JPH05253706A - 高Ｍｎ非磁性鋼切削用工具 - Google Patents
高Ｍｎ非磁性鋼切削用工具Info
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- JPH05253706A JPH05253706A JP4083399A JP8339992A JPH05253706A JP H05253706 A JPH05253706 A JP H05253706A JP 4083399 A JP4083399 A JP 4083399A JP 8339992 A JP8339992 A JP 8339992A JP H05253706 A JPH05253706 A JP H05253706A
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Abstract
性と切削寿命を有する切削工具を提供すること。 【構成】 バインダーとしてＣｏおよび／またはＮｉを
含有すると共に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴａＣ，ＮｂＣより
なる群から選択される少なくとも１種の炭化物および／
もしくは窒化物の総含有率が１５重量％以下で、残部が
ＷＣおよび不可避不純物からなり、熱伝導度が0.15cal/
sec・cm・K以上である超硬合金母材の表面に、（Ｔｉ，Ａ
ｌ）Ｎよりなるコーティング皮膜が形成されたものであ
る。
Description
磁性鋼を能率的に精度良く切削加工できる様に改善され
たＷＣ系の切削工具に関するものである。
性鋼の利用範囲は大幅に増大してきている。殊に技術革
新の著しい弱電機器分野、たとえばＶＴＲ、オーディオ
機器等をはじめとする家庭用・オフィス用等の各種電気
・電子機器の様に、磁気を利用する精密機器部材の分野
においては、外部からの磁気の影響を回避するため非磁
性鋼の需要が急増している。この様な非磁性鋼として従
来から多用されているのはＳＵＳ３０４，同３１６等の
オーステナイト系ステンレス鋼であるが、これらは高耐
食性を有している反面、冷間加工によって透磁率が約1.
5 倍以上に高まるという欠点があり、また強度的にも不
十分である。
わる非磁性材料として、優れた耐食性を有しつつ非磁性
や強度においてステンレス鋼を陵駕する高Ｍｎ非磁性鋼
が開発され、その需要は徐々に増大してきている。とこ
ろが高Ｍｎ非磁性鋼は、通常の炭素鋼やステンレス鋼に
比べて被削性が極端に悪く、切削加工性および切削精度
が実用上の大きな問題となっている。
成形体からなる超硬切削工具が知られている。この超硬
切削工具は、ＷＣを主体としこれにバインダーとしてＣ
ｏやＮｉを配合して焼結させたものであり、更にはこれ
にＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴａＣ等の炭・窒化物を含有させる
ことによって高温特性を更に改善し、切削性を高める技
術も提案されている。また本発明者らは、これら超硬合
金工具の表面にＴｉＮ等の窒化物コーティングを施し、
工具寿命を更に高める技術を開示した（「Ｒ＆Ｄ神戸製
鋼技報」Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．３（１９９１）、Ｐ５〜
８）。
な窒化物コーティングの施された超硬合金工具を用いた
場合であっても被削材として前述の如き高Ｍｎ非磁性鋼
を使用するときは、満足な切削性が得られず、比較的少
ない切削量でも工具が摩耗し切削性および切削精度が極
端に悪くなることが経験されている。本発明は上記の様
な事情に着目してなされたものであって、その目的は、
特に被削材として高Ｍｎ非磁性鋼を使用した場合におい
て、工具寿命が長く、優れた切削性と切削精度を長時間
保持し得る様な高Ｍｎ非磁性鋼用の切削工具を提供しよ
うとするものである。
のできた本発明に係る切削用工具の構成は、バインダー
としてＣｏおよび／またはＮｉを含有すると共に、Ｔｉ
Ｃ，ＴｉＮ，ＴａＣ，ＮｂＣよりなる群から選択される
少なくとも１種の炭化物および／もしくは窒化物の総含
有率が１５重量％以下で、残部がＷＣおよび不可避不純
物からなり、熱伝導度が0.15cal/sec・cm・K以上である超
硬合金母材の表面に、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの皮膜が形成さ
れたものであるところに要旨が存在する。
この非磁性鋼は靭延性が高く且つ加工硬化を起こし易い
ため、切削抵抗が大きく、切削熱の発生量が多いことに
加えて熱伝導率が小さいため切削時に発生する熱の拡散
速度が遅く、工具刃先部に熱がこもって工具摩耗を起こ
し易くする、といったことが考えられる。殊に後者の熱
伝導率が小さいことによる切削不良性は、高Ｍｎ非磁性
鋼に特有のものであると考えられる。
性質にうまく適合し得る様に、具体的には特に工具の熱
伝導率を高めることにより刃先部における熱のこもりを
少なくすることによって工具の切削寿命を延長するとい
う目的を掲げ研究を行なった。その結果、以下に詳述す
る如く工具素材の成分組成を特定してその熱伝導率を0.
15cal/sec・cm・K以上に高めると共に、その表面に（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎよりなる窒化物皮膜を形成してやれば、高
Ｍｎ非磁性鋼に対しても優れた切削寿命を有する切削工
具が得られることを知った。
硬度に優れたＷＣを主成分とするもので、Ｃｏおよび／
またはＮｉをバインダー成分として含有し、且つＴｉ
Ｎ，ＴｉＣ，ＴａＣ，ＮｂＣよりなる群から選択される
窒化物および／または炭化物の総含有量が１５重量％以
下である焼結成形体からなり、切削時における熱のこも
りを防止するため熱伝導度を0.15cal/sec・cm・K以上に調
整されたものを使用し、その表面に（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎよ
りなる高耐熱性の硬質皮膜を形成したものである。
性と高温硬度を有するものであるが、これは焼結性が極
端に悪いので、工具形状への成形・焼結を可能にするに
は適量のバインダーを使用しなければならない。かかる
バインダーとしてはＷＣよりも低融点の様々の金属を使
用できるが、本発明では切削工具としての高温硬度、靭
性、耐食性等を確保するため、Ｃｏおよび／またはＮｉ
が使用される。これらバインダーの含有量は特に限定さ
れないが、不足する場合は焼結不良になって工具が脆弱
となり、一方多過ぎると焼結成形体の高温硬度が低下す
るので、好ましくは焼結原料全量中に占める比率で３〜
１５重量％程度、より好ましくは４〜１２重量％の範囲
とするのがよい。
から選ばれる窒化物および／または炭化物（以下、［Ｔ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物ということがある）は高温
硬度の向上を主目的として配合されるものであり、例え
ば図１に示す様にそれらの配合量を多くするにつれて焼
結成形体の高温硬度が向上する。しかしながら図２に示
す様に、［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物の含有量が多
くなるにつれて焼結成形体の熱伝導度は小さくなる傾向
があり、刃先部における熱のこもりを防止できなくなっ
て工具寿命に大きな悪影響を与える。こうした熱伝導度
の低下傾向は、［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物の含有
量が１５重量％を超えると顕著になる。
ことなく高温硬度を高めるための手段として、熱安定性
および高温硬度に優れ且つ熱伝導性の良好な（Ｔｉ，Ａ
ｌ）Ｎコーティング層を工具基材表面に形成し、それに
より高温硬度不足を補って高レベルの切削性を得るもの
である。
ｌが固溶したものであって、好ましくは（Ｔｉ1-x ・Ａ
ｌx ）Ｎ（ｘ＝0.56〜0.75、より好ましくは0.58〜0.6
5）で表わされるものであり、この固溶体はＴｉＮ膜に
比べて高硬度を示すばかりでなく、酸化開始温度もＴｉ
Ｎ膜に比べて１００〜２００℃以上上昇し、優れた高温
硬度と耐摩耗性を有しており、また熱伝導性にも優れて
いる。従って上記ＷＣ系焼結成形体（工具基材の表面に
該（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎコーティング層を形成することによ
って、工具としての熱伝導性を低下させることなく高温
硬度が高められ、それらの相乗的作用効果によって工具
寿命は大幅に改善される。
ｂ］炭・窒化物の含有量を変えたものについて、（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎコーティングを施した場合と施していない
場合の工具寿命に及ぼす影響を調べた結果を示したもの
であり、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎコーティングなしでは、［Ｔ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物の含有率にほぼ比例して工
具寿命が長くなっているのに対し、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎコ
ーティングを施したものでは、むしろ［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎ
ｂ］炭・窒化物の含有量が少ない領域で優れた工具寿命
が得られており、該含有量が１５重量％を超えると工具
寿命は明らかな低下傾向を示す様になる。
Ａｌ）Ｎコーティングを必須の要件として定める本発明
においては、［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物の含有量
を１５重量％以下に抑えることが重要であり、該炭・窒
化物を添加しなくとも十分に高レベルの工具寿命を得る
ことができる。しかし最も優れた工具寿命が得られるの
は、［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物を２〜１２重量％
含むものである。
ｌ）Ｎコーティングなしの工具では［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎ
ｂ］炭・窒化物の含有量にほぼ比例して工具寿命は長く
なり、前記図１で示した如く高温硬度の影響が端的に表
われている。これに対し（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎコーティング
を施した本発明の工具では、むしろ［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎ
ｂ］炭・窒化物の含有量を１５重量％以下に抑えた方が
良好な工具寿命を示している。このことから、高Ｍｎ非
磁性鋼を被削材とする本発明工具においては、高温硬度
よりも熱伝導度の方が工具寿命に大きな影響を及ぼして
いることを確認できるが、こうした傾向が（Ｔｉ，Ａ
ｌ）Ｎコーティングの有無によって顕著に変わってくる
ことは本発明者らによってはじめて確認されたことであ
る。
に従って行えばよく、たとえばスローアウェイチップ等
は金型を用いたプレス成形法等により、またドリルやエ
ンドミル等の軸物工具は押出成形等によって製造され
る。次に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する
が、本発明はもとより下記実施例によって制限を受ける
ものではない。
して使用し、表２に示す各種成分組成のＷＣ系工具を用
いて表３に示す条件で切削試験を行なった。尚切削要領
としては、直径８０mm×４００mmの寸法・形状に加工し
た高Ｍｎ非磁性鋼の黒皮を除去した後、各工具を用いて
長手方向に旋削を行ない、工具の横逃げ面の摩耗量が0.
2mm に達するまでの切削時間を工具寿命とした。結果を
表４に一括して示す。
としてまとめたものであり、前述の様に図１は工具母材
中の［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物含有量と工具の熱
伝導度の関係、図２は同炭・窒化物含有量と高温硬度
（９００℃）の関係、図３は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎコーティ
ングを施した場合と施していない場合について［Ｔｉ，
Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物の含有率と工具寿命の関係を示
したものである。
に、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎコーティングの施された工具の寿
命は、コーティングなしのものに比べて格段に優れてい
ることがわかる。また（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎコーティングな
しのものでは、［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物の含有
量を多くして母材の高温硬さを高めたからといって工具
寿命が延長される訳ではなく、熱伝導度が0.15cal/sec・
cm・K未満になると満足な工具寿命が得られなくなる。こ
の様なところから本発明の目的を達成するには、［Ｔ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒化物含有量を１５重量％以下に
抑え、熱伝導度を0.15cal/sec・cm・K以下に抑えることが
不可欠の要件となる。
にＷＣ系切削工具母材への［Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ］炭・窒
化物の含有率を特定して母材の熱伝導度を高め、且つ表
面に（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎコーティングを施すことによっ
て、高Ｍｎ非磁性鋼に対して優れた切削性および切削寿
命を有する工具を提供し得ることになった。
窒化物の含有率と高温硬さの関係を示すグラフである。
窒化物の含有率と熱伝導度の関係を示すグラフである。
施していないものについて、工具母材中の［Ｔｉ，Ｔ
ａ，Ｎｂ］炭・窒化物含量と工具寿命の関係を示すグラ
フである。
Claims (1)
- 【請求項１】 バインダーとしてＣｏおよび／またはＮ
ｉを含有すると共に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴａＣ，ＮｂＣ
よりなる群から選択される少なくとも１種の炭化物およ
び／もしくは窒化物の総含有率が１５重量％以下で、残
部がＷＣおよび不可避不純物からなり、熱伝導度が0.15
cal/sec・cm・K以上である超硬合金母材の表面に、（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎの皮膜が形成されたものであることを特徴
とする高Ｍｎ非磁性鋼切削用工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4083399A JP2650098B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 高Ｍｎ非磁性鋼切削用工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4083399A JP2650098B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 高Ｍｎ非磁性鋼切削用工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05253706A true JPH05253706A (ja) | 1993-10-05 |
| JP2650098B2 JP2650098B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=13801355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4083399A Expired - Lifetime JP2650098B2 (ja) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | 高Ｍｎ非磁性鋼切削用工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650098B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104844218A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-08-19 | 长沙伟徽高科技新材料股份有限公司 | 一种碳氮化钨钛铌固溶体粉末 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103215483B (zh) * | 2013-05-06 | 2015-04-15 | 界首市亿恒刀具有限责任公司 | 轧钢用高强度工业刀具 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6256565A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | Mitsubishi Metal Corp | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆硬質部材 |
-
1992
- 1992-03-04 JP JP4083399A patent/JP2650098B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN104844218A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-08-19 | 长沙伟徽高科技新材料股份有限公司 | 一种碳氮化钨钛铌固溶体粉末 |
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|---|---|
| JP2650098B2 (ja) | 1997-09-03 |
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