JPH02122030A - サーメット工具の製造方法 - Google Patents
サーメット工具の製造方法Info
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- JPH02122030A JPH02122030A JP63274075A JP27407588A JPH02122030A JP H02122030 A JPH02122030 A JP H02122030A JP 63274075 A JP63274075 A JP 63274075A JP 27407588 A JP27407588 A JP 27407588A JP H02122030 A JPH02122030 A JP H02122030A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は寸法精度に優れ、且つ切削性能に優れたサーメ
ット工具の製造方法に関する。
ット工具の製造方法に関する。
従来から、切削用焼結体としてはＷＣ−Ｃｏを主成分と
する超硬合金が主として用いられていたが、最近ではＴ
ｉの炭化物、窒化物、炭窒化物を主成分とするサーメッ
ト焼結体が用いられている。
する超硬合金が主として用いられていたが、最近ではＴ
ｉの炭化物、窒化物、炭窒化物を主成分とするサーメッ
ト焼結体が用いられている。
このようなサーメット系焼結体としては、ＴｉＣを主成
分とし、鉄族金属を結合相とし、さらに周期律表第１Ｖ
ａ 、Ｖａ 、ＶＩａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化
物を硬質相成分として加えたＴｉＣ基サーメットが主流
であった。しかし乍ら、このようなＴｉＣ基サーメット
焼結体では耐熱性、強靭性に劣ることから、」二記組成
にさらにＴｉＮ等の窒化物、炭窒化物を含有させること
が提案された。これは、ＴｉＮ自体が靭性に冨むことに
より、焼結体に靭性を伺！’−Ｊ、するとともに、熱伝
導率が高いことにより、耐熱衝撃性、耐熱塑性変形性を
向上させようとするものである。
分とし、鉄族金属を結合相とし、さらに周期律表第１Ｖ
ａ 、Ｖａ 、ＶＩａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化
物を硬質相成分として加えたＴｉＣ基サーメットが主流
であった。しかし乍ら、このようなＴｉＣ基サーメット
焼結体では耐熱性、強靭性に劣ることから、」二記組成
にさらにＴｉＮ等の窒化物、炭窒化物を含有させること
が提案された。これは、ＴｉＮ自体が靭性に冨むことに
より、焼結体に靭性を伺！’−Ｊ、するとともに、熱伝
導率が高いことにより、耐熱衝撃性、耐熱塑性変形性を
向上させようとするものである。
一方、従来よりＴｉＮを含有するＴｉＣ基サーすットに
対しては、さらに各種の改良がなされている。
対しては、さらに各種の改良がなされている。
例えば特公昭５９−１７１７６号ではＣｏ還元雰囲気で
焼成することにより、特定の硬度を存する表面硬質層を
形成させることにより切削性能を高めることが従業され
ている。
焼成することにより、特定の硬度を存する表面硬質層を
形成させることにより切削性能を高めることが従業され
ている。
しかし乍ら、この先行技術における改良は、成形体を焼
結する段階で行う方法であり、焼結晶をそのまま工具と
して供する場合においてのみ適用される。
結する段階で行う方法であり、焼結晶をそのまま工具と
して供する場合においてのみ適用される。
ところが、工具には、その用途に応じ、工具自体に寸法
精度が要求される場合がある。このような要求に対して
は、通常、焼結晶を研摩し、寸法精度に優れたものとし
ている。よって、先行技術に従って、表面を改良した焼
結体では、その表面が研摩されるため、表層部に生成さ
れた改良層が殆ど残存しないという問題がある。
精度が要求される場合がある。このような要求に対して
は、通常、焼結晶を研摩し、寸法精度に優れたものとし
ている。よって、先行技術に従って、表面を改良した焼
結体では、その表面が研摩されるため、表層部に生成さ
れた改良層が殆ど残存しないという問題がある。
一方、寸法精度の優れた工具に対しては、例えばサーメ
ット自体の硬度を大きくするため、結合金属を減らすこ
とが有効であると考えられるが、この場合は、焼成時の
液相量を減らすこととなるため、焼結不良を生じてしま
うという問題がある。
ット自体の硬度を大きくするため、結合金属を減らすこ
とが有効であると考えられるが、この場合は、焼成時の
液相量を減らすこととなるため、焼結不良を生じてしま
うという問題がある。
本発明は、結合金属を凍らずことなく、高硬度で寸法精
度に優れたサーメソト工具の製造方法を提供するにある
。さらに他の目的は寸法精度に優れ、且つ表面に高硬度
の改質層を有するサーメソト工具の製造方法を提供する
にある。
度に優れたサーメソト工具の製造方法を提供するにある
。さらに他の目的は寸法精度に優れ、且つ表面に高硬度
の改質層を有するサーメソト工具の製造方法を提供する
にある。
本発明者等は上記問題に対し、研究を重ねた結果、サー
メットとしてＴｉＮを含有する特定の組成からなるサー
メット焼結体を得、これを研摩して寸法精度を高めた後
、鉄族金属による液相出現温度以上で熱処理を施すこと
によって、表層部に硬質な層が形成されるとともに切削
性能、特に耐摩耗性に優れたサーメット工具が得られる
ことを知見した。
メットとしてＴｉＮを含有する特定の組成からなるサー
メット焼結体を得、これを研摩して寸法精度を高めた後
、鉄族金属による液相出現温度以上で熱処理を施すこと
によって、表層部に硬質な層が形成されるとともに切削
性能、特に耐摩耗性に優れたサーメット工具が得られる
ことを知見した。
本発明におけるサーメット焼結体は、大きく分けると硬
質相成分と結合相成分とから構成されており、硬質相成
分として、Ｔｉを炭化物、窒化物、あるいは炭窒化物換
算で５０乃至８０重世％、特に５５乃至６５重１％とり
、Ｍｏ等の周期律表第ＶＩａ族元素を炭化物、窒化物あ
るいは炭窒化物換算で１０乃至４０重１％、特に１５乃
至３０重量％とを含有する。
質相成分と結合相成分とから構成されており、硬質相成
分として、Ｔｉを炭化物、窒化物、あるいは炭窒化物換
算で５０乃至８０重世％、特に５５乃至６５重１％とり
、Ｍｏ等の周期律表第ＶＩａ族元素を炭化物、窒化物あ
るいは炭窒化物換算で１０乃至４０重１％、特に１５乃
至３０重量％とを含有する。
このような硬質相成分において、Ｔｉの計が５０重量％
を下回ると耐摩耗性が低下し、８０重量％を超えると焼
結性が低下し好ましくない。また、第■ａ族元素は粒成
長抑制、結合相とのぬれ性を向上させる効果を有するが
、１０重量％を下回ると上記効果が得られず、硬質相が
粗大化し、硬度、強度が低下する。また、４０重世％を
超えるとη相等の不健全相が生じると共に焼結が困難と
なる。
を下回ると耐摩耗性が低下し、８０重量％を超えると焼
結性が低下し好ましくない。また、第■ａ族元素は粒成
長抑制、結合相とのぬれ性を向上させる効果を有するが
、１０重量％を下回ると上記効果が得られず、硬質相が
粗大化し、硬度、強度が低下する。また、４０重世％を
超えるとη相等の不健全相が生じると共に焼結が困難と
なる。
また、硬質相成分としては上記の他、耐クレータ摩耗性
向上を目的としてＴａ、Ｎｂを、さらに耐塑性変形性向
上を目的としてＺｒ、Ｖ、Ｉｆｆ等を窒化物、炭化物、
炭窒化物換算で５乃至４０重量％の割合で含むことも可
能であるが、４０重１％を超えると耐摩耗性劣化、ボア
、ボイドの発生が著しく増加する傾向にあり好ましくな
い。
向上を目的としてＴａ、Ｎｂを、さらに耐塑性変形性向
上を目的としてＺｒ、Ｖ、Ｉｆｆ等を窒化物、炭化物、
炭窒化物換算で５乃至４０重量％の割合で含むことも可
能であるが、４０重１％を超えると耐摩耗性劣化、ボア
、ボイドの発生が著しく増加する傾向にあり好ましくな
い。
一方、結合相はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の鉄族金属を主体と
して成るもので、一部、硬質相形成成分が含まれる場合
もある。
して成るもので、一部、硬質相形成成分が含まれる場合
もある。
焼結体全体として硬質相成分は７０乃至９０重量％、結
合相成分は５〜３０重量％の割合から成る。
合相成分は５〜３０重量％の割合から成る。
本発明における大きな特徴は、硬質相成分中において（
窒素／炭素ト窒素）で表わされる原子比が０．４乃至０
．６、特に０．４〜０．５の範囲内に設定される点にあ
る。即ら、この原子比が０．４を下回ると靭性、耐摩耗
性の向上が望めず、本発明の目的が達成されず、０．６
を超えると焼結体中にボア、ボイドが発生し、工具とし
ての信頼性が低下する。
窒素／炭素ト窒素）で表わされる原子比が０．４乃至０
．６、特に０．４〜０．５の範囲内に設定される点にあ
る。即ら、この原子比が０．４を下回ると靭性、耐摩耗
性の向上が望めず、本発明の目的が達成されず、０．６
を超えると焼結体中にボア、ボイドが発生し、工具とし
ての信頼性が低下する。
本発明におけるサーメット焼結体はこのような構成によ
り、窒素を多量に含むことによる靭性、耐摩耗性、耐熱
性の向上効果を長！ＩＪＩに亘り維持することができ、
工具としての長寿命化、高信頼性を図ることが可能とな
る。
り、窒素を多量に含むことによる靭性、耐摩耗性、耐熱
性の向上効果を長！ＩＪＩに亘り維持することができ、
工具としての長寿命化、高信頼性を図ることが可能とな
る。
このようなサーメット焼結体を得るためには、例えば特
公昭５９−１７１７６号、特公昭５９−１４５３４号、
特公昭６０−３４６１８号等に開示されたいずれの方法
でも製造し得るが、本発明における系は窒素を多量に含
むごとに起因して、ＴｉＮが高温域で分解し易いことか
ら、焼結体中にボア、ボイドが発生し易い傾向にある。
公昭５９−１７１７６号、特公昭５９−１４５３４号、
特公昭６０−３４６１８号等に開示されたいずれの方法
でも製造し得るが、本発明における系は窒素を多量に含
むごとに起因して、ＴｉＮが高温域で分解し易いことか
ら、焼結体中にボア、ボイドが発生し易い傾向にある。
よって望ましくは、前述した組成からなる工具形状の成
形体を０．５Ｔｏｒｒ以下の真空炉内で加熱し、昇温過
程において、鉄族金属による液相出現温度以上で、１Ｔ
ｏｒｒ以上の圧力の窒素ガスを導入することによって、
成形体中に存在する空隙に窒素ガスが残留するのを防止
するとともにＴｉＮの分解を抑制し、結果的にボア、ボ
イドのない焼結体を得ることができる。
形体を０．５Ｔｏｒｒ以下の真空炉内で加熱し、昇温過
程において、鉄族金属による液相出現温度以上で、１Ｔ
ｏｒｒ以上の圧力の窒素ガスを導入することによって、
成形体中に存在する空隙に窒素ガスが残留するのを防止
するとともにＴｉＮの分解を抑制し、結果的にボア、ボ
イドのない焼結体を得ることができる。
このようにした得られたナーメソト焼結体を。
所望の寸法に研摩した後、熱処理を施す。
この熱処理では、用いるサーメット焼結体が低密度でな
い限り、研摩工程で設定した寸法精度に対して、影響を
及ぼすことはない。
い限り、研摩工程で設定した寸法精度に対して、影響を
及ぼすことはない。
本発明における大きな特徴はこの熱処理によって研摩後
のサーメット焼結体の表層部、特に表面から１０００μ
ｍまでの表層部に内部より高硬度の改質部が形成される
点にある。この理由は定かではないが、熱処理によって
表層部の結合相が内部に移動するためと考えられる。
のサーメット焼結体の表層部、特に表面から１０００μ
ｍまでの表層部に内部より高硬度の改質部が形成される
点にある。この理由は定かではないが、熱処理によって
表層部の結合相が内部に移動するためと考えられる。
なお、熱処理時の雰囲気は、真空あるいは減圧下のいず
れても良く、窒素を含有していても良いが、Ｑ、５ Ｔ
ｏｒｒ以下の真空中であることが望ましい。
れても良く、窒素を含有していても良いが、Ｑ、５ Ｔ
ｏｒｒ以下の真空中であることが望ましい。
また、熱処理温度は高い程、高硬度な部分が形成される
が、焼結体に対し、影響を及ぼさない温度で行うことは
勿論の事である。
が、焼結体に対し、影響を及ぼさない温度で行うことは
勿論の事である。
この改質部の形成によって、工具としての耐摩耗性を大
きく向上させることが可能となる。
きく向上させることが可能となる。
以下、本発明を次の例で説明する。
Ｔ ｉ （ＣＮ） ５０重重景、ＴｉＮ ８重油％、誓
Ｃ８重量％、ＭＯ２Ｃ１０重量％、ＴａＣ１２重世％、
Ｎｉ ６重量％、Ｃ。
Ｃ８重量％、ＭＯ２Ｃ１０重量％、ＴａＣ１２重世％、
Ｎｉ ６重量％、Ｃ。
６重里％の組成に調合し、粉砕混合し、成形した。
なお、この成形体の（Ｎ／Ｃ＋Ｎ）比は、０．５であっ
た。この成形体を０．５Ｔｏｒｒ以下の真空炉中に設置
し、昇温後１３５０℃（液相出現温度以上）にて、窒素
ガス１００ｍｂａｒを導入し、１５００℃で６０分間焼
成した後、冷却した。
た。この成形体を０．５Ｔｏｒｒ以下の真空炉中に設置
し、昇温後１３５０℃（液相出現温度以上）にて、窒素
ガス１００ｍｂａｒを導入し、１５００℃で６０分間焼
成した後、冷却した。
この焼結体を研摩後、真空中で１３５０°Ｃで６０分熱
処理を施し、切削子ノブを得た。
処理を施し、切削子ノブを得た。
なお、熱処理前と熱処理後の焼結体に対し、それぞれ表
面を約２０℃で研摩し、該研１？面に対し垂直方向でビ
ッカース硬度を表面からの距ｈ］（即ち、深さ）を変え
て測定した。その結果を第１表に示した。
面を約２０℃で研摩し、該研１？面に対し垂直方向でビ
ッカース硬度を表面からの距ｈ］（即ち、深さ）を変え
て測定した。その結果を第１表に示した。
また、熱処理後の焼結体に対し、第１表に示す条件で耐
摩耗試験を行った。比較例として、熱処理前のもの（Ｎ
ａ２）、前述の組成と同一の成形体を真空焼成したもの
（ｌｌｉ３）、さらに寸法精度にイ１れた市販のサーメ
ット（ｌｔ４．５ ）についても同様な耐摩耗性試験を
行った。
摩耗試験を行った。比較例として、熱処理前のもの（Ｎ
ａ２）、前述の組成と同一の成形体を真空焼成したもの
（ｌｌｉ３）、さらに寸法精度にイ１れた市販のサーメ
ット（ｌｔ４．５ ）についても同様な耐摩耗性試験を
行った。
第 １ 表
試験結果は、それぞれフランク摩耗量として第２表に示
した。
した。
第１表の結果からも明らかなように、熱処理を施すこと
により、他の比較例と比べても切削性能が大きく向上し
ていることがわが一つだ。
により、他の比較例と比べても切削性能が大きく向上し
ていることがわが一つだ。
なお、第１図の結果から、熱処理によって、表層部に高
硬度の部分が形成されていることがわかった。
硬度の部分が形成されていることがわかった。
〔実施例２ 〕
調合組成をＴｉ（ＣＮ）５５重量％、ＴｉＮ ３重量％
、ＷＣ１Ｏ重量％、Ｍｏ２Ｃｌ０重量％、ＴａＮ１０重
計％、ＶＣ１重量％、ｌｌｉ １１重量％の組成（１）
について、またＴｉＣＮ４０重量％、ＴｉＣｌ２重量％
、ＷＣｌ５重堆％１Ｍｏ２Ｃ７重量％、ＴａＣ１０重重
量、ＶＣ２重量％、Ｎｉ １０重量％、Ｃｏ ４重量％
の組成（２）について同様に試験を行った。
、ＷＣ１Ｏ重量％、Ｍｏ２Ｃｌ０重量％、ＴａＮ１０重
計％、ＶＣ１重量％、ｌｌｉ １１重量％の組成（１）
について、またＴｉＣＮ４０重量％、ＴｉＣｌ２重量％
、ＷＣｌ５重堆％１Ｍｏ２Ｃ７重量％、ＴａＣ１０重重
量、ＶＣ２重量％、Ｎｉ １０重量％、Ｃｏ ４重量％
の組成（２）について同様に試験を行った。
なお、組成（１）に対しては、熱処理条件を変えて試験
を行った。試験の結果を第３表に示す。
を行った。試験の結果を第３表に示す。
第 ３ 表
第３表の結果によれば、熱処理温度力＜？皮相出現温度
より低い、患７では表層に高硬度な部分が形成されず、
耐摩耗性は低い。一方、Ｎ／ＣｉＮ比が０．４を下回る
迎８でも耐摩耗性は低いものであった。
より低い、患７では表層に高硬度な部分が形成されず、
耐摩耗性は低い。一方、Ｎ／ＣｉＮ比が０．４を下回る
迎８でも耐摩耗性は低いものであった。
以−ト詳述した通り、本発明のサーメノト工具の製造方
法によれば、研摩工程後の焼結体の表層部に高硬度の部
分を生成することができることから、寸法精度が要求さ
れる工具に対し、耐摩耗性を大きく向上させることがで
きるとともに、工具の長寿命化を図ることができる。
法によれば、研摩工程後の焼結体の表層部に高硬度の部
分を生成することができることから、寸法精度が要求さ
れる工具に対し、耐摩耗性を大きく向上させることがで
きるとともに、工具の長寿命化を図ることができる。
第１図は、熱処理前（Ａ）と熱処理後（Ｂ）の試料にお
ける表面からの距離と硬度との関係を示した図である。
ける表面からの距離と硬度との関係を示した図である。
Claims (2)
- （１）Ｔｉを炭化物、窒化物、あるいは炭窒化物換算で
５０乃至８０重量％、周期律表第VIａ族元素を炭化物換
算で１０乃至４０重量％の割合で含有するとともに、（
窒素／炭素＋窒素）で表わされる原子比が０．４乃至０
．６の範囲内にある硬質相成分７０乃至９０重量％と、
結合相成分１０乃至３０重量％とから成るサーメット焼
結体を、研摩後、鉄族金属による液相出現温度以上で熱
処理することを特徴とするサーメット工具の製造方法。 - （２）表面から１０００μｍまでの表層部に内部より高
硬度の改質部が存在する特許請求の範囲第１項記載のサ
ーメット工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63274075A JPH0711043B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | サーメット工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63274075A JPH0711043B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | サーメット工具の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122030A true JPH02122030A (ja) | 1990-05-09 |
| JPH0711043B2 JPH0711043B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=17536626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63274075A Expired - Lifetime JPH0711043B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | サーメット工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711043B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100239844B1 (ko) * | 1991-06-27 | 2000-01-15 | 이토우 겐스케 | 금색 소결합금 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS613852A (ja) * | 1984-06-15 | 1986-01-09 | Mitsubishi Metal Corp | 高強度サ−メツトの製造方法 |
| JPS63227739A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-09-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高靭性サーメット |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP63274075A patent/JPH0711043B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS613852A (ja) * | 1984-06-15 | 1986-01-09 | Mitsubishi Metal Corp | 高強度サ−メツトの製造方法 |
| JPS63227739A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-09-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高靭性サーメット |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100239844B1 (ko) * | 1991-06-27 | 2000-01-15 | 이토우 겐스케 | 금색 소결합금 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0711043B2 (ja) | 1995-02-08 |
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