JPH06172910A - 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた炭窒化チタン基サーメット製切削工具 - Google Patents

耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた炭窒化チタン基サーメット製切削工具

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JPH06172910A
JPH06172910A JP35038092A JP35038092A JPH06172910A JP H06172910 A JPH06172910 A JP H06172910A JP 35038092 A JP35038092 A JP 35038092A JP 35038092 A JP35038092 A JP 35038092A JP H06172910 A JPH06172910 A JP H06172910A
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JP
Japan
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resistance
ticn
cutting tool
cutting
wear resistance
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JP35038092A
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English (en)
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Susumu Uchida
晋 内田
Takashi Koyama
孝 小山
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれたTiCN
基サーメット製切削工具を提供する。 【構成】 切削工具が、重量%で、結合相形成成分とし
てCoおよび/またはNi:0.2〜8%を含有し、さ
らに以下いずれも分散相形成成分として、ZrO2 およ
び/または安定化ZrO2 :5〜30%、Mo2 C,W
C,VC,SiC,B4 C,Al2 3 ,TiB2 ,お
よびZrB2 のうちの1種または2種以上:1〜30
%、を含有し、残りが、TiCNからなる配合組成を有
するTiCN基サーメットで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性お
よび耐欠損性を有し、したがって連続切削は勿論のこ
と、例えば鋼の湿式断続切削に用いた場合にも切刃に欠
けやチッピング(微小欠け)などの発生なく、すぐれた
切削性能を長期に亘って発揮する炭窒化チタン(以下、
TiCNで示す)基サーメット製切削工具に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、鋼やダクタイル鋳鉄などの切削
に、例えば特開昭52−94814号公報に記載される
通り、重量%で(以下、%は重量%を示す)、 Niを主成分とする結合相:10〜49%、 TiCNからなる分散相:残り、からなる組成を有する
TiCN基サーメットで構成されたTiCN基サーメッ
ト製切削工具が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
のFA化はめざましく、かつ省力化に対する要求も一段
と厳しさを増す状況にあり、したがって連続切削は勿論
のこと、断続切削でもすぐれた切削性能を長期に亘って
発揮する切削工具が求められる傾向にあるが、上記の従
来TiCN基サーメット製切削工具の場合、相対的に結
合相形成成分の含有割合が高いために、強度および靭性
が要求される、例えば鋼の乾式断続切削では比較的すぐ
れた耐摩耗性を示すものの、特に耐熱衝撃性が要求され
る、例えば鋼の湿式断続切削に用いた場合に、切刃に欠
けやチッピングなどが発生し易く、かつ連続切削でも上
記の通り結合相形成成分の含有割合が相対的に高いため
に十分満足する耐摩耗性を発揮することができないのが
現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、耐摩耗性および耐欠損性のすぐ
れたTiCN基サーメット製切削工具を開発すべく研究
を行なった結果、 (a) 一般に、切削工具を構成するTiCN基サーメ
ットにおいて、従来の結合相形成成分の含有割合である
10〜49%を8%以下に低くすれば耐摩耗性が著しく
向上するようになるが、このように低い結合相形成成分
の含有量では良好な焼結性を確保することができなくな
り、強度および靭性の低下が著しいこと。 (b) しかし、TiCN基サーメットに、酸化ジルコ
ニウム(以下、ZrO2 で示す)および/または安定化
ZrO2 を5〜30%の割合で含有させると、結合相形
成成分の含有量が8%以下となってもすぐれた焼結性を
確保することができ、高強度および高靭性を具備するよ
うになること。 (c) さらに、上記の通り結合相形成成分の含有量を
8%以下とし、かつZrO2 および/または安定化Zr
2 を含有させたTiCN基サーメットに、Mo,W,
V,Si,およびBの炭化物、酸化アルミニウム、並び
にTiおよびZrのほう化物(以下、それぞれMo
2 C,WC,VC,SiC,B4 C,Al23 ,Ti
2 ,およびZrB2 で示し、これらを総称して耐熱衝
撃性向上成分という)のうちの1種以上を1〜30%の
割合で含有させると、耐熱衝撃性が一段と向上するよう
になり、この結果のTiCN基サーメットで構成された
切削工具は、例えば鋼の乾式断続切削は勿論のこと、耐
熱衝撃性が要求される、例えば鋼の湿式断続切削に用い
た場合にも切刃に欠けやチッピングの発生なく、すぐれ
た耐欠損性を示すこと。 以上(a)〜(c)に示される研究結果を得たのであ
る。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、結合相形成成分としてCoおよ
び/またはNi:0.2〜8%、を含有し、さらに以下
いずれも分散相形成成分として、ZrO2 および/また
は安定化ZrO2 :5〜30%、Mo2 C,WC,V
C,SiC,B4 C,Al2 3 ,TiB2 ,およびZ
rB2 のうちの1種または2種以上からなる耐熱衝撃性
向上成分:1〜30%、を含有し、残りがTiCNから
なる配合組成を有するTiCN基サーメットで構成され
た耐摩耗性および耐欠損性にすぐれたTiCN基サーメ
ット製切削工具に特徴を有するものである。
【0006】づきに、この発明の切削工具において、こ
れを構成するTiCN基サーメットの組成を上記の通り
に限定した理由を説明する。 (a) CoおよびNi これらの成分には、焼結性を向上させ、かつ焼結後は結
合相を形成して強度および靭性を向上させる作用がある
が、その含有量が0.2%未満では上記作用に所望の効
果が得られず、一方その含有量が8%を越えると耐摩耗
性が低下するようになることから、その含有量を0.2
〜8%と定めた。
【0007】(b) ZrO2 および安定化ZrO2 ここで云うZrO2 は純ZrO2 を意味し、また安定化
ZrO2 は、Y,Ca,Mg,および希土類元素の酸化
物のうちの1種以上を、通常1〜10%の割合で固溶し
たZrO2 を意味するものであり、これらの成分には、
上記の通り焼結性を著しく向上させる作用があり、した
がって結合相形成成分の含有量を8%以下にしてもすぐ
れた焼結性を確保できるので、十分な強度と靭性が得ら
れ、しかもこのような結合相含有量の低減により一段と
すぐれた耐摩耗性を具備するようになるが、その含有量
が5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
その含有量が30%を越えると耐摩耗性が低下するよう
になることから、その含有量を5〜30%と定めた。
【0008】(c) 耐熱衝撃性向上成分 Mo2 C,WC,VC,SiC,B4 C,Al2 3
TiB2 ,およびZrB2 成分には、いずれも耐熱衝撃
性を向上させ、もって熱衝撃負荷のきわめて高い、例え
ば鋼の湿式断続切削にもすぐれた耐欠損性を発揮する作
用があるが、その含有量が1%未満では前記作用の所望
の効果が得られず、一方その含有量が30%を越えると
耐摩耗性が低下するようになることから、その含有量を
1〜30%と定めた。
【0009】
【実施例】つぎに、この発明の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0.5〜
2μmの範囲内の所定の平均粒径を有するTiCN粉
末、Mo2 C粉末、WC粉末、VC粉末、SiC粉末、
4 C粉末、Al2 3 粉末、TiB2 粉末、ZrB2
粉末、Co粉末、およびNi粉末、さらにいずれも0.
1〜0.5μmの範囲内の所定の平均粒径を有するZr
2 粉末、Y2 3 :2%含有の安定化ZrO2 (以
下、Aという)粉末、MgO:4%含有の安定化ZrO
2 (以下、Bという)粉末、CaO:6%含有の安定化
ZrO2 (以下、Cという)粉末、およびCeO2 :1
0%含有の安定化ZrO2(以下、Dという)粉末を用
意し、これら原料粉末を表1,2に示される配合組成に
配合し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾燥した
後、1ton /cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この
圧粉体を、窒素雰囲気中、1500〜1700℃の範囲
内の所定温度に2時間保持の条件で焼結し、引続いてA
rガスを用い、圧力:1000気圧、温度:1450〜
1600℃、時間:1時間の条件でHIP処理を施すこ
とによりJIS・SNGN120408のスローアウェ
イチップ形状をもった本発明TiCN基サーメット製切
削工具(以下、本発明切削工具という)1〜17をそれ
ぞれ製造した。
【0010】また、比較の目的で、上記の原料粉末を用
い、表2に示される配合組成とし、焼結条件を、窒素雰
囲気中、温度:1450℃に2時間保持の条件とし、か
つHIP処理を行なわない以外は同一の条件で従来Ti
CN基サーメット製切削工具(以下、従来切削工具とい
う)1〜5をそれぞれ製造した。
【0011】つぎに、この結果得られた各種の切削工具
について、 被削材:SCM440(硬さ:HB 240)の丸棒、 切削速度:320m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:20分、 の条件での鋼の乾式連続高速切削試験、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 210)の長さ方
向等間隔4本縦溝入丸棒、 切削速度:360m/min.、 切込み:1mm、 送り:0.24mm/rev.、 切削油:使用 切削時間:10分、 の条件での鋼の湿式断続切削試験を行ない、切刃の逃げ
面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表3に示し
た。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】
【表3】
【0015】
【発明の効果】表1〜3に示される結果から、本発明切
削工具1〜17は、いずれも連続切削では従来切削工具
1〜5に比して一段とすぐれた耐摩耗性を示し、また熱
衝撃の厳しい湿式断続切削試験でも切刃に欠けやチッピ
ングの発生なく、すぐれた耐欠損性を示すのに対して、
従来切削工具1〜5はいずれも比較的短時間で切刃に欠
けやチッピングが発生し、使用寿命に至ることが明らか
である。上述のように、この発明のTiCN基サーメッ
ト製切削工具は、すぐれた耐摩耗性と耐欠損性を合せも
つので、例えば鋼や鋳鉄の連続切削は勿論のこと、断続
切削においてもすぐれた切削性能を長期に亘って発揮す
るのである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、結合相形成成分としてCoお
    よび/またはNi:0.2〜8%、を含有し、さらに以
    下いずれも分散相形成成分として、 酸化ジルコニウムおよび/または安定化酸化ジルコニウ
    ム:5〜30%、 Mo,W,V,Si,およびBの炭化物、酸化アルミニ
    ウム、並びにTiおよびZrのほう化物のうちの1種ま
    たは2種以上:1〜30%、を含有し、残りが炭窒化チ
    タンからなる配合組成を有する炭窒化チタン基サーメッ
    トで構成したことを特徴とする耐摩耗性および耐欠損性
    のすぐれた炭窒化チタン基サーメット製切削工具。
JP35038092A 1992-12-03 1992-12-03 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた炭窒化チタン基サーメット製切削工具 Withdrawn JPH06172910A (ja)

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