JPH03138331A - 高靭性サーメット合金 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、切削工具部材、耐摩耗性工具部材等に適する
靭性と硬度とともに機械的性能や、切削強度の改良され
たサーメット合金に関するものである。

〔従来の技術〕　〔発明が解決しようとする課題〕耐摩
耗性工具用又は切削工具用合金としてＷＣ基焼結合金が
知られているが、鉄鋼の切削においてクレータ摩耗が大
きいという欠点があり、これを改善するためサーメット
合金が開発されている。

現在その主流をなすものは、ＴｉＣを主成分とするＴｉ
Ｃ基サーメット合金であるが、靭性が不充分であるとし
てＴｉＮを添加した窒素含有サーメット合金が多く提案
されている。（特公昭５６−５１２０１号公報、特開昭
６１−１９５９５０号公報、特開昭６３−９６４２４２
号公報、特開昭６１−８４３５０号公報等参照）。

これらの提案の多（は、硬質分散相に着目し１．２重も
しくは３重構造とすることにより、硬度及び靭性を向上
したものであるが、機械的特性や切削性能の改良は、こ
れのみでは限界があり、更に改良が望まれている。

本発明はこのような従来の技術で解決し得なかった課題
を解決することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は高硬度と高靭性を有し、かつ性質が均一で、切
削性能に優れたサーメット合金について研究の結果、サ
ーメット合金の破壊形態を詳細に検討すると以下のよう
な現象が認められた。すなわち合金組織中を亀裂が伝播
する場合、硬質粒子の脆弱な周辺部を伝播するだけでな
く、多くの硬質粒子は中心部を亀裂が伝播していること
が判った。この亀裂は、硬質粒子が均質単一粒の場合は
勿論多重構造粒でも同様に伝播している。

本発明はこの点に着目してなされたもので、分散硬質相
として周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族の遷移金属の複炭
窒化物を重量比で７０〜９５％と、残部をＣｏ及び／又
はＮｉを主成分とする結合相とし、かつ分散硬質相の１
０容量％以上が粒内に金属相を独立して含有している硬
質粒子からなるサーメット合金であって、機械的特性、
特に切削性能を改善したサーメット合金である。

本発明においては、硬質粒子が均質単一粒のもの、及び
焼成条件により靭性の強化された２重有芯構造を有した
もので、かつ結合相と同一組成（近似質を含む）の金属
相を芯部に独立して存在するものを含む。

又更に２重有芯構造の芯部を構成する遷移金属の炭窒化
物において該遷移金属の９０重重量以上がＴｉであるサ
ーメット合金を含むものである。

〔作用〕

本発明に於て分散硬質相を形成する周期律表の４ａ、５
ａ、６ａ族の遷移金属の複炭窒化物の量を７０〜９５重
景％と重量理由は、硬質相である前記複炭窒化物はサー
メットの硬さを向上させ、耐摩耗性を著しく改善する作
用があるが、硬質相の割合が９５重量％を越えて含有さ
れると、相対的に結、金相の割合が５重量％未満となり
、靭性の劣化が激しく、耐欠損性が著しく低下するため
である。

又硬質相の割合が７０重量％未満では相対的に結合相の
割合が３０重重量を越えるものとなり多くなり過ぎ、サ
ーメットの耐摩耗性を著しく低下し、結局所望の耐熱性
、耐摩耗性のものが得られないためである。

又、分散硬質相の１０容量％以上が金属相を独立して含
有する硬質粒子からなることとした理由は、硬質分散粒
子は多い程よいが、１０容量％以上あれば所定の効果が
得られるからである。

又、前記硬質粒子内の金属相は結合相と同一のもので形
成されることを含み、これにより硬質粒子内でも周囲と
のぬれ性を向上したものが得られる。

硬質相としては出発原料の粉末の粒径や焼結条件を制御
することにより２重有芯構造がうまれるが、２重有芯構
造を構成している場合は、然らざるものより合金全体が
強化されている。すなわち２重有芯構造では粒成長抑制
効果を有し、微細で均一な組織を得られるとともに、結
合相のぬれ性には優れるが脆弱な周辺部ｍ（硬質粒子周
辺部）を最小限にすることが出来るためである。

本発明では結合相と同一組成の金属相が芯部に独立して
存在することにより、通常の２重有芯構造より強化され
たものとなる。

この２重有芯構造の芯部を構成する遷移金属の複炭窒化
物において、その遷移金属の９０重量％以上をＴｉとす
るときは、耐摩耗性が低下することなく硬質粒が補強さ
れる。しかし硬質分散粒の残部の粒子は如何なるタイプ
の粒でもよく、逆に使用目的によっては種々のタイプの
粒を組合せて用いることにより特性の異なるものが得ら
れる。このような粒がどのようにして作られるかについ
ては不詳であるが、組成との関連が大きいものと思われ
る。すなわち窒素が多く、６ａ族特にＭＯが少ない場合
に多く作ることができる。ただし５ａ族の量は余り影響
しない。

又、サーメットの各原料は単独配合でもよいし、固溶体
原料を用いてもよい。なお結合相は強靭でへ°ある程よ
いのでＡ１等の微量添加による強化は好ましい。

〔実施例〕

市販の原料である下記を用意した。

ＴｉＣ１，２４μｍ ＴｉＮ　　　　　　　　　　　１．４８．ｕｍＴａＣ１
，３３μｍ ＮｂＣ１，６４ｐ　ｍ ＺｒＣ１，８２μｍ ＴｉＢｚ　　　　　　　　　　２．１）　μｍＭＯ２Ｃ
１，０２μｍ ＨＣｌ、１４μｍ Ｎｉ２．４４μｍ Ｃｏ　　　　　　　　　　　１．８６．ＩｊｍＷＣ／Ｔ
ｉｃ　＝　１　／　１　　　１．９０μｍこれを用いて
第１表に示すような成分組成に配合し、これをステンレ
ス製ボールミルと超硬ボールを用いて、アセトンにて湿
式混合した。

その後混合粉末を真空乾燥して更にパラフィンを２重量
％添加した。

この粉末を’ｌ　ｔ　／　ｃＩａで成型し、１０〜２Ｑ
ＯＴｏｒｒのＡｒ又はＮ２雰囲気中で温度１４００〜１
５５０℃で１時間焼成した。

こうして得た本発明品と比較品のそれぞれの焼結体をダ
イヤモンド砥石によって５ＮＧＮ　４３２形状、表面粗
度３Ｓ以下に研磨し、表２に示す条件で、それぞれ切削
テスｌ−１及び■を行なった。その結果を表１に示しで
ある。

これによれば本発明の実施例がいずれも比較例より強靭
性が向上したものであることが判る。

以下余白 （注）切削テスト 本発明品と比較品のそれぞれについて下記の（八）及び
（Ｒ）の被削材を用いて衝撃回数とフランク摩耗■、を
測定した。Ａは２０鶴の鋼の板を３本並べたものでこれ
をフライスにより切削し、欠損までの衝撃回数を調べた
。

Ｂは２００φａｍの被削材で連続旋削することにより、
５分後の摩耗量を調べた。

本発明の実施例２のｍ織を走査型電子顕微鏡（ＴＥＭ）
観察したものが第１図で、２重構造を持った硬質粒子の
芯部に多数の黒点（強化金属）が見られる。

その他ＰＯ５，１，２及び３はそれぞれ矢印した分析箇
所であり、第２図、第３図及び第４図にＥＤＸの結果を
示す。ＰＯ３，１はＴｉ＃１００％で圧倒的に多く、Ｐ
Ｏ３２，はＮｉ　＃２５％、Ｍ。

−２８％、Ｃｏ　＃３５％であり、ＰＯ３３はＮ１＝２
７％、Ｍｏξ３０％、Ｃｏ　＝３７％であり硬質粒子内
の・・金属相が結合相と同一組成であることがわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分散硬質相と結合相の比率を特定する
とともに、硬質粒子の粒内を金属相で強化したことによ
り芯部が強靭となり、結局サーメット合金自体の切削特
性を向上させ、機械的強度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による製品の一例の走査型電子顕微鏡写
真、第２図、第３図及び第４図はＰＯ３，１，２及び３
のＥＤＸの分析結果を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）分散硬質相として周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族
   の遷移金属の複炭窒化物を重量比で７０〜９５％、残部
   がＣｏ及び／又はＮｉを主成分とする結合相からなり、
   分散硬質相の１０容量％以上が粒内に金属相を独立して
   含有している硬質粒子からなることを特徴とする高靭性
   サーメット合金。
2. （２）硬質粒子内の金属相が結合相と同一組成である請
   求項１記載の高靭性サーメット合金。
3. （３）硬質粒子が２重有芯構造を形成し、かつ結合相と
   同一組成の金属相が芯部に独立して存在しいることを特
   徴とする請求項２記載の高靭性サーメット合金。
4. （４）２重有芯構造の芯部を構成する遷移金属の複炭窒
   化物において、該遷移金属の９０重量％以上がＴｉであ
   ることを特徴とする請求項３記載の高靭性サーメット合
   金。