JPH0455801B2 - - Google Patents

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JPH0455801B2
JPH0455801B2 JP63285215A JP28521588A JPH0455801B2 JP H0455801 B2 JPH0455801 B2 JP H0455801B2 JP 63285215 A JP63285215 A JP 63285215A JP 28521588 A JP28521588 A JP 28521588A JP H0455801 B2 JPH0455801 B2 JP H0455801B2
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Japan
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cutting
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temperature
cermet
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Jiro Kotani
Kazuyoshi Yoshioka
Shinichi Sekya
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Mitsubishi Materials Corp
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    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • C22C29/04—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbonitrides
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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、特に苛酷な条件下での鋼などの断
続切削や、高送りおよび高切り込みなどの重切削
に用いた場合に、すぐれた耐欠損性を示し、かつ
耐摩耗性にもすぐれたサーメツト製切削工具に関
するものである。 〔従来の技術〕 従来、例えば特開昭54−139815号公報に記載さ
れるように、重量％で（以下％は重量％を示す）、 結合相形成成分として、CoおよびNiのうちの
１種または２種を５〜30％含有し、 残りが分散形成成分としてのTiと、Ｗ，Mo，
Ta，Nb，HfおよびZrのうちの１種または２種
以上との複合炭窒化物〔以下、（Ti，Ｍ）CMで
示す〕、および不可避不純物からなる組成を有し、 かつ、表面部に、最表面が最高硬さを有する表
面硬質層を形成してなるサーメツト製切削工具が
知られており、このサーメツト製切削工具を、例
えば鋼などの高速切削に用いた場合にすぐれた耐
摩耗性を示し、さらにこのサーメツト製切削工具
が、所定の配合組成を有する圧粉体の焼結を、 COやCH4などを含有する浸炭性雰囲気中で、
液相出現温度以下の所定温度まで昇温し、 ついで、焼結保持開始温度までの昇温と、これ
から焼結保持終了温度までの間を少なくとも真空
雰囲気中で行なうことによつて製造されることも
良く知られるところである。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、上記の従来のサーメツト製切削工具
は、上記のように鋼の高速切削ではすぐれた耐摩
耗性を示すものの、これを靫性や耐衝撃性が要求
される断続切削や重切削などに用いた場合には、
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、上記の従来サーメツト
製切削工具に着目し、これのもつすぐれた耐摩耗
性を保持した状態で、さらにこれにすぐれた耐欠
損性を付与せしめるべく研究を行なつた結果、サ
ーメツト製切削工具を製造するに際して、所定の
配合組成を有する圧粉体を、 (a) 原料粉末のTiNやTiCN粉末が分解して脱窒
を開始する温度以下の所定の温度（以下第１昇
温温度という）までを通常の真空や不活性ガス
などの比酸化性雰囲気中で昇温し、 (b) 上記第１昇温温度から液相出現温度以上の所
定の温度（以下第２昇温温度という）までを、
真空などの脱窒雰囲気およびCO2ガス含有雰囲
気などの脱炭雰囲気のいずれか、または両方の
雰囲気を用いて昇温し、 (c) ついで、少なくとも上記第２昇温温度から焼
結保持開始温度までの昇温と、これから焼結保
持終了温度までの間を窒素雰囲気とし、 (d) 冷却を非酸化性雰囲気で行ない、 (e) かつ、焼結保持終了温度から、少なくとも液
相が固相に変化して液相が消える温度までを、
30℃／min以下の冷却速度で冷却する、 以上(a)〜(e)の条件で焼結すると、工具断面にお
ける最高硬さが最表面より２〜50μｍの範囲内の
深さ位置にあり、さらに最表面が前記最高硬さの
60〜90％に相当する硬さを有する表面硬質層を有
するサーメツト製切削工具が形成されるようにな
り、この結果得られたサーメツト製切削工具は、
表面硬質層における最高硬さより10〜40％の割合
で低い硬さを有する最表面によつてすぐれた耐欠
損性が確保され、また最表面から２〜50μｍの範
囲内の深さが位置にある最高硬さによつてすぐれ
た耐摩耗性が確保されるようになり、高速切削は
勿論のこと、断続切削や重切削においても欠損や
チツピングの発生なく、すぐれた性能を長期に亘
つて発揮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のCoおよびNiのうちの
１種または２種：５〜30％、 を含有し、残りが分散相形成成分としてのＮ／
（Ｃ＋Ｎ）原子比：0.3〜0.7を有する〔（Ti，Ｍ）
CN〕と不可避不純物からなる組成を有し、 かつ工具断面における最高硬さが最表面より２
〜50μｍの範囲内の深さ位置にあり、さらに最表
面が前記最高硬さの60〜90％に相当する硬さを有
する表面硬質層を有する耐欠損性のすぐれた耐摩
耗性サーメツト製切削工具に特徴を有するもので
ある。 つぎに、この発明のサーメツト製切削におい
て、数値条件を上記の通りに限定した理由を説明
する。 (a) CoおよびNiの含有量 これら成分には、工具の靱性を向上させる作
用があるが、その含有量が５％未満では所望の
高靱性を確保することができず、一方その含有
量が30％を越えると、硬さが低下し、耐摩耗性
が低下するようになるとから、その含有量を５
〜30％と定めた。 (b) （Ti，Ｍ）CNのＮ／（Ｃ＋Ｎ）原子比 （Ti，Ｍ）CNにおけるＣとＮの相対割合
は、サーメツトの焼結性および工具の硬さ分布
に影響を及ぼすものであつて、その原子比が
0.3未満では、相対的にＣ量に比してＮ量が少
なくなりすぎ、この場合には焼結条件との関係
において最高硬さが最表面方向に移動するよう
になり、２〜50μｍの範囲内の深さ位置に最高
硬さを保持することはできなくなり、一方その
原子比が0.7を越えると、これとは逆にＮ量が
多くなりすぎて焼結性が低下するようになり、
所望の高靱性を確保することができなくなるこ
とから、その原子比を0.3〜0.7と定めた。 (c) 最高硬さの深さ位置 その深さ位置が2μｍより浅い所望の耐欠損
性を確保することができず、一方その深さ位置
が50μｍを越えて深くなると表面硬質層による
耐摩耗性向上効果が現われる前に切刃の摩耗が
進行しすぎて、切削性能が低下するようになる
ことから、その深さを位置２〜50μｍと定め
た。 (d) 最表面硬さ 最表面硬さが最大硬さの90％に相当する硬さ
を越えて高いと、最高硬さと最表面硬さの硬度
差が小さすぎて所望の耐欠損性を確保すること
ができず、一方最表面硬さが最強硬さの60％に
相当する硬さ未満になると、最表面部の信号が
速くなり、工具寿命が短命化するようになるこ
とから、工具の最表面硬さを最高硬さの60〜90
％に相当する硬さと定めた。 なお、この発明のサーメツト製切削工具の表面
硬質層における最高硬さの深さ位置は、主に
（Ti，Ｍ）CNのＮ／（Ｃ＋Ｎ）原子比および焼
結条件によつて調整することができるものであ
り、例えば、Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）の値が大きくなれば
なるほど、すなわちＮ量が増すほど、最高硬さは
内方（深い位置）に移動するようになり、かつこ
れに伴つて最表面硬さも低くなり、また焼結時の
昇温過程における第１昇温温度から第２昇温温度
までの脱炭雰囲気あるいは脱窒雰囲気中での昇温
速度を遅くしたり、途中保持するなどして脱炭脱
窒の度合を大きくすると、最高硬さ位置は工具内
方に移動し、逆に脱炭脱窒の度合を小さくする
と、最表面側に移動し、この場合最表面硬さも最
高硬さの移動に応じて変化するようになるもので
あり、この当然の結果として最高硬さの位置が最
表面に近づけば近づくほど最表面硬さが上昇する
ようになるものである。 〔実施例〕 つぎに、この発明のサーメツト製切削工具を実
施例により具体的に説明する。 原料粉末として、いずれも１〜1.5μｍの範囲内
の所定の平均粒径を有するTiC粉末、TiN粉末、
WC粉末、Mo2C粉末、TaC粉末、HbC粉末、
HfC粉末、ZrC粉末、Co粉末、およびNi粉末を
用意し、これら原料粉末をそれぞれ第１表に示さ
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、乾燥した後、ISO規格SNMG120308
に則した形状の圧粉体にプレス成形し、ついでこ
れらの圧粉体を、 (a) 常温から1100℃（第１昇温温度）までを
10-2torrの真空雰囲気中で昇温し、 (b) 1100℃から1350℃（第２昇温温度）までを
10torrをCO2ガス雰囲気中で昇温し、 (c) 1350℃から1450℃（焼結保持開始温度）ま
【表】
【表】
〔発明の効果〕
第１表に示される結果から、最高硬さが最表面
から所定深さ内方に存在する本発明サーメツト製
切削工具１〜13は、いずれも最高硬さが最表面に
存在する従来サーメツト製切削工具１〜13と同等
のすぐれた耐摩耗性を示し、かつこれより一段と
すぐれた耐欠損性を示し、切削工具としてすぐれ
た性能を発揮することが明らかである。 上述のように、この発明のサーメツト製切削工
具は、すぐれた耐欠損性を有するので、鋼などの
苛酷な条件下での断続切削や、高送りおよび高切
込みなどの重切削などに用いた場合にすぐれた切
削性能を発揮するばかりでなく、耐摩耗性にもす
ぐれているので、鋼などの高速切削に用いた場合
にもすぐれた性能を著しく長期に亘つて発揮する
など工業上有用な効果をもたらすものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 結合相形成成分として、CoおよびNiのうち
    の１種または２種を５〜30重量％含有し、 残りが、分散相形成成分としてのＮ／（Ｃ＋
    Ｎ）原子比：0.3〜0.7を有するTiと、Ｗ，Mo，
    Ta，Nb，Hf，およびZrのうちの１種または２
    種以上との複合炭窒化物、および不可避不純物か
    らなる組成を有し、 かつ工具断面における最高硬さが最表面より２
    〜50μｍの範囲内の深さ位置にあり、さらに最表
    面が前記最高硬さの60〜90％に相当する硬さを有
    する表面硬質層を有することを特徴とする耐欠損
    性のすぐれた耐摩耗性サーメツト製切削工具。
JP63285215A 1988-11-11 1988-11-11 耐欠損性のすぐれた耐摩耗性サーメット製切削工具 Granted JPH02131803A (ja)

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