JPH04341580A - 硬質層被覆サーメット - Google Patents
硬質層被覆サーメットInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
摩耗性を示し、断続切削で硬質層が剥離を起こしにくく
かつ優れた耐欠損性を示す、硬質層被覆サーメットに関
するものである。
どの鉄族金属のうち1種または2種以上からなり、残り
が、硬質分散相形成成分として、組成式(Ti,M)(
C,N)〔ただし、Mは、Ta,Nb,V,Zr,W,
MoおよびCrのうち1種または2種以上〕で表される
炭窒化物および不可避不純物からなる組成を有するサー
メット基体表面に、TiX〔ただし、Xは、C,N,O
,Bのうち1種または2種以上〕およびAl2 O3
のうちの1種の単層または2種以上の複数層で構成され
た平均層厚:0.5〜20μmを有する硬質層(以下、
硬質層という)を被覆してなる硬質層被覆サーメットは
知られている。
は、上記サーメット基体表面にTiCO,TiCNOな
どのTiの酸化物を含む化合物とAl2 O3 のうち
の1種の単層または2種以上の複数層で構成された平均
層厚:0.5〜20μmを有する硬質層を被覆してなる
硬質層被覆サーメットが記載されており、特開昭54−
173400公報には、上記サーメット基体表面にサー
メットの結合相形成成分が分散したTiC中間層を介し
てTiC,TiCNなどのTiの化合物とAl2 O3
のうちの1種の単層または2種以上の複数層で構成さ
れた硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメットが記載
されており、特開昭61−280268公報には、上記
サーメット基体表面に平均粒径:0.5μm以下のTi
C,TiN,TiCNなどのTiの化合物のうち1種ま
たは2種以上の硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメ
ットが記載されており、また、特開昭63−15595
7公報には、表面部が硬質分散相形成成分だけからなる
サーメット基体表面に、TiC,TiN,TiCNなど
のTiの化合物のうちの1種または2種以上の硬質層を
被覆してなる硬質層被覆サーメットが記載されており、
さらに、特開昭63−173466公報には、表面部の
C/C+Nが内部に比べて高いサーメット基体表面に、
TiC,TiN,TiCNなどのTiの化合物のうちの
1種または2種以上の硬質層を被覆してなる硬質層被覆
サーメットが記載されている。
および高能率化に対する強い要求から、従来に比べて切
削スピードが向上し、さらに一層過酷な条件での断続切
削が求められる傾向にあり、従来の硬質層被覆サーメッ
トを用いて高速切削を行うと、耐摩耗性が不足し、さら
に断続切削に際しては刃先部に欠損が生じ、使用寿命が
極端に短くなるという課題があった。
上述のような課題を解決し、一層苛酷な条件での高速切
削および断続切削に用いた場合にも優れた性能を示す硬
質層被覆サーメットを得るべく研究を行った結果、サー
メット基体の表面に形成される表層部の硬さを、上記表
層部の内側に存在する部分(以下、内部という)の硬さ
よりも高くし、この硬さの高いサーメット基体の表層部
に硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメットは、耐欠
損性と耐摩耗性の本来相反する特性を同時に向上させ、
一層苛酷な条件での高速切削および断続切削に用いた場
合でも優れた性能を示すという知見を得たのである。
れたものであって、結合相形成成分として、Co,Ni
,Fe,およびAlのうち1種または2種以上:5〜3
0重量%を含有し、残りが、硬質分散相形成成分として
、組成式(Ti,M)(C,N)〔ただし、Mは、Ta
,Nb,V,Zr,W,MoおよびCrのうち1種また
は2種以上〕で表される炭窒化物および不可避不純物か
らなる組成を有するサーメット基体表面に、TiX〔た
だし、Xは、C,N,O,Bのうち1種または2種以上
〕およびAl2 O3 のうちの1種の単層または2種
以上の複数層で構成された平均層厚:0.5〜20μm
を有する硬質層(以下、硬質層という)を被覆してなる
硬質層被覆サーメットにおいて、上記サーメット基体の
表層部は、内部に比べて硬さが高い硬質層被覆サーメッ
トに特徴を有するものである。
、結合相形成成分として、Co,Ni,Fe,およびA
lのうち1種または2種以上の粉末:5〜30重量%を
含有し、残りが、硬質分散相形成成分として、組成式(
Ti,M)(C,N)〔ただし、Mは、Ta,Nb,V
,Zr,W,MoおよびCrのうち1種または2種以上
〕で表される炭窒化物および不可避不純物からなる通常
の組成を有するサーメット圧粉体を、常温から1100
〜1300℃までの範囲の温度に真空雰囲気中にて加熱
し、続いて1100〜1300℃の温度を越え液相発生
温度以下の範囲内で窒素ガスを導入し、サーメット基体
の表層部が脱窒する程度の減圧窒素雰囲気(窒素圧力:
5〜100Torr)で焼結を行ない、冷却は真空中で
行なうと、サーメット基体表層部が内部に比べて硬さが
高いサーメットが得られ、この状態でサーメット基体表
面にCVD法やPVD法でTiC,TiN,TiCNな
どのTiの化合物およびAl2 O3 のうち1種の単
層または2種以上の複数層で構成された硬質層を施すこ
とにより製造される。
において、サーメット基体の結合相形成成分として、C
o,Ni,Fe,およびAlのうち1種または2種以上
の粉末:5〜30重量%を含有することが必要であり、
この結合相形成成分は、通常の成分範囲である。また、
サーメット基体表層部の上に被覆される硬質層の厚さは
、平均層厚:0.5〜20μmであることが好ましい。 この硬質層の付着強度は、サーメット基体、特に、サー
メット基体表層部の硬さが影響を及ぼし、サーメット基
体表層部の硬さがTiC,TiN,TiCNなどのTi
の化合物およびAl2 O3 のうちの1種の単層また
は2種以上の複数層で構成された硬質層の硬さとほぼ同
一の硬さを有することが好ましく、サーメット基体表層
部の硬さが低いと、硬質層との間に硬さの不連続部分が
発生し、断続切削などにおいて衝撃を受けた際に、サー
メット基体表層部が変形し、硬質層の剥離が生じ、付着
強度が低下する。しかし、サーメット基体内部の硬さが
高すぎると、靭性が不足し、クラックの伝播抵抗を低下
せしめるため、断続切削などの苛酷な切削条件で使用す
る欠損が発生するので好ましくない。このため、TiC
,TiN,TiCNなどのTiの化合物およびAl2
O3 のうち1種の単層または2種以上の複数層で構成
された硬質層を被覆するこの発明のサーメット基体表層
部の硬さは、ビッカース硬さで2000以上あることが
必要であり、内部の硬さは2000未満であることが好
ましい。
に説明する。
均粒径を有する、TiC粉末、TiN粉末、TaC粉末
、NbC粉末、WC粉末、Mo2 C粉末、VC粉末、
Co粉末、Ni粉末、を用意し、これら原料粉末をそれ
ぞれ表1および表2に示される配合組成に配合し、ボー
ルミルにて72時間湿式混合し、乾燥したのち、1.5
ton/cm2 の圧力で圧粉体にブレス成型し、この
圧粉体を表3および表4に示される条件にて焼結してサ
ーメット基体ア〜フを作製した。ついで、このサーメッ
ト基体ア〜フの表面に表5および表6に示される方法で
硬質層を被覆し、本発明硬質層被覆サーメット1〜14
および比較硬質層被覆サーメット1〜14を作製した。
4および比較硬質層被覆サーメット1〜14の表面から
20μmの表層部と表面から1mmの内部の硬さをビッ
カース硬さ計100gの荷重で測定し、その結果を表7
および表8に示した。
1〜14および比較硬質層被覆サーメット1〜14を用
いてISO規格のCNMG120408を作製し、これ
ら各種の硬質層被覆サーメットについて、被削材:SC
M419(ブリネル硬さ:140)の丸棒、 切削速度:300m/min 、 送り:0.2mm/rev.、 切込み:1.0mm、 切削時間:30min.、 の条件で高速切削を行い、切り刃の逃げ面摩耗幅を測定
して耐摩耗性を調べ、その結果を表7および表8に示し
、さらに、 被削材:SCM440(ブリネル硬さ:220)の溝付
き丸棒、 切削速度:220m/min 、 送り:0.18mm/rev.、 切込み:1.0mm、 切削時間:3min.、 の条件で高速断続切削を行い、切り刃の欠損割合を測定
して耐欠損性を調べ、その結果を表7および表8に示し
た。
1100〜1300℃に加熱した時点で窒素を導入し、
この窒素の導入量を焼結体表層部が脱窒する程度の減圧
雰囲気(窒素分圧:5〜100Torr)とし、冷却中
は真空で焼結を行なうことにより得られたサーメット基
体ア〜セの表面に表5の硬質層を形成した本発明硬質層
被覆サーメット1〜14は、基体内部よりも基体表層部
の硬さが高く、その表層部の硬さもビッカース硬さ(1
00g荷重)で2000以上あり、この条件を満足する
本発明硬質層被覆サーメット1〜14は、この条件から
外れた条件で製造されたサーメット基体ソ〜フの表面に
表6の硬質層を形成した比較硬質層被覆サーメット1〜
14に比べて連続切削における逃げ面摩耗幅および断続
切削における欠損割合が少ないことがわかる。
メットは、硬質連続切削および苛酷な条件の断続切削に
用いても、優れた耐摩耗性および耐欠損性を有するので
、実用に際しては、優れた性能を長期にわたって発揮す
ることにより工業上優れた効果をもたらすものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 結合相形成成分として、Co,Ni,
Fe,およびAlのうち1種または2種以上:5〜30
重量%を含有し、残りが、硬質分散相形成成分として、
組成式(Ti,M)(C,N)〔ただし、Mは、Ta,
Nb,V,Zr,W,MoおよびCrのうち1種または
2種以上〕で表される炭窒化物および不可避不純物から
なる組成を有するサーメット基体表面に、TiX〔ただ
し、Xは、C,N,O,Bのうち1種または2種以上〕
およびAl2 O3 のうちの1種の単層または2種以
上の複数層で構成された平均層厚:0.5〜20μmを
有する硬質層(以下、硬質層という)を被覆してなる硬
質層被覆サーメットにおいて、上記サーメット基体の表
層部は、内部に比べて硬さが高いことを特徴とする硬質
層被覆サーメット。
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