cemented carbide obtained in the end. The compound powder with a fine grain size and a uniform grain size can be obtained by crushing/classifying a commercially available product.

<混合工程>
混合工程は、準備工程で準備した各原料粉末を混合する工程である。混合工程により、各原料粉末が混合された混合粉末が得られる。なお、混合する際の原料粉末(例えば、WC粒子、ニッケルを含む粒子、金属元素Mを含む粒子等)の質量比率は、上述した第一硬質相の面積比率、第二硬質相の面積比率及び結合相の面積比率に対応する比率となっている。混合工程に用いる装置には公知の装置を用いることができる。例えば、アトライター、転動ボールミル、カルマンミキサ及びビーズミル等を用いることができる。アトライターを用いる場合の混合条件の一例は、回転数:100m/min以上400m/min以下、混合時間:1.5時間以上25時間以下とすることが挙げられる。アトライターによる混合の条件は、湿式混合であっても乾式混合であってもよい。また、混合は、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中で行ってもよい。混合は、ポリエチレングリコール、パラフィンワックス等のバインダーと共に行ってもよい。
<Mixing step>
The mixing step is a step of mixing the raw material powders prepared in the preparation step. The mixing step produces a mixed powder in which the raw material powders are mixed. The mass ratio of the raw material powders (e.g., WC particles, particles containing nickel, particles containing the metal element M, etc.) when mixed corresponds to the area ratio of the first hard phase, the area ratio of the second hard phase, and the area ratio of the binder phase described above. A known device can be used for the mixing step. For example, an attritor, a rolling ball mill, a Karman mixer, a bead mill, etc. can be used. An example of the mixing conditions when an attritor is used is a rotation speed of 100 m/min to 400 m/min, and a mixing time of 1.5 hours to 25 hours. The mixing conditions using an attritor may be wet mixing or dry mixing. The mixing may be performed in a solvent such as water, ethanol, acetone, isopropyl alcohol, etc. The mixing may be performed together with a binder such as polyethylene glycol or paraffin wax.

混合工程の後、必要に応じて混合粉末を造粒してもよい。混合粉末を造粒することで、後述する成形工程の際にダイ又は金型へ混合粉末を充填し易い。造粒には、公知の造粒方法が適用でき、例えば、スプレードライヤー等の市販の造粒機を用いることができる。After the mixing step, the mixed powder may be granulated as necessary. Granulating the mixed powder makes it easier to fill the mixed powder into a die or mold during the molding step described below. A known granulation method can be applied for granulation, and for example, a commercially available granulator such as a spray dryer can be used.

<成形工程>
成形工程は、混合工程で得られた混合粉末を所定の形状に成形して、成形体を得る工程である。成形工程における成形方法及び成形条件は、一般的な方法及び条件を採用すればよく、特に問わない。所定の形状としては、例えば、切削工具形状(例えば、刃先交換型切削チップの形状:CNMG120408等)とすることが挙げられる。
<Molding process>
The molding process is a process of molding the mixed powder obtained in the mixing process into a predetermined shape to obtain a molded body. The molding method and molding conditions in the molding process are not particularly limited, and general methods and conditions may be adopted. The predetermined shape may be, for example, a cutting tool shape (for example, the shape of an indexable cutting tip: CNMG120408, etc.).

<脱脂工程>
脱脂工程は、成形工程で得られた成形体におけるバインダー(例えば、パラフィンワックス等)を除去する工程であり、以下の条件で熱処理を行う工程である。
<Degreasing process>
The degreasing step is a step for removing the binder (e.g., paraffin wax, etc.) in the molded body obtained in the molding step, and is a step for carrying out a heat treatment under the following conditions.

脱脂工程における処理時の温度は、300℃以上1000℃以下であることが好ましく、400℃以上800℃以下であることがより好ましい。The processing temperature in the degreasing process is preferably 300°C or higher and 1000°C or lower, and more preferably 400°C or higher and 800°C or lower.

脱脂工程における処理時の圧力は、110kPa以上500kPa以下であることが好ましく、200kPa以上400kPa以下であることがより好ましい。The pressure during the degreasing process is preferably 110 kPa or more and 500 kPa or less, and more preferably 200 kPa or more and 400 kPa or less.

脱脂工程における処理の時間は、30分以上120分以下であることが好ましく、60分以上90分以下であることがより好ましい。The processing time for the degreasing process is preferably 30 minutes or more and 120 minutes or less, and more preferably 60 minutes or more and 90 minutes or less.

脱脂工程における雰囲気は、特に限定されず、Nガス雰囲気又はAr等の不活性ガス雰囲気とすることが挙げられる。 The atmosphere in the degreasing step is not particularly limited, and examples thereof include an N2 gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as Ar.

<焼結工程>
焼結工程は、脱脂工程を経て得られた成形体を焼結して、焼結体を得る工程である。焼結温度は、1300℃以上1600℃以下であることが好ましく、1350℃以上1500℃以下であることがより好ましい。
<Sintering process>
The sintering step is a step of sintering the compact obtained through the debinding step to obtain a sintered body. The sintering temperature is preferably 1300° C. or higher and 1600° C. or lower, and more preferably 1350° C. or higher and 1500° C. or lower.

焼結時間は、30分以上120分以下であることが好ましく、50分以上90分以下であることがより好ましい。The sintering time is preferably from 30 to 120 minutes, and more preferably from 50 to 90 minutes.

焼結時の雰囲気は、特に限定されず、Nガス雰囲気又はAr等の不活性ガス雰囲気とすることが挙げられる。 The atmosphere during sintering is not particularly limited, and examples thereof include an N2 gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as Ar.

また、焼結時の真空度(圧力)は、好ましくは10kPa以下、より好ましくは5kPa以下、更に好ましくは3kPa以下とすることが挙げられる。下限は特に制限されないが、例えば、0.5kPa以上にすることが挙げられる。焼結時の圧力を0.5kPa以上とすることで、焼結時に上記成形体の表面からNi等の揮発を抑制することができる。 The degree of vacuum (pressure) during sintering is preferably 10 kPa or less, more preferably 5 kPa or less, and even more preferably 3 kPa or less. There is no particular lower limit, but it can be, for example, 0.5 kPa or more. By setting the pressure during sintering to 0.5 kPa or more, it is possible to suppress the volatilization of Ni and the like from the surface of the molded body during sintering.

なお、焼結工程は、焼結時に加圧できる焼結HIP(シンターヒップ)処理を行ってもよい。HIP条件は、例えば、Nガス雰囲気、Ar等の不活性ガス雰囲気中、温度:1300℃以上1350℃以下、圧力:5MPa以上200MPa以下とすることが挙げられる。 The sintering step may be a sintering HIP (sinter-hip) process that can apply pressure during sintering. The HIP conditions are, for example, in an N2 gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as Ar, at a temperature of 1300°C to 1350°C, and at a pressure of 5 MPa to 200 MPa.

<加温急冷工程>
加温急冷工程は、焼結完了後の焼結体に対して加温と急冷を繰り返して行う工程である(図4参照)。加温急冷工程を行うことで、結合相に積層欠陥が発生しやすくなると本発明者らは考えている。
<Heating and quenching process>
The heating and quenching process is a process in which heating and quenching are repeatedly performed on the sintered body after sintering is completed (see FIG. 4). The present inventors believe that performing the heating and quenching process makes it easier for stacking faults to occur in the binder phase.

加温急冷工程における加温のときの温度は、500℃以上700℃以下であることが好ましく、550℃以上650℃以下であることがより好ましい。The temperature during heating in the heating and quenching process is preferably 500°C or higher and 700°C or lower, and more preferably 550°C or higher and 650°C or lower.

加温急冷工程における加温のときの昇温速度は、10℃/分以上20℃/分以下であることが好ましく、12℃/分以上17℃/分以下であることがより好ましい。The heating rate during heating in the heating and quenching process is preferably 10°C/min or more and 20°C/min or less, and more preferably 12°C/min or more and 17°C/min or less.

加温急冷工程における加温のときの保持時間は、5分以上15分以下であることが好ましく、7分以上13分以下であることがより好ましい。The holding time during heating in the heating and rapid cooling process is preferably 5 minutes or more and 15 minutes or less, and more preferably 7 minutes or more and 13 minutes or less.

加温急冷工程における急冷のときの温度は、100℃以上300℃以下であることが好ましく、150℃以上250℃以下であることがより好ましい。The temperature during quenching in the heating and quenching process is preferably 100°C or higher and 300°C or lower, and more preferably 150°C or higher and 250°C or lower.

加温急冷工程における急冷のときの降温速度は、10℃/分以上20℃/分以下であることが好ましく、12℃/分以上17℃/分以下であることがより好ましい。The cooling rate during rapid cooling in the heating and rapid cooling process is preferably 10°C/min or more and 20°C/min or less, and more preferably 12°C/min or more and 17°C/min or less.

加温急冷工程における急冷のときの保持時間は、5分以上15分以下であることが好ましく、7分以上13分以下であることがより好ましい。The holding time during quenching in the heating and quenching process is preferably 5 minutes or more and 15 minutes or less, and more preferably 7 minutes or more and 13 minutes or less.

加温急冷工程における加温と急冷とを行う繰返しの回数は、3回以上であることが好ましく、生産におけるサイクルタイムの観点から3回以上5回以下であることがより好ましい。It is preferable that the heating and quenching steps are repeated three or more times in the heating and quenching process, and from the viewpoint of the production cycle time, it is more preferable that the number of repetitions be between three and five.

加温急冷工程における雰囲気は、特に限定されず、Nガス雰囲気又はAr等の不活性ガス雰囲気とすることが挙げられる。 The atmosphere in the heating and quenching step is not particularly limited, and examples thereof include an N2 gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as Ar.

加温急冷工程における圧力は、100kPa以上490kPa以下であることが好ましく、190kPa以上390kPa以下であることがより好ましい。The pressure during the heating and quenching process is preferably 100 kPa or more and 490 kPa or less, and more preferably 190 kPa or more and 390 kPa or less.

<冷却工程>
冷却工程は、加温急冷工程後の焼結体を常温まで冷却する工程である。上記冷却工程は、特に制限されない。冷却速度は、例えば、2℃/分以上の降温速度で冷却することが挙げられる。ここで、「降温速度が2℃/分である」とは、毎分2℃の速度で温度が低下することを意味する。冷却時の雰囲気は、特に限定されず、Nガス雰囲気又はAr等の不活性ガス雰囲気とすることが挙げられる。冷却時の圧力は、特に限定されず、加圧してもよいし減圧してもよい。上記加圧のときの圧力は、例えば、400kPa以上500kPa以下とすることが挙げられる。また、上記減圧のときの圧力は、例えば、100kPa以下とし、好ましくは10kPa以上50kPa以下とすることが挙げられる。本実施形態の一側面において、上記冷却工程は、Arガス雰囲気中で、上記焼結体を常温にまで冷却することが挙げられる。
<Cooling process>
The cooling step is a step of cooling the sintered body after the heating and quenching step to room temperature. The cooling step is not particularly limited. For example, the cooling rate may be 2°C/min or more. Here, "the temperature drop rate is 2°C/min" means that the temperature drops at a rate of 2°C per minute. The atmosphere during cooling is not particularly limited, and may be an N2 gas atmosphere or an inert gas atmosphere such as Ar. The pressure during cooling is not particularly limited, and may be pressurized or reduced. For example, the pressure during pressurization may be 400 kPa or more and 500 kPa or less. In addition, the pressure during reduction may be 100 kPa or less, preferably 10 kPa or more and 50 kPa or less. In one aspect of this embodiment, the cooling step may be cooling the sintered body to room temperature in an Ar gas atmosphere.

≪切削工具、耐摩工具及び研削工具≫
本実施形態の超硬合金は、前述のように優れた靱性及び硬度を有するため、切削工具、耐摩工具及び研削工具の基材として利用できる。すなわち、本実施形態の切削工具は、上記超硬合金を基材として含む。また、本実施形態の耐摩工具及び研削工具は、上記超硬合金を基材として含む。
<Cutting tools, wear-resistant tools and grinding tools>
As described above, the cemented carbide of this embodiment has excellent toughness and hardness, and can therefore be used as a substrate for cutting tools, wear-resistant tools, and grinding tools. That is, the cutting tool of this embodiment contains the above-mentioned cemented carbide as a substrate. Also, the wear-resistant tool and grinding tool of this embodiment contain the above-mentioned cemented carbide as a substrate.

本実施形態の超硬合金は、従来公知の切削工具、耐摩工具及び研削工具に幅広く適用可能である。こうした工具としては次のようなものを例示できる。切削工具としては、例えば、切削バイト、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、リーマ又はタップ等を例示できる。また耐摩工具としては、例えば、ダイス、スクライバー、スクライビングホイール又はドレッサー等を例示できる。さらに研削工具としては、例えば研削砥石等を例示できる。The cemented carbide of this embodiment can be widely applied to conventionally known cutting tools, wear-resistant tools, and grinding tools. Examples of such tools include the following. Examples of cutting tools include cutting tools, such as cutting bits, drills, end mills, indexable cutting tips for milling, indexable cutting tips for turning, metal saws, gear cutting tools, reamers, or taps. Examples of wear-resistant tools include dies, scribers, scribing wheels, or dressers. Examples of grinding tools include grinding wheels.

本実施形態の超硬合金は、これらの工具の全体を構成していてもよい。上記超硬合金は、これらの工具の一部を構成していてもよい。ここで「一部を構成する」とは、例えば切削工具の場合に、任意の基材の所定位置に本実施形態の超硬合金をロウ付けして刃先部とする態様等を示している。The cemented carbide of this embodiment may constitute the entirety of these tools. The cemented carbide may constitute a part of these tools. Here, "constitute a part" refers to, for example, in the case of a cutting tool, brazing the cemented carbide of this embodiment to a predetermined position of any substrate to form a cutting edge.

<被膜>
本実施形態に係る切削工具は、上記基材上に設けられている被膜を更に備えてもよい。本実施形態に係る耐摩工具及び研削工具は、上記基材上に設けられている被膜を更に備えてもよい。上記被膜の組成は、周期表4族の金属元素、周期表5族の金属元素、周期表6族の金属元素、アルミニウム(Al)及びシリコン(Si)からなる群より選択される一種以上の金属元素と、窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)及び硼素(B)からなる群より選択される一種以上の非金属元素との化合物が挙げられる。当該化合物としては、例えば、TiCN、Al、TiAlN、TiN、TiC、AlCrN等が挙げられる。本実施形態において、上記被膜は金属単体であってもよい。その他、立方晶窒化硼素(cBN)、ダイヤモンドライクカーボン等も、被膜の組成として好適である。このような被膜は、化学的蒸着(CVD)法、物理的蒸着(PVD)法等の気相法により形成することができる。被膜がCVD法により形成されていると、基材との密着性に優れる被膜が得られ易い。CVD法としては、例えば、熱CVD法等が挙げられる。被膜がPVD法により形成されていると、圧縮残留応力が付与され、切削工具等の靱性を高め易い。
<Coating>
The cutting tool according to the present embodiment may further include a coating provided on the substrate. The wear-resistant tool and the grinding tool according to the present embodiment may further include a coating provided on the substrate. The composition of the coating may include a compound of one or more metal elements selected from the group consisting of metal elements of Group 4 of the periodic table, metal elements of Group 5 of the periodic table, metal elements of Group 6 of the periodic table, aluminum (Al) and silicon (Si) and one or more nonmetal elements selected from the group consisting of nitrogen (N), oxygen (O), carbon (C) and boron (B). Examples of the compound include TiCN, Al 2 O 3 , TiAlN, TiN, TiC, AlCrN, and the like. In the present embodiment, the coating may be a simple metal. Other suitable compositions for the coating include cubic boron nitride (cBN), diamond-like carbon, and the like. Such a coating may be formed by a gas phase method such as a chemical vapor deposition (CVD) method or a physical vapor deposition (PVD) method. When the coating is formed by a CVD method, it is easy to obtain a coating having excellent adhesion to the substrate. Examples of the CVD method include a thermal CVD method. When the coating is formed by a PVD method, compressive residual stress is imparted, and it is easy to increase the toughness of a cutting tool or the like.

本実施形態に係る切削工具における被膜は、基材における刃先となる部分とその近傍に設けられていることが好ましい。上記被膜は、基材の表面全体に設けられていてもよい。また、被膜は、単層でも多層でもよい。被膜の厚みは、1μm以上20μm以下であってもよいし、1.5μm以上15μm以下であってもよい。The coating in the cutting tool according to this embodiment is preferably provided on the cutting edge of the substrate and in its vicinity. The coating may be provided on the entire surface of the substrate. The coating may be a single layer or multiple layers. The thickness of the coating may be 1 μm or more and 20 μm or less, or 1.5 μm or more and 15 μm or less.

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these.

≪超硬合金の作製≫
<原料粉末の準備:準備工程>
原料粉末として、表1に示す組成の粉末を準備した。表1における第一硬質相、第二硬質相又は結合相として用いられた原料粉末はそれぞれ以下の平均粒径の粉末を用いた。
各原料粉末の平均粒径
WC :平均粒径4μm
TaC:平均粒径2μm
NbC:平均粒径2μm
TiC:平均粒径2μm
Co :平均粒径3μm
Ni :平均粒径3μm
Mo :平均粒径3μm
Cr :平均粒径3μm
V :平均粒径3μm
Fe :平均粒径3μm
<Production of cemented carbide>
<Preparation of raw material powder: Preparation process>
As raw material powders, powders having the compositions shown in Table 1 were prepared. The raw material powders used as the first hard phase, second hard phase, and binder phase in Table 1 had the following average particle sizes.
Average particle size of each raw material powder WC: Average particle size 4 μm
TaC: average particle size 2 μm
NbC: average particle size 2 μm
TiC: average particle size 2 μm
Co: average particle size 3 μm
Ni: average particle size 3 μm
Mo: average particle size 3 μm
Cr: average grain size 3 μm
V: average particle size 3 μm
Fe: average particle size 3 μm

Figure 0007494952000001
Figure 0007494952000001

<原料粉末の混合:混合工程>
準備した各原料粉末を表1に記載の配合割合で加えて、アトライターを用いて混合し、混合粉末を作製した。混合条件を以下に示す。混合後、得られたスラリーを大気中で乾燥させ混合粉末を得た。
アトライターの混合条件
ボール :超硬合金製、直径3.5mm
分散媒 :エタノール
攪拌子の回転速度:100rpm
処理時間 :12時間
<Mixing of raw material powders: Mixing process>
The raw material powders prepared were added in the blending ratios shown in Table 1 and mixed using an attritor to produce a mixed powder. The mixing conditions are shown below. After mixing, the resulting slurry was dried in the air to obtain a mixed powder.
Mixing conditions for the attritor: Ball made of cemented carbide, diameter 3.5 mm
Dispersion medium: Ethanol Stirrer rotation speed: 100 rpm
Processing time: 12 hours

<成形体の作製:成形工程>
得られた混合粉末をプレス成形して、型番CNMG120408(住友電工ハードメタル株式会社製)(刃先交換型切削チップ)の形状の成形体を作製した。
<Preparation of Molded Body: Molding Process>
The resulting mixed powder was press-molded to produce a molded body having the shape of model number CNMG120408 (manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Corp.) (replaceable cutting tip).

<成形体の脱脂:脱脂工程>
得られた成形体を焼結炉に入れ、以下の条件で脱脂を行った。
処理時の温度 :500℃
処理時の圧力 :250kPa
処理の時間 :60分
処理時の雰囲気:Arガス
<Degreasing of molded body: degreasing process>
The obtained green body was placed in a sintering furnace and degreased under the following conditions.
Processing temperature: 500°C
Processing pressure: 250 kPa
Treatment time: 60 minutes Treatment atmosphere: Ar gas

<成形体の焼結:焼結工程>
脱脂工程が終わった成形体を、Arガス雰囲気中(0.5kPa)、表2に記載の焼結プログラム、最高焼結温度(Tmax)で、60分間焼結した。
<Sintering of Molded Body: Sintering Process>
The compact after the debinding step was sintered for 60 minutes in an Ar gas atmosphere (0.5 kPa) at the maximum sintering temperature (Tmax) according to the sintering program shown in Table 2.

<成形体の加温急冷:加温急冷工程>
表2における焼結プログラム1(図4)に該当する試料は、焼結工程の後に、以下の条件で加温急冷を行った。一方、表2における焼結プログラム2(図5)に該当する試料は、焼結工程の後に加温急冷を行わなかった。
加温急冷工程の条件
処理時の雰囲気 :Arガス
処理時の圧力 :200kPa
加温のときの温度 :600℃
加温のときの昇温速度:15℃/分
加温のときの保持時間:10分
急冷のときの温度 :200℃
急冷のときの昇温速度:15℃/分
急冷のときの保持時間:10分
加温と急冷とを行う繰返しの回数:3回
<Heating and quenching of molded body: heating and quenching process>
For the samples corresponding to sintering program 1 (FIG. 4) in Table 2, heating and quenching were performed under the following conditions after the sintering process. On the other hand, for the samples corresponding to sintering program 2 (FIG. 5) in Table 2, heating and quenching were not performed after the sintering process.
Conditions for the heating and quenching process: Atmosphere during treatment: Ar gas Pressure during treatment: 200 kPa
Heating temperature: 600℃
Heating rate during heating: 15°C/min. Holding time during heating: 10 minutes. Temperature during rapid cooling: 200°C.
Heating rate during quenching: 15° C./min. Holding time during quenching: 10 min. Number of times heating and quenching were repeated: 3 times.

<成形体の冷却:冷却工程>
加温急冷工程の完了後、Arガス雰囲気中で常温にまで冷却した。このとき、2℃/分の降温速度で冷却した。以上より、試料No.1~13の超硬合金及び試料No.101~107の超硬合金を作製した。試料No.1~13の超硬合金は、実施例に対応する。試料No.101~103の超硬合金は、比較例に対応する。試料No.104~107の超硬合金は、参考例に対応する。
<Cooling of Molded Body: Cooling Step>
After the heating and quenching step was completed, the samples were cooled to room temperature in an Ar gas atmosphere. At this time, the cooling rate was 2°C/min. As described above, cemented carbide samples No. 1 to 13 and cemented carbide samples No. 101 to 107 were produced. The cemented carbide samples No. 1 to 13 correspond to examples. The cemented carbide samples No. 101 to 103 correspond to comparative examples. The cemented carbide samples No. 104 to 107 correspond to reference examples.

Figure 0007494952000002
Figure 0007494952000002

≪試料の観察≫
<炭化タングステン粒子の平均粒径の算出>
作製した試料No.1~13及び試料No.101~107の超硬合金を切断して切断面を鏡面加工した。その後、鏡面加工した切断面をアルゴンイオンビームによってイオンミリング加工し、これらの断面を顕微鏡用観察試料とした。
<Sample Observation>
<Calculation of the average particle size of tungsten carbide particles>
The prepared cemented carbide samples No. 1 to 13 and No. 101 to 107 were cut and the cut surfaces were mirror-finished. The mirror-finished cut surfaces were then subjected to ion milling with an argon ion beam, and these cross sections were used as microscope observation samples.

この観察試料の加工面を、走査型透過電子顕微鏡(STEM)(日本電子社製)により2000倍程度の倍率で撮影した。この撮影は、各試料に対して、上記加工面の外側及び上記加工面の中心のそれぞれを10視野ずつ行った。The processed surface of the observation sample was photographed at a magnification of about 2000 times using a scanning transmission electron microscope (STEM) (manufactured by JEOL Ltd.). This photographing was performed for each sample in 10 fields of view on the outside of the processed surface and in the center of the processed surface.

各試料において、1視野につき、炭化タングステン粒子300個以上について、画像解析式粒度分布ソフトウェア(株式会社マウンテック社製「Mac-View」)を用いて、個々の粒子の粒径(Heywood径)を求め、計10視野における焼結後の炭化タングステン粒子の平均粒径を算出した。その結果、焼結後の炭化タングステン粒子の平均粒径は、原料として用いたWC粒子の平均粒径にほぼ等しいことが分かった。For each sample, the particle size (Heywood diameter) of each particle was determined for more than 300 tungsten carbide particles per visual field using image analysis particle size distribution software (Mac-View, manufactured by Mountec Co., Ltd.), and the average particle size of the tungsten carbide particles after sintering was calculated for a total of 10 visual fields. As a result, it was found that the average particle size of the tungsten carbide particles after sintering was almost equal to the average particle size of the WC particles used as the raw material.

<第一硬質相、第二硬質相及び結合相それぞれの面積比率の算出>
画像解析式粒度分布ソフトウェア(株式会社マウンテック社製「Mac-View」)を用いて、上記各試料の加工面における第一硬質相、第二硬質相及び結合相それぞれの面積比率を求めた。その結果、第一硬質相、第二硬質相及び結合相それぞれの面積比率は、第一硬質相、第二硬質相及び結合相それぞれに対応する原料粉末の配合割合(表1)に対応することが分かった。
<Calculation of area ratio of first hard phase, second hard phase, and binder phase>
The area ratios of the first hard phase, the second hard phase, and the binder phase on the machined surface of each of the above samples were determined using image analysis particle size distribution software (Mac-View manufactured by Mountech Co., Ltd.). As a result, it was found that the area ratios of the first hard phase, the second hard phase, and the binder phase corresponded to the blending ratios of the raw material powders corresponding to the first hard phase, the second hard phase, and the binder phase (Table 1).

<結合相の組成分析>
上記各試料の加工面における結合相を滴定法によって分析して上記結合相の組成を求めた。その結果、結合相の組成は、表1に示される結合相の原料組成に対応することが分かった。
<Composition analysis of binder phase>
The binder phase on the machined surface of each of the samples was analyzed by titration to determine the composition of the binder phase, which was found to correspond to the raw material composition of the binder phase shown in Table 1.

<結合相における積層欠陥>
上記各試料の加工面における結合相の回折格子像を、STEMで観察して積層欠陥の有無を判定した。測定条件を以下に示す。回折格子像における回折点と回折点との間にストリークが観察される場合、その試料の結合相は積層欠陥を有すると判定した。結果を表3に示す。
STEMの測定条件
装置:JEM-2100F(日本電子社製)
・STEM像観察、EDX分析(STEMモード)
加速電圧:200kV
電流量:0.3nA
倍率:30万倍
・回折像撮影(TEMモード)
加速電圧:200kV
カメラ長:100cm
倍率:30万倍
<Stacking faults in the binder phase>
The diffraction grating image of the binder phase on the processed surface of each of the above samples was observed by STEM to determine the presence or absence of stacking faults. The measurement conditions are shown below. If streaks were observed between diffraction points in the diffraction grating image, the binder phase of the sample was determined to have stacking faults. The results are shown in Table 3.
STEM measurement conditions: JEM-2100F (manufactured by JEOL Ltd.)
・STEM image observation, EDX analysis (STEM mode)
Acceleration voltage: 200 kV
Current: 0.3nA
Magnification: 300,000 times, diffraction image shooting (TEM mode)
Acceleration voltage: 200 kV
Camera length: 100cm
Magnification: 300,000 times

<ビッカース硬度の測定>
以下の条件で各試料のビッカース硬度を測定した。結果を表3に示す。
荷重:1kgf
保持時間:10s
<Measurement of Vickers hardness>
The Vickers hardness of each sample was measured under the following conditions. The results are shown in Table 3.
Load: 1 kgf
Holding time: 10 s

<抗折力の測定>
以下の条件で各試料の抗折力を測定した。結果を表3に示す。
試験片サイズ:4mm×8mm×30mm
下部支点間距離:20mm
荷重速度:3.5mm/min
<Measurement of transverse strength>
The transverse strength of each sample was measured under the following conditions. The results are shown in Table 3.
Test piece size: 4mm x 8mm x 30mm
Distance between lower supports: 20 mm
Loading speed: 3.5 mm/min

≪切削試験≫
各試料の表面に、公知のPVD法の一種であるイオンプレーティング法で硬質膜を形成して切削試験用の切削工具を作製した。硬質膜は、厚さ4.8μmのTiAlN膜とした。以下、試料No.1の超硬合金を基材として用いた切削工具を「試料No.1の切削工具」等と表記する。試料No.1以外の試料についても同様である。
<Cutting test>
A hard film was formed on the surface of each sample by ion plating, which is a type of known PVD method, to prepare a cutting tool for cutting tests. The hard film was a TiAlN film with a thickness of 4.8 μm. Hereinafter, the cutting tool using the cemented carbide of sample No. 1 as the substrate will be referred to as "cutting tool of sample No. 1", etc. The same applies to samples other than sample No. 1.

<切削試験1:耐摩耗性試験>
上述のようにして作製した試料No.1~13及び試料No.101~107の切削工具を用いて、以下の切削条件により、逃げ面摩耗量Vbが0.2mmになるまでの切削時間(分)を測定した。その結果を表3に示す。切削時間が長い程、耐摩耗性に優れる切削工具として評価できる。
耐摩耗性試験の条件
被削材 :S50C 丸棒
切削速度 :250m/min
送り量 :0.15mm/rev
切込み量 :1mm
切削油: 有り
<Cutting test 1: Wear resistance test>
Using the cutting tools of Samples No. 1 to 13 and Samples No. 101 to 107 prepared as described above, the cutting time (min) until the flank wear amount Vb reached 0.2 mm was measured under the following cutting conditions. The results are shown in Table 3. The longer the cutting time, the more excellent the wear resistance of the cutting tool can be evaluated.
Wear resistance test conditions Workpiece: S50C round bar Cutting speed: 250 m/min
Feed rate: 0.15 mm/rev
Depth of cut: 1mm
Cutting oil: Yes

<切削試験2:耐欠損性試験>
上述のようにして作製した試料No.1~13及び試料No.101~107の切削工具を用いて、以下の切削条件により、切れ刃に欠損が発生するまでの切削時間(分)を測定した。その結果を表3に示す。切削時間が長い程、耐欠損性に優れる切削工具として評価することができる。
耐欠損性試験の条件
被削材: SCM435溝材(溝数:4)
切削速度: 200m/min
送り量: 0.3mm/rev
切込み量: 2mm
切削油: 有り
<Cutting test 2: Fracture resistance test>
Using the cutting tools of Samples No. 1 to 13 and Samples No. 101 to 107 prepared as described above, the cutting time (min) until chipping occurred on the cutting edge was measured under the following cutting conditions. The results are shown in Table 3. The longer the cutting time, the more excellent the chipping resistance of the cutting tool can be evaluated.
Conditions for fracture resistance test Workpiece: SCM435 groove material (number of grooves: 4)
Cutting speed: 200 m/min
Feed rate: 0.3 mm/rev
Depth of cut: 2mm
Cutting oil: Yes

Figure 0007494952000003
Figure 0007494952000003

表3の結果から、試料No.1~13の切削工具(実施例)は、切削試験1における切削時間が55分以上であり、良好な結果であった。この結果は、結合相にコバルトを含む従来の超硬合金(試料No.104~107)に匹敵する結果である。一方、試料No.101~103の切削工具(比較例)は、切削試験1における切削時間が52分以下であった。 From the results in Table 3, the cutting tools of Samples 1 to 13 (Examples) had a cutting time of 55 minutes or more in Cutting Test 1, which was a good result. This result is comparable to that of conventional cemented carbide alloys (Samples 104 to 107) that contain cobalt in the binder phase. On the other hand, the cutting tools of Samples 101 to 103 (Comparative Examples) had a cutting time of 52 minutes or less in Cutting Test 1.

表3の結果から、試料No.1~13の切削工具(実施例)は、切削試験2における切削時間が2.9分以上であり、良好な結果であった。この結果は、結合相にコバルトを含む従来の超硬合金(試料No.104~107)に匹敵する結果である。一方、試料No.101~103の切削工具(比較例)は、切削試験2における切削時間が2.0分以下であった。 From the results in Table 3, the cutting tools of Samples 1 to 13 (Examples) had a cutting time of 2.9 minutes or more in Cutting Test 2, which was a good result. This result is comparable to that of conventional cemented carbide alloys (Samples 104 to 107) that contain cobalt in the binder phase. On the other hand, the cutting tools of Samples 101 to 103 (Comparative Examples) had a cutting time of 2.0 minutes or less in Cutting Test 2.

以上の結果から、試料No.1~13の超硬合金(実施例)は、試料No.101~103(比較例)の超硬合金よりも、硬度及び靱性に優れることが分かった。From the above results, it was found that the cemented carbide samples No. 1 to 13 (Examples) were superior in hardness and toughness to the cemented carbide samples No. 101 to 103 (Comparative Examples).

以上のように本発明の実施形態及び実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態及び各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 embodiments and examples of the present invention have been described above, it has been planned from the outset that the configurations of the above-mentioned embodiments and examples may be appropriately combined.

今回開示された実施の形態及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。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及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。The embodiments and examples disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered limiting. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the embodiments and examples described above, and is intended to include all modifications within the scope of the claims and meanings equivalent thereto.

Claims (8)

第一硬質相と結合相とを含む超硬合金であって、
前記第一硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
前記結合相は、構成元素としてニッケル及び金属元素Mを含み、
前記金属元素Mは、クロム、モリブデン、バナジウム及び鉄からなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、
前記結合相は、積層欠陥を有し、
前記結合相は、前記超硬合金を基準として、その含有割合が4wt%以上15wt%以下であり、
前記結合相中に含まれる前記ニッケル及び前記金属元素Mの含有割合は、90wt%以上100wt%以下である、超硬合金。
A cemented carbide comprising a first hard phase and a binder phase,
the first hard phase is made of tungsten carbide particles;
The binder phase contains nickel and a metal element M as constituent elements,
The metal element M includes at least one selected from the group consisting of chromium, molybdenum, vanadium, and iron,
The binder phase has stacking faults,
The binder phase has a content of 4 wt % or more and 15 wt % or less based on the cemented carbide,
The content ratio of the nickel and the metal element M contained in the binder phase is 90 wt % or more and 100 wt % or less .
前記金属元素Mの含有割合は、前記結合相に対して、25wt%以上35wt%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 content of the metal element M is 25 wt% or more and 35 wt% or less with respect to the binder phase. 前記金属元素Mは、モリブデンを含む、請求項1又は請求項2に記載の超硬合金。 The cemented carbide according to claim 1 or 2, wherein the metal element M includes molybdenum. タングステンを除く周期表4族元素、5族元素及び6族元素から選択される一種以上の金属元素と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選択される一種以上の非金属元素と、を含む化合物からなる第二硬質相を更に含む、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の超硬合金。 The cemented carbide according to any one of claims 1 to 3, further comprising a second hard phase made of a compound containing one or more metal elements selected from the group 4, 5 and 6 elements of the periodic table excluding tungsten, and one or more nonmetallic elements selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron. 前記第二硬質相は、前記化合物の粒子からなり、
前記化合物の粒子の平均粒径は、0.05μm以上2μm以下である、請求項4に記載の超硬合金。
the second hard phase is composed of particles of the compound,
The cemented carbide according to claim 4, wherein the average particle size of the compound particles is 0.05 μm or more and 2 μm or less.
前記炭化タングステン粒子の平均粒径は、0.1μm以上10μm以下である、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の超硬合金。 The cemented carbide according to any one of claims 1 to 5, wherein the average particle size of the tungsten carbide particles is 0.1 μm or more and 10 μm or less. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の超硬合金を基材として含む、切削工具。 A cutting tool comprising the cemented carbide according to any one of claims 1 to 6 as a substrate. 前記基材上に設けられている被膜を更に備える、請求項7に記載の切削工具。 The cutting tool according to claim 7, further comprising a coating provided on the substrate.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020090280A1 (en) 2018-11-01 2020-05-07 住友電気工業株式会社 Cemented carbide alloy, cutting tool, and method for manufacturing cemented carbide alloy
WO2021010475A1 (en) 2019-07-18 2021-01-21 住友電気工業株式会社 Cubic boron nitride sintered compact

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020090280A1 (en) 2018-11-01 2020-05-07 住友電気工業株式会社 Cemented carbide alloy, cutting tool, and method for manufacturing cemented carbide alloy
WO2021010475A1 (en) 2019-07-18 2021-01-21 住友電気工業株式会社 Cubic boron nitride sintered compact

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