JPH032347A - 窒素含有サーメット合金 - Google Patents
窒素含有サーメット合金Info
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- JPH032347A JPH032347A JP2040360A JP4036090A JPH032347A JP H032347 A JPH032347 A JP H032347A JP 2040360 A JP2040360 A JP 2040360A JP 4036090 A JP4036090 A JP 4036090A JP H032347 A JPH032347 A JP H032347A
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- Drilling Tools (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］
本発明は耐磨耗性や靭性に優れ、高速切削に耐え得る窒
素含有サーメット合金に関するものである。サーメット
合金は、ドリル、エンドミル、フライス用切削工具等に
利用される。
素含有サーメット合金に関するものである。サーメット
合金は、ドリル、エンドミル、フライス用切削工具等に
利用される。
［従来の技術とその課題］
ドリルは、鋼材などの穿孔加工に用いられる切削工具で
あり、その−例としてツイストドリルの構造が第１図に
示されている。ツイストドリルは、一般に穿孔加工に供
される切刃部１と、切削にあまり関与せず、主として切
屑の排出とボール盤などの切削機械のチャック部などに
装着するための働きをなすシャンク部２とを備えている
。
あり、その−例としてツイストドリルの構造が第１図に
示されている。ツイストドリルは、一般に穿孔加工に供
される切刃部１と、切削にあまり関与せず、主として切
屑の排出とボール盤などの切削機械のチャック部などに
装着するための働きをなすシャンク部２とを備えている
。
使用状態において、ドリルの切刃部およびシャンク部は
各々異なった負荷状態で使用される。したがって、ドリ
ルの各部に要求される特性は異なる。たとえば、切刃部
の刃先部では耐磨耗性や耐溶着性などが要求され、シャ
ンク部では工具としての強度を保持するための靭性が要
求される。また、切刃部の刃先部についても、その中心
部と外周部とでは切削速度が太き（異なるため、要求さ
れる特性も異なる。このような複雑な要求に応えるよう
に、従来からドリルの材料として種々のものが開発され
てきた。
各々異なった負荷状態で使用される。したがって、ドリ
ルの各部に要求される特性は異なる。たとえば、切刃部
の刃先部では耐磨耗性や耐溶着性などが要求され、シャ
ンク部では工具としての強度を保持するための靭性が要
求される。また、切刃部の刃先部についても、その中心
部と外周部とでは切削速度が太き（異なるため、要求さ
れる特性も異なる。このような複雑な要求に応えるよう
に、従来からドリルの材料として種々のものが開発され
てきた。
従来より、一般的なドリルの材質は高速度鋼および超硬
合金である。高速度鋼は、靭性に富むが耐磨耗性が低く
、高速切削に不適である。一方、超硬合金は耐磨耗性や
精度特性に優れる反面、脆い性質を有し、たとえば、剛
性の低い工作機械に使用すると折損する場合があった。
合金である。高速度鋼は、靭性に富むが耐磨耗性が低く
、高速切削に不適である。一方、超硬合金は耐磨耗性や
精度特性に優れる反面、脆い性質を有し、たとえば、剛
性の低い工作機械に使用すると折損する場合があった。
これらの改良として、高速度鋼の切刃部に硬質のＴｉＮ
をコーティングする構造、あるいは切刃部を超硬合金に
し、ろう付けする構造などが考えられた。しかし、切刃
部にコーティングを施した′ものは、通常使用されるよ
うにドリルの再研削を実施すると、少なくとも前退面側
のコーティング層が除去されてしまい、コーティングの
効果の大半が失われてしまう欠点を有していた。また、
切刃部に超硬合金をろう付けする構造は、ろう付は自体
が本質的に熱的強度や機械的強度に劣るので、難削材や
深孔加工には適用できないという欠点を有していた。
をコーティングする構造、あるいは切刃部を超硬合金に
し、ろう付けする構造などが考えられた。しかし、切刃
部にコーティングを施した′ものは、通常使用されるよ
うにドリルの再研削を実施すると、少なくとも前退面側
のコーティング層が除去されてしまい、コーティングの
効果の大半が失われてしまう欠点を有していた。また、
切刃部に超硬合金をろう付けする構造は、ろう付は自体
が本質的に熱的強度や機械的強度に劣るので、難削材や
深孔加工には適用できないという欠点を有していた。
さらに近年では、耐磨耗性および靭性の向上などを意図
して、異なる材質の超硬合金同士（Ｐ２ＯとＤ３０）を
ろう付けした構造（実開昭５８１４３１１５号）あるい
は冶金学的に一体化接合した構造（実公昭６２−４６４
８９号）、さらに、ドリルの中心部と外周部との要求さ
れる特性の違いに着目し、その中心部と外周部との超硬
合金の材質を違えた二重構造に成形したもの（特開昭６
２−２１８０１０号）、あるいはこの二重構造を射出成
形で形成する方法（特開昭６３−３８５０１号、３８５
０２号）等が提案された。また、ドリルの耐溶着性の向
上のために、ドリルの材質をサーメットで構成した構造
（特開昭６２−２９２３０７号）などがある。これらの
従来の例において、ドリルのシャンク部の靭性を向上さ
せる目的で超硬合金の粗粒化や高結合相化を行なったも
のは、逆に材料の強度を低下させたり、あるいは弾性変
化歪を低下させ、被削材のぶれやマシンの不安定な回転
などにより、孔あけ加工中に折損してしまうという問題
を生じた。
して、異なる材質の超硬合金同士（Ｐ２ＯとＤ３０）を
ろう付けした構造（実開昭５８１４３１１５号）あるい
は冶金学的に一体化接合した構造（実公昭６２−４６４
８９号）、さらに、ドリルの中心部と外周部との要求さ
れる特性の違いに着目し、その中心部と外周部との超硬
合金の材質を違えた二重構造に成形したもの（特開昭６
２−２１８０１０号）、あるいはこの二重構造を射出成
形で形成する方法（特開昭６３−３８５０１号、３８５
０２号）等が提案された。また、ドリルの耐溶着性の向
上のために、ドリルの材質をサーメットで構成した構造
（特開昭６２−２９２３０７号）などがある。これらの
従来の例において、ドリルのシャンク部の靭性を向上さ
せる目的で超硬合金の粗粒化や高結合相化を行なったも
のは、逆に材料の強度を低下させたり、あるいは弾性変
化歪を低下させ、被削材のぶれやマシンの不安定な回転
などにより、孔あけ加工中に折損してしまうという問題
を生じた。
このように、従来からドリルの複雑な要求に対して個々
の観点からの改良がなされている。しかし、従来のこれ
らの構造は、いずれもドリルの全ての特性上の要求を完
全に満たすものではなかった。
の観点からの改良がなされている。しかし、従来のこれ
らの構造は、いずれもドリルの全ての特性上の要求を完
全に満たすものではなかった。
本発明の目的は、耐磨耗性および靭性に特に優れた性能
を発揮する窒素含有サーメット合金を提供することであ
る。
を発揮する窒素含有サーメット合金を提供することであ
る。
［発明の概要］
本発明者たちは、ドリルに要求される特性のうち、特に
耐磨耗性および耐溶着性の向上を意図した。発明者たち
は、耐磨耗性および耐溶着性の向上のためには、チタン
（Ｔ１）を主成分とした窒素含有サーメットを用いるこ
とが必須であると考えた。そこで、サーメットの種々の
含有成分に対しパラメトリックな実験を行ない、多くの
有効な知見を得た。本発明はこの知見に基づいてなされ
たものであり、以下に説明する。
耐磨耗性および耐溶着性の向上を意図した。発明者たち
は、耐磨耗性および耐溶着性の向上のためには、チタン
（Ｔ１）を主成分とした窒素含有サーメットを用いるこ
とが必須であると考えた。そこで、サーメットの種々の
含有成分に対しパラメトリックな実験を行ない、多くの
有効な知見を得た。本発明はこの知見に基づいてなされ
たものであり、以下に説明する。
■ サーメットの硬質分散相は、精密に分級した粒径０
．２〜０．６μｍの微粒硬質相と、１〜３μｍの粗粒硬
質相との混合構造を有する。粗粒硬質相に対する微粒硬
質相の体積混合比は、０゜３〜３，０である。この範囲
においては、使用時にドリルの刃先が受ける熱衝撃に起
因する亀裂の発生、進展を有効に抑制し得る。さらに好
ましくは、微粒硬質相の粒径は０．３〜０．５μｍであ
り、かつ粗粒硬質相の粒径は１．５〜２．２μｍである
。
．２〜０．６μｍの微粒硬質相と、１〜３μｍの粗粒硬
質相との混合構造を有する。粗粒硬質相に対する微粒硬
質相の体積混合比は、０゜３〜３，０である。この範囲
においては、使用時にドリルの刃先が受ける熱衝撃に起
因する亀裂の発生、進展を有効に抑制し得る。さらに好
ましくは、微粒硬質相の粒径は０．３〜０．５μｍであ
り、かつ粗粒硬質相の粒径は１．５〜２．２μｍである
。
■ サーメットの硬質分散相は、チタンと、チタンを除
く周期律表第１Ｖａ１Ｖａ、ＶＩａ族金属のうちの１種
類もしくは２種類以上の金属との炭化物、窒化物、複炭
窒化物のいずれかからなり、さらに硬質分散相の組成は
、金属原子中のチタン量が原子比で０．５〜０．９５で
ある。チタン量が０．５未満ではサーメットの耐磨耗性
および耐溶着性が不足する。また、０．９５を越えると
、サーメットの焼結性が劣化する。
く周期律表第１Ｖａ１Ｖａ、ＶＩａ族金属のうちの１種
類もしくは２種類以上の金属との炭化物、窒化物、複炭
窒化物のいずれかからなり、さらに硬質分散相の組成は
、金属原子中のチタン量が原子比で０．５〜０．９５で
ある。チタン量が０．５未満ではサーメットの耐磨耗性
および耐溶着性が不足する。また、０．９５を越えると
、サーメットの焼結性が劣化する。
■ 硬質分散相に含まれる非金属原子中の窒素の割合が
、原子比で０．１〜０．７である。すなわち、窒素の割
合が原子比で０．１未満では、窒素が焼結時の硬質分散
相の粒成長を抑制するという効果が生じなくなる。また
、０．７を越えると、サーメットの焼結性が劣化する。
、原子比で０．１〜０．７である。すなわち、窒素の割
合が原子比で０．１未満では、窒素が焼結時の硬質分散
相の粒成長を抑制するという効果が生じなくなる。また
、０．７を越えると、サーメットの焼結性が劣化する。
■ サーメット中に占める結合金属相の量は５重量％〜
３０Ｍ量％である。５重量％未満ではサーメットの靭性
が不足し、ドリルの使用時においてチッピングを生じる
。また、３０重量％を越えると、耐磨耗性が不足し、ド
リルの刃先の逃面やマージン部に大きな磨耗が生じる。
３０Ｍ量％である。５重量％未満ではサーメットの靭性
が不足し、ドリルの使用時においてチッピングを生じる
。また、３０重量％を越えると、耐磨耗性が不足し、ド
リルの刃先の逃面やマージン部に大きな磨耗が生じる。
［実施例］
以下、本発明の実施例について説明する。
種々の材料組成および粒度分布を有するサーメット合金
を用いて、各々の単材料で直径１０ｍｍのドリルを作製
し、その加工性能を実験的に調査した。第１表は実験に
供された種々の合金の組成等を示したもので、表中の合
金Ｎｏ、Ａ−Ｃは本発明品を示し、Ｄ−Ｈは比較のため
に用いられた比較品を示している。比較品のうち、Ｄお
よびＥは硬質分散相の非金属原子中の窒素原子の割合の
比較に用いられるものである。さらに、比較品Ｆは硬質
分散相の粒度比の比較に用いられるものである。さらに
、比較品ＧおよびＨは結合相量の割合の比較に用いられ
るものである。比較品Ｄ−Ｈと本発明品Ａ−Ｃとが相互
に比較検討された。
を用いて、各々の単材料で直径１０ｍｍのドリルを作製
し、その加工性能を実験的に調査した。第１表は実験に
供された種々の合金の組成等を示したもので、表中の合
金Ｎｏ、Ａ−Ｃは本発明品を示し、Ｄ−Ｈは比較のため
に用いられた比較品を示している。比較品のうち、Ｄお
よびＥは硬質分散相の非金属原子中の窒素原子の割合の
比較に用いられるものである。さらに、比較品Ｆは硬質
分散相の粒度比の比較に用いられるものである。さらに
、比較品ＧおよびＨは結合相量の割合の比較に用いられ
るものである。比較品Ｄ−Ｈと本発明品Ａ−Ｃとが相互
に比較検討された。
Ｃ＊１） 硬質相の粒度依存比； Δ （体積比）
、 澤２図参旬次に、ドリルの孔あけ性能評価テストの
条件を第２表に示す。性能評価テストは、２種類の条件
で行なわれた。テスト１は、ドリルの耐磨耗性評価テス
トである。すなわち、ドリルが破損や磨耗により寿命に
到るまで連続孔あけ加工を行ない、その刃先の状況を評
価するテストである。
、 澤２図参旬次に、ドリルの孔あけ性能評価テストの
条件を第２表に示す。性能評価テストは、２種類の条件
で行なわれた。テスト１は、ドリルの耐磨耗性評価テス
トである。すなわち、ドリルが破損や磨耗により寿命に
到るまで連続孔あけ加工を行ない、その刃先の状況を評
価するテストである。
テスト２は、ドリルの耐熱亀裂評価テストである。すな
わち、被削材に複数回に分けて同一箇所に深い孔あけ加
工を施し、所定の孔あけ加工終了後の刃先状況を評価す
るテストである。
わち、被削材に複数回に分けて同一箇所に深い孔あけ加
工を施し、所定の孔あけ加工終了後の刃先状況を評価す
るテストである。
なお、本実験においては、参考のために現在使用されて
いるコーティングハイスドリルおよびコーティング超硬
ドリルに同様の切削テストも行なった。
いるコーティングハイスドリルおよびコーティング超硬
ドリルに同様の切削テストも行なった。
上記のドリル性能評価テストの結果を第３表に示す。第
３表に示す実験結果より、以下のことが判明した。
３表に示す実験結果より、以下のことが判明した。
ａ、 本発明品Ａ−Ｃと比較品り、Ｅとの比較において
、耐磨耗性テスト１の結果に示されるように、硬質分散
相の粒度において粗粒の多い材料はシャンク強度が劣り
、突発的な折損などにより靭性が劣ることが判明した。
、耐磨耗性テスト１の結果に示されるように、硬質分散
相の粒度において粗粒の多い材料はシャンク強度が劣り
、突発的な折損などにより靭性が劣ることが判明した。
ｂ、 本発明品Ａ−Ｃと比較品Ｆとの比較において、硬
質分散相の粒度が微粒子のみの場合は、シャンク強度に
優れるが、耐熱亀裂性（テスト２）で大きく劣ることが
判明した。
質分散相の粒度が微粒子のみの場合は、シャンク強度に
優れるが、耐熱亀裂性（テスト２）で大きく劣ることが
判明した。
Ｃ０本発明品Ａ−Ｃ，！：比較品ＧＳＨとの比較におい
て、結合相量の少ないもの（比較品Ｇ）は靭性に劣り（
テスト１）、また、結合相量の大きいもの（比較品Ｈ）
は耐磨耗性に劣る（テスト１およびテスト２）ことが判
明した。
て、結合相量の少ないもの（比較品Ｇ）は靭性に劣り（
テスト１）、また、結合相量の大きいもの（比較品Ｈ）
は耐磨耗性に劣る（テスト１およびテスト２）ことが判
明した。
これらの実験結果の比較から、本発明品Ａ−Ｃは、耐磨
耗性、耐熱亀裂性およびシャンク靭性強度の全ての面に
わたって優れた特性を有することが判明した。なお、コ
ーティングハイスやコーティング超硬媒体に比べても優
れた特性を示すことが第３表から判明する。なお、本発
明品は、さらに再研磨加工を施して使用しても新品と同
等の性能を示す特徴を有する。
耗性、耐熱亀裂性およびシャンク靭性強度の全ての面に
わたって優れた特性を有することが判明した。なお、コ
ーティングハイスやコーティング超硬媒体に比べても優
れた特性を示すことが第３表から判明する。なお、本発
明品は、さらに再研磨加工を施して使用しても新品と同
等の性能を示す特徴を有する。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、耐磨耗性および靭性
に特に優れた性能を発揮する窒素含有サーメット合金が
得られる。この窒素含有サーメット合金は、耐磨耗性、
靭性および高切削性において優れた特性が要求されるド
リル、エンドミル、フライス用切削工具などにａ利に利
用され得る。
に特に優れた性能を発揮する窒素含有サーメット合金が
得られる。この窒素含有サーメット合金は、耐磨耗性、
靭性および高切削性において優れた特性が要求されるド
リル、エンドミル、フライス用切削工具などにａ利に利
用され得る。
第１図は、一般的なツイストドリルの構造を示す構造図
である。第２図は、サーメットの硬質分散相の粒度分電
を示す硬質分散相粒度分布図である。 図において、１はドリルの切刃部、２はシャンク部を示
す。 （ほか２名）
である。第２図は、サーメットの硬質分散相の粒度分電
を示す硬質分散相粒度分布図である。 図において、１はドリルの切刃部、２はシャンク部を示
す。 （ほか２名）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 チタンと、チタンを除く周期律表第IVａ、Ｖａ、VIａ族
金属のうち１種または２種以上の金属との炭化物、窒化
物、複炭窒化物のいずれかを主要成分とする硬質分散相
と、ニッケルとコバルトとを主成分とする結合金属相と
からなる窒素含有サーメット合金において、前記硬質分
散相は、チタンを含む金属原子群と窒素を含む非金属原
子群とを含み、 前記金属原子群中の前記チタンの量は原子比で０．５以
上０．９５以下であり、 前記非金属原子群中の前記窒素の量は原子比で０．１以
上０．７以下であり、 前記硬質分散相は、平均粒径が０．２μｍ以上０．６μ
ｍ以下の微粒子群と、平均粒径が１μｍ以上３μｍ以下
の粗粒子群とを備え、 前記微粒子群は前記粗粒子群に対する体積比が０．３以
上３以下であり、 前記結合金属相は、前記窒素含有サーメット合金中に占
める割合が５重量％以上３０重量％以下であることを特
徴とする、窒素含有サーメット合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4036090A JP2926836B2 (ja) | 1989-02-22 | 1990-02-21 | 窒素含有サーメット合金 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-42766 | 1989-02-22 | ||
| JP4276689 | 1989-02-22 | ||
| JP4036090A JP2926836B2 (ja) | 1989-02-22 | 1990-02-21 | 窒素含有サーメット合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH032347A true JPH032347A (ja) | 1991-01-08 |
| JP2926836B2 JP2926836B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=26379816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4036090A Expired - Lifetime JP2926836B2 (ja) | 1989-02-22 | 1990-02-21 | 窒素含有サーメット合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926836B2 (ja) |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007517978A (ja) * | 2003-05-20 | 2007-07-05 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー | 高温浸食−腐食サービスのためのマルチスケールサーメット |
| EP2077269A1 (en) | 2008-01-07 | 2009-07-08 | SK Energy Co., Ltd. | Transition metal complexes, catalyst compositions containing the same, and methods for preparing ethylene polymers using the same |
| EP2077270A1 (en) | 2008-01-07 | 2009-07-08 | SK Energy Co., Ltd. | Transition metal complexes, and catalysts compositions for preparing ethylene homopolymers or copolymers |
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