JPH0121214B2 - - Google Patents

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JPH0121214B2
JPH0121214B2 JP59155772A JP15577284A JPH0121214B2 JP H0121214 B2 JPH0121214 B2 JP H0121214B2 JP 59155772 A JP59155772 A JP 59155772A JP 15577284 A JP15577284 A JP 15577284A JP H0121214 B2 JPH0121214 B2 JP H0121214B2
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JP
Japan
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titanium carbonitride
titanium
forming component
based cermet
hot plastic
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JP59155772A
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Hironori Yoshimura
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に優れた耐欠損性を有し、さら
に優れた耐摩耗性と高強度を有し、切削工具とし
て用いるのに適した炭窒化チタン(以下TiCNで
示す)基サーメツトの製造方法に関するものであ
る。 〔従来の技術〕 従来、重量%で(以下%は重量%を示す)、 結合相形成成分として鉄族金属のうちの1種ま
たは2種以上:7.5〜20%、 を含有し、さらに必要に応じて、 (a) 同じく結合相形成成分としてCrおよびMoの
うちの1種または2種:1〜20%、 (b) 分散相形成成分として元素周期律表の4aお
よび5a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、
炭酸化物、および炭窒酸化物(ただしTiの炭
化物、窒化物、および炭窒化物を除く)、並び
に6a族金属の炭化物(これらを総称して(M)
C・N・Oで示す)のうちの1種または2種以
上:1〜20%、 以上(a)および(b)のいずれか一方、または両方、
を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化チ
タン、窒化チタン、および炭窒化チタンのうちの
2種以上、または炭窒化チタン単独(それぞれ、
TiC、TiN、およびTiCNでし、これら組合せそ
れぞれをTiC・Nで示す)からなる配合組成を有
する圧粉体を、通常の条件、すなわち10-3
10-1torrの真空中あるいは1〜500torrの窒素雰
囲気中、1400〜1550℃の範囲内の所定温度に1〜
2時間保持の条件で焼結することにより製造され
たTiCN基サーメツトは、優れた耐摩耗性を有
し、かつ被削材との親和性が低く、精度の高い仕
上面が得られることから、例えば鋼の高速切削な
どに切削工具として用いられている。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記の従来TiCN基サーメツトは、優
れた耐摩耗性を有するものの耐欠損性に劣るため
に、これを断続切削やフライス切削に使用した場
合には耐欠損性不足が原因で切刃に欠損やチツピ
ングが発生し、実用に供することができないのが
現状である。 〔課題を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、上記の従来TiCN基サーメツトに着目し、こ
れのもつ優れた耐摩耗性を損なうことなく、耐欠
損性の向上をはかるべく研究を行なつた結果、焼
結後TiCN基サーメツト素材に、1200〜1350℃の
範囲内の所定温度に加熱した状態で、一軸加圧の
熱間塑性加工を施し、かつその加圧方向の塑性変
形量を熱間塑性加工前の前記素材の加圧方向の長
さの40〜90%にすると、サーメツト素材中の巣や
割れなどが消滅するようになると共に、壊れ易い
スケルトンの優先的破壊が起り、この結果耐欠損
性および強度が著しく向上するようになるという
知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、 結合相形成成分として鉄族金属のうちの1種ま
たは2種以上:7.5〜20%、 を含有し、さらに必要に応じて、 (a) 同じく結合相形成成分としてCrおよびMoの
うちの1種または2種:1〜20%、 (b) (M)C・N・Oのうちの1種または2種以
上:1〜20%、 以上(a)および(b)のいずれか一方、または両方、
を含有し、残が分散相形成成分としてのTiC・N
からなる配合組成を有する圧粉体を、通常の条件
で焼結して得られたTiCN基サーメツト素材に、 1200〜1350℃の範囲内の温度に加熱した状態
で、一軸加圧の熱間塑性加工を施し、かつその加
圧方向の塑性変形量を熱間塑性加工前と上記素材
の加圧方向の長さの40〜90%とすること、 により優れた耐欠損性を有する高強度TiCN基サ
ーメツトを製造する方法に特徴を有するものであ
る。 つぎに、この発明の方法において製造条件を上
記通じに限定した理由を説明する。 A 配合組成 (a) 鉄族金属 これらの成分には、分散相と強固に結合し
て、強度を高めるほか、熱間塑性加工を可能
ならしめる作用があるが、その含有量が7.5
%未満では熱間塑性加工素材に割れが発生し
易く、十分な耐欠損性および強度向上をはか
ることができず、一方その含有量が20%を越
えると、熱間塑性加工前の素材における巣や
割れなどの欠陥組織の形成が少なく、さらに
分散相形成成分によるスケルトンも組みにく
く、この状態で熱間塑性加工を施しても十分
な耐欠損性および強度の向上がはかれないこ
とから、その含有量を1〜20%と定めた。 (b) CrおよびMo これらの成分には、鉄族金属と結合相を形
成して、結合相の耐熱性および強度を向上さ
せ、もつてサーメツト素材の強度を一段と向
上させる作用があるので、必要に応じて含有
されるが、の含有量が1%未満では前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有
量が20%を越えるとと、結合相の靭性が低下
し、強いてはサーメツトの耐欠損性の低下を
もたらすようになることから、その含有量を
1〜20%と定めた。 (c) (M)C・N・O これらの成分には、焼結性を向上させ、も
つてサーメツト素材の強度を一段と向上させ
る作用があるので、必要に応じて含有される
が、その含有量が1%未満では前記作用に所
望の向上効果が得られず、一方その合計量が
20%を越えると、耐摩耗性が低下するように
なることから、その含有量を1〜20%と定め
た。 B 熱間塑性加工条件 (a) 加熱温度 加熱温度が1200℃未満では、熱間塑性加工
時にサーメツト素材内部に強度低下の原因と
なる巣や割れが発生し易くなり、一方加熱温
度が1350℃を越えると、配合組成によつて分
散相に著しい粒成長が起る場合が生じ、サー
メツトの強度が低下するようになることか
ら、その加熱温度を1200〜1350℃を定めた。 (b) 一軸加圧 一軸加圧とは、加圧方向に直交する方向を
自由にした加圧をいい、通常ホツトプレス装
置を用い、50〜300Kg/cm2の圧力で行なわれ
るが、これは50Kg/cm2未満の圧力では所望の
塑性変形量にするのに長時間を要し、一方
300Kg/cm2を越えた圧力にするとプレスモー
ルドの寿命が短かくなるという理由によるも
のである。 (c) 塑性変形量 熱間塑性加工前のサーメツト素材の加圧方
向の長さをL、熱間塑性加工後の加圧方向の
長さをlとすると、加圧方向の性変形量は、 (L−l)/L×100で現わされるが、そ
の量が40%未満では耐欠損性および強度に著
しい改善が見られず、一方その量が90%を越
えると、設備的制約を受け、サーメツトの形
状に比して装置が大型になつてしまうことか
ら、加圧方向の塑性変形量を40〜90%と定め
たのである。 なお、熱間塑性加工は、真空中あるいは不
活性ガス雰囲気で行なうのがよい。 〔実施例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 実施例 1 いずれも1.0〜2.5μmの平均粒径を有する原料
粉末を、35%TiC−25%TiN−10%TaC−10%
WC−10%Mo−5%Ni−5%Coの配合組成に配
合し、ボールミルにて72時間湿式混合し、乾燥し
た後、1ton/cm2の圧力で圧粉体にプレス成形し、
ついで10-2torrの真空中、温度:1450℃に1.5時間
保持の条件で焼結して、幅:15mm×長さ:15mm×
厚さ:20mmの寸法をもつたTiCN基サーメツト素
材を製造し、これを第1図に概略縦断面図で示さ
れるホツトプレス装置に装入し、装置内雰囲気を
それぞれ第1表に示される圧力の真空とした状態
で、ヒーター5によりサーメツト素材3を同じく
第1表に示される条件で加熱し、上下パンチ1に
より黒鉛スペーサー2および窒化ほう素離型剤4
を介して、200Kg/cm2の圧力で一軸加圧の熱間塑
性加工を行ない、それぞれ第1表に示される塑性
変形量を付加することにより本発明法1〜5、並
びに加熱温度または塑
【表】 (*印:本発明範囲外)
性変形量がこの発明の範囲から外れた条件での比
較法1〜4をそれぞれ実施し、TiCN基サーメツ
トを製造した。 ついで、この結果得られた各種のTiCN基サー
メツトについて、耐摩耗性および耐欠損性(強
度、靭性)を評価する目的で、ロツクウエル硬さ
(Aスケール)と抗折力を測定し、さらにこれに
よりISO規格SNP432の形状の切削チツプを切り
出し、 被削材:SNCM439(硬さHB220)の丸材、 切削速度:200m/min、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:1.5mm、 切削時間:30min、 の条件での鋼の連続切削試験、並びに、 被削材:SNCM439(硬さHB270)の角棒、 切削速度:150m/min、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:2mm、 切削時間:3min、 の条件での鋼の断続切削試験を行ない、連続切削
試験では、切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深
さを測定して、耐摩耗性を評価し、断続切削試験
では、10個の試験切刃数のうちの欠損発生切刃数
を測定して、耐欠損性を評価した。これらの結果
を第1表に示した。なお、第1表には、従来法1
として上記の普通焼結によつて製造されたTiCN
基サーメツト素材、並びに従来法2として上記の
普通焼結に代つて、10-2torrの真空中、温度:
1350℃、圧力:200Kg/cm2、保持時間:30分の条
件でのホツトプレス焼結を行なう以外は、上記
TiCN基サーメツト素材の製造条件と同一の条件
で製造したTiCN基サーメツト素材の測定結果も
示した。 実施例 2 原料粉末として、いずれも1.0〜2.5μmの範囲
内の平均粒径を有するTiC粉末、TiCN粉末、各
種の(M)C・N・O粉末、Co粉末、N粉末、
Fe粉末、Cr粉末、およびMo粉末を用意し、これ
ら原料粉末をそれぞれ第2表に示される配合
【表】
〔発明の効果〕
第1表および第2表に示される結果から、本発
明法1〜29で製造されたTiCN基サーメツトは、
従来TiCN基サーメツトに相当する熱間塑性加工
を行なわない素材と同等の耐摩耗性を有し、かつ
これより一段と優れた耐欠損性を有することが明
らかである。 また、比較法1〜4で製造されたTiCN基サー
メツトに見られるように、熱間塑性加熱温度また
は塑性変形量がこの発明の範囲から外れても、優
れた耐欠損性を確保することができないものであ
る。 上述のように、この発明の方法によれば、特に
すぐれた耐欠損性を有し、かつ耐摩耗性にも優れ
たTiCN基サーメツトを製造することができ、し
たがつて、これを切削工具として用いた場合に
は、連続切削は勿論のこと、特に耐摩耗性に加え
て耐欠損性が強く望まれる新規な断続切削やフラ
イス切削において優れた切削性能を発揮するよう
になるなど工業上有用な効果がもたらされるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱間塑性加工に用いられるホツトプレ
ス装置を例示する概略縦断面図である。 1……上下パンチ、2……黒鉛スペーサー、3
……サーメツト素材、4……窒化ほう素離型剤、
5……ヒーター。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 結合相形成成分として鉄族金属のうちの1種
    または2種以上:7.5〜20%、 を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化チ
    タン、窒化チタン、および炭窒化チタンのうちの
    2種以上、または炭窒化チタン単独からなる配合
    組成(以上重量%)を有する圧粉体を、通常の条
    件で焼結して得られた炭窒化チタン基サーメツト
    素材に、 1200〜1350℃の範囲内の温度に加熱した状態
    で、一軸加圧の熱間塑性加工を施し、かつその加
    圧方向の塑性変形量を熱間塑性加工前の上記素材
    の加圧方向の長さの40〜90%とすることを特徴と
    する耐欠損性の優れた高強度炭窒化チタン基サー
    メツトの製造方法。 2 結合相形成成分として鉄族金属のうちの1種
    または2種以上:7.5〜20%、 同じく結合相形成成分としてCrおよびMoのう
    ちの1種または2種:1〜20%、 を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化チ
    タン、窒化チタン、および炭窒化チタンのうちの
    2種以上、または炭窒化チタン単独からなる配合
    組成(以上重量%)を有する圧粉体を、通常の条
    件で焼結して得られた炭窒化チタン基サーメツト
    素材に、 1200〜1350℃の範囲内の温度に加熱した状態
    で、一軸加圧の熱間塑性加工を施し、かつその加
    圧方向の塑性変形量を熱間塑性加工前の上記素材
    の加圧方向の長さの40〜90%とすることを特徴と
    する耐欠損性の優れた高強度炭窒化チタン基サー
    メツトの製造方法。 3 結合相形成成分として鉄族金属のうちの1種
    または2種以上:7.5〜20%、 分散相形成成分として元素周期律表の4aおよ
    び5a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸
    化物、および炭窒酸化物(ただしTiの炭化物、
    窒化物、および炭窒化物は除く)、並びに6a族金
    属の炭化物のうちの1種または2種以上:1〜20
    %、 を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化チ
    タン、窒化チタン、および炭窒化チタンのうちの
    2種以上、または炭窒化チタン単独からなる配合
    組成(以上重量%)を有する圧粉体を、通常の条
    件で焼結して得られた炭窒化チタン基サーメツト
    素材に、 1200〜1350℃の範囲内の温度に加熱した状態
    で、一軸加圧の熱間塑性加工を施し、かつその加
    圧方向の塑性変形量を熱間塑性加工前の上記素材
    の加圧方向の長さの40〜90%とすることを特徴と
    する耐欠損性の優れた高強度炭窒化チタン基サー
    メツトの製造方法。 4 結合相形成成分として鉄族金属のうちの1種
    または2種以上:7.5〜20%、 同じく結合相形成成分としてCrおよびMoのう
    ちの1種または2種:1〜20%、 分散相形成成分として元素周期律表の4aおよ
    び5a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸
    化物、および炭窒酸化物(ただしTiの炭化物、
    窒化物、および炭窒化物は除く)、並びに6a族金
    属の炭化物のうちの1種または2種以上:1〜20
    %、 を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化チ
    タン、窒化チタン、および炭窒化チタンのうちの
    2種以上、または炭窒化チタン単独からなる配合
    組成(以上重量%)を有する圧粉体を、通常の条
    件で焼結して得られた炭窒化チタン基サーメツト
    素材に、 1200〜1350℃の範囲内の温度に加熱した状態
    で、一軸加圧の熱間塑性加工を施し、かつその加
    圧方向の塑性変形量を熱間塑性加工前の上記素材
    の加圧方向の長さの40〜90%とすることを特徴と
    する耐欠損性の優れた高強度炭窒化チタン基サー
    メツトの製造方法。
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