JP7495663B2 - サーメット製切削工具 - Google Patents
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Description
本発明者の検討によれば、前記特許文献1~2に記載されたサーメット製切削工具には、次のような問題があることが判明した。
また、この表面層の下に、CoとNiの含有量の和が特定値の結合相である領域が存在すると、より一層優れた耐境界部摩耗性および耐欠損性を有するサーメット製切削工具を得ることも知見した。
「(1)TiCN硬質相およびTiMCN(ただし、Mは、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wの1種または2種以上)硬質相を有する硬質相と、CoとNiの1種または2種を主成分とする結合相とからなるサーメット製切削工具であって、
N/(C+N)の原子比で表されるN比率が、前記工具内部の前記硬質相と前記結合相の両相を合わした平均値として0.40~0.55であり、
前記工具表面には、平均層厚が0.5~3.0μmの結合相富化表面層を有し、
該結合相富化表面層における前記硬質相と前記結合相の両相を合わしたCoとNiの含有量の和が占める質量%は、前記工具内部の前記硬質相と前記結合相の両相を合わしたCoとNiの含有量の和が占める質量%に対して、2.5~6.0倍であり、
前記結合相富化表面層における前記TiCN硬質相における前記N比率をN1、前記結合相富化表面層よりも前記工具内部に向かって内方にある内方域の前記TiCN硬質相の前記N比率をN2とするとき、0.05≦N1-N2≦0.20である、
ことを特徴とするサーメット製切削工具。
(2)前記内方域の一部に平均厚さが100~200μmの貧結合相領域を有することを特徴とする前記(1)に記載のサーメット製切削工具。
(3)前記(1)または(2)に記載のサーメット製切削工具の表面に硬質被覆膜を有することを特徴とするサーメット製切削工具。」
サーメット製切削工具は、切削工具全体としてみたときに、80~94体積%を占める硬質相と残部が結合相からなる。
硬質相は、TiCN硬質相およびTiMCN(ただし、Mは、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wの1種または2種以上)硬質相を有している。
このTiCN硬質相およびTiMCN硬質相の具体的な組成は、
TiCN硬質相が、TiCxN1-x、ただし、0.0≦x≦1.0であり、
TiMCN硬質相が、TiyM1-yCzN1-z、ただし、0.0<y<1.0、0.0<z<1.0である。
なお、本明細書(発明の詳細な説明)、特許請求の範囲において、それぞれ、TiCN硬質相、TiMCN硬質相の表記をもって、前記組成範囲を表している。
結合相は、CoまたはNiの1種または2種を主成分としている。ここで、1種または2種を主成分としているとは、CoまたはNiのいずれか、または、CoとNiの含有量の和が結合相内で50質量%を超えていると云うことである。
なお、硬質相および結合相は、製造工程において、意図せずに混入する不純物、すなわち、不可避的不純物を含んでいてもよい。
サーメット製切削工具の表面から600μm以上の内部(特許請求の範囲、本明細書(発明の詳細な説明)において、サーメット製切削工具の内部、または、工具内部ということがある)では、硬質相および結合相の両相を合わした平均値として、N/(C+N)の原子比により表されるN比率が0.40~0.55であることが好ましい。
その理由は、0.40未満であると境界部摩耗が発達しやすく、0.55を超えると切削工具内部にポア(空孔)が増えて安定した切削性能を発揮することができないためである。
サーメット製切削工具の表面には、平均厚さが0.5~3.0μmの結合相富化表面層を有することが好ましい。この結合相富化表面層により、境界部摩耗を抑制することができる。
この結合相富化表面層では、硬質相と結合相の両相を合わしたCoとNiの含有量の和が占める質量%が、工具内部の硬質相と結合相の両相を合わしたCoとNiの含有量の和が占める質量%に対して、2.5~6.0倍となっている。
この範囲にあると、境界部摩耗を確実に抑制することができ、かつ、切削工具内部のポアによって安定した切削性能が阻害されることもない。
内方域の一部に、切削工具内部の硬質相と結合相の両相を合わしたCoとNiの含有量の和が占める質量%に対して、0.65~0.93倍の硬質相と結合相の両相を合わしたCoとNiの含有量の和が占める質量%となる結合相を有する貧結合相領域が存在することが好ましい。この貧結合相領域が存在すると、より確実に前述の切削条件においても境界部摩耗を抑え優れた耐摩耗性および耐欠損性を発揮する。
貧結合相領域のサーメット製切削工具表面からの深さは、例えば、10μmである。
結合相であるCoとNiの含有量は、SEM-EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)を用いて測定する。サーメット製切削工具表面に対して垂直方向の外表面からの距離を測定深さと定義する。表面に対して水平方向に20μm、垂直方向に0.2μmの長方形領域を設定し、長方形の短辺の中心を測定深さに合わせる。測定深さは0.1~1μmの領域では0.1μm間隔の測定を行い、測定深さ1~4μmの領域では0.5μm間隔の測定を行い、測定深さ4~20μmの領域では2μm間隔の測定を行い、測定深さ20~300μmの領域では20μm間隔の測定を行い、300~1000μmの領域までは100μm間隔の測定を行う。
サーメット製切削工具の表面に、0.1~20.0μmの合計平均膜厚を有する公知の硬質皮膜を設けると、この硬質皮膜のもたらす耐摩耗性と相俟って、サーメット製切削工具の耐摩耗性がより向上する。
ここで、公知の硬質皮膜としては、Tiの炭化物膜、窒化物膜、炭窒化物膜、炭酸化物膜、および、炭窒化酸化物膜の1種または2種以上、TiとAlとの複合窒化物膜、複合炭窒化物膜、さらには、酸化アルミニウム膜を例示することができる。
なお、前述の各膜の組成は、化学量論的組成に限定されるものではない。
ここで、各原料粉末には凝集が少なくかつ幅の狭い粒度分布を有していたため、切削工具としたときに粗大粒は少なかった。
被削材:SNCM439
切削速度:300m/min
切込み:0.5mm
送り:0.1mm/rev.
切削開始後20分を経過した時点での境界部摩耗量と、境界部摩耗量または逃げ面摩耗量のいずれか大きい方が0.2mmを超えるまでの時間を寿命として測定した。結果を表3に示す。
被削材:SCM440、4溝スリット材
切削速度:200m/min
切込み:1.0mm
切削時間:1min
送りを変化させ、欠損が発生したときの送り量を調べた。結果を表4に示す。
2 結合相富化表面層
3 内方域
4 貧結合相領域
Claims (3)
- TiCN硬質相およびTiMCN(ただし、Mは、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wの1種または2種以上)硬質相を有する硬質相と、CoとNiの1種または2種を主成分とする結合相とからなるサーメット製切削工具であって、
N/(C+N)の原子比で表されるN比率が、前記工具内部の前記硬質相と前記結合相の両相を合わした平均値として0.40~0.55であり、
前記工具表面には、平均層厚が0.5~3.0μmの結合相富化表面層を有し、
該結合相富化表面層における前記硬質相と前記結合相の両相を合わしたCoとNiの含有量の和が占める質量%は、前記工具内部の前記硬質相と前記結合相の両相を合わしたCoとNiの含有量の和が占める質量%に対して2.5~6.0倍であり、
前記結合相富化表面層における前記TiCN硬質相における前記N比率をN1、前記結合相富化表面層よりも前記工具内部に向かって内方にある内方域の前記TiCN硬質相の前記N比率をN2とするとき、0.05≦N1-N2≦0.20である、
ことを特徴とするサーメット製切削工具。 - 前記内方域の一部に平均厚さが100~200μmの貧結合相領域を有することを特徴とする請求項1に記載のサーメット製切削工具。
- 請求項1または2に記載のサーメット製切削工具の表面に硬質被覆膜を有することを特徴とするサーメット製切削工具。
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JP2005153100A (ja) | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Kyocera Corp | 仕上げ加工用切削工具 |
JP2008195971A (ja) | 2007-02-08 | 2008-08-28 | Kyocera Corp | サーメット |
JP2013078840A (ja) | 2008-07-29 | 2013-05-02 | Kyocera Corp | 切削工具 |
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