JPH0641671A - ウイスカー強化サーメット - Google Patents
ウイスカー強化サーメットInfo
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- JPH0641671A JPH0641671A JP33281492A JP33281492A JPH0641671A JP H0641671 A JPH0641671 A JP H0641671A JP 33281492 A JP33281492 A JP 33281492A JP 33281492 A JP33281492 A JP 33281492A JP H0641671 A JPH0641671 A JP H0641671A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高い強度，硬度，靱性を有するとともに高速切
削性および耐欠損性に優れたウイスカー強化サーメット
を提供する。 【構成】周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，
窒化物もしくは炭窒化物の１種以上を含有する硬質相７
０〜９５体積％と、鉄族金属を主体とする結合相５〜３
０体積％からなるサーメットであって、硬質相中に、炭
化チタン（ＴｉＣ），窒化チタン（ＴｉＮ）および炭窒
化チタン（ＴｉＣＮ）からなるチタン化合物のウイスカ
ーのうち少なくとも一種が全量中５〜６０体積％の割合
で存在する。そして、チタン化合物ウイスカーが主とし
て硬質相の芯部に存在したり、チタン化合物ウイスカー
の周囲には、その平均径に対して５倍以下の平均厚みを
有する硬質相が存在することが望ましい。
削性および耐欠損性に優れたウイスカー強化サーメット
を提供する。 【構成】周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，
窒化物もしくは炭窒化物の１種以上を含有する硬質相７
０〜９５体積％と、鉄族金属を主体とする結合相５〜３
０体積％からなるサーメットであって、硬質相中に、炭
化チタン（ＴｉＣ），窒化チタン（ＴｉＮ）および炭窒
化チタン（ＴｉＣＮ）からなるチタン化合物のウイスカ
ーのうち少なくとも一種が全量中５〜６０体積％の割合
で存在する。そして、チタン化合物ウイスカーが主とし
て硬質相の芯部に存在したり、チタン化合物ウイスカー
の周囲には、その平均径に対して５倍以下の平均厚みを
有する硬質相が存在することが望ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性，靱性に優れ
たウイスカー強化サーメットに関し、特に耐摩耗性材料
及び工具材料に適したウイスカー強化サーメットに関す
る。
たウイスカー強化サーメットに関し、特に耐摩耗性材料
及び工具材料に適したウイスカー強化サーメットに関す
る。
【０００２】
【従来技術】近年、切削用焼結体として、周期律表第４
ａ，５ａ，６ａ族元素の複炭窒化物からなる硬質相と、
鉄族金属からなる結合相によって構成されるサーメット
が用いられている。
ａ，５ａ，６ａ族元素の複炭窒化物からなる硬質相と、
鉄族金属からなる結合相によって構成されるサーメット
が用いられている。
【０００３】かかるサーメットとしては、これまでＴｉ
Ｃを主成分とするＴｉＣ基サーメットが主流であった
が、このＴｉＣ基サーメットは古くから工具材料として
用いられていた超硬合金に比較して耐欠損性が劣るため
に、この系に窒化物を添加することにより靱性を改善し
たいわゆるＴｉＣＮ基サーメットが提案された。
Ｃを主成分とするＴｉＣ基サーメットが主流であった
が、このＴｉＣ基サーメットは古くから工具材料として
用いられていた超硬合金に比較して耐欠損性が劣るため
に、この系に窒化物を添加することにより靱性を改善し
たいわゆるＴｉＣＮ基サーメットが提案された。
【０００４】このＴｉＣＮ基サーメットの代表例として
特公昭５６−５１２０１号公報が挙げられ、ここでは、
（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ）ＣＮからなる硬質相と、Ｎ
ｉ，Ｃｏからなる結合相とから構成され、硬質相がＴｉ
及びＮに富む芯部と、ＷとＣに富む周辺部から構成され
る有芯構造を呈したサーメットが開示されている。
特公昭５６−５１２０１号公報が挙げられ、ここでは、
（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｍｏ）ＣＮからなる硬質相と、Ｎ
ｉ，Ｃｏからなる結合相とから構成され、硬質相がＴｉ
及びＮに富む芯部と、ＷとＣに富む周辺部から構成され
る有芯構造を呈したサーメットが開示されている。
【０００５】また、硬質相を形成する炭素（Ｃ）および
窒素（Ｎ）はサーメットの靱性および硬度を決定する大
きな要因であり、最近では窒素を多量に含有させること
によりサーメットの靱性を高めようとする試みもなされ
ている。
窒素（Ｎ）はサーメットの靱性および硬度を決定する大
きな要因であり、最近では窒素を多量に含有させること
によりサーメットの靱性を高めようとする試みもなされ
ている。
【０００６】ところが、このような組成の変更によるサ
ーメット材料の特性の改善は既に限界に近づいており大
幅な改善は望みにくくなっている。
ーメット材料の特性の改善は既に限界に近づいており大
幅な改善は望みにくくなっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、切削
工具材料や耐摩耗材料の用途は近年ますます広がりを見
せ、従来以上に高強度，高硬度，高靱性が要求される場
合が多くなっており、これらの用途に対しては従来の材
料では対応することが困難であった。このため、サーメ
ット材料を使用した各種機械の開発を制約していた。
工具材料や耐摩耗材料の用途は近年ますます広がりを見
せ、従来以上に高強度，高硬度，高靱性が要求される場
合が多くなっており、これらの用途に対しては従来の材
料では対応することが困難であった。このため、サーメ
ット材料を使用した各種機械の開発を制約していた。
【０００８】例えば、ドットプリンター用印字ピンの分
野では軽量であることからサーメットが有望視されてい
るが、現状では強度不足のため使用不能である。また、
ドリルやエンドミルにおいては、耐摩耗性が高いことか
らサーメットが有望視されているが、靱性不足のために
応用分野は限定されている。
野では軽量であることからサーメットが有望視されてい
るが、現状では強度不足のため使用不能である。また、
ドリルやエンドミルにおいては、耐摩耗性が高いことか
らサーメットが有望視されているが、靱性不足のために
応用分野は限定されている。
【０００９】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、上記の
問題点に対して検討を行った結果、硬質相と結合相とか
らなるサーメットの前記硬質相中にチタン化合物ウイス
カーを存在させることにより、また、従来球形粒子であ
った硬質相の芯部をチタン化合物の針状粒子（ウイスカ
ー）により構成し、さらに、チタン化合物ウイスカーを
周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物も
しくは炭窒化物の１種以上からなる固溶体、いわゆるβ
相で被うことにより、高硬度，高靱性に富み、高速切削
時においても優れた耐摩耗性，耐欠損性を有するサーメ
ットが得られることを知見し、本発明に至った。
問題点に対して検討を行った結果、硬質相と結合相とか
らなるサーメットの前記硬質相中にチタン化合物ウイス
カーを存在させることにより、また、従来球形粒子であ
った硬質相の芯部をチタン化合物の針状粒子（ウイスカ
ー）により構成し、さらに、チタン化合物ウイスカーを
周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物も
しくは炭窒化物の１種以上からなる固溶体、いわゆるβ
相で被うことにより、高硬度，高靱性に富み、高速切削
時においても優れた耐摩耗性，耐欠損性を有するサーメ
ットが得られることを知見し、本発明に至った。
【００１０】即ち、本発明は、周期律表第４ａ，５ａ，
６ａ族元素の炭化物，窒化物もしくは炭窒化物の１種以
上を含有する硬質相７０〜９５体積％と、鉄族金属を主
体とする結合相５〜３０体積％からなるサーメットであ
って、前記硬質相中に、炭化チタン（ＴｉＣ），窒化チ
タン（ＴｉＮ）および炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）からな
るチタン化合物のウイスカーのうち少なくとも一種が全
量中５〜６０体積％の割合で存在するものである。ここ
で、チタン化合物ウイスカーは主として硬質相の芯部に
存在したり、ウイスカーの平均長さを２５μｍ以下、ア
スペクト比の平均を２〜３０とする場合がある。そし
て、チタン化合物ウイスカーの周囲には、その平均径に
対して５倍以下の平均厚みを有する硬質相が存在してい
ることが望ましい。
６ａ族元素の炭化物，窒化物もしくは炭窒化物の１種以
上を含有する硬質相７０〜９５体積％と、鉄族金属を主
体とする結合相５〜３０体積％からなるサーメットであ
って、前記硬質相中に、炭化チタン（ＴｉＣ），窒化チ
タン（ＴｉＮ）および炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）からな
るチタン化合物のウイスカーのうち少なくとも一種が全
量中５〜６０体積％の割合で存在するものである。ここ
で、チタン化合物ウイスカーは主として硬質相の芯部に
存在したり、ウイスカーの平均長さを２５μｍ以下、ア
スペクト比の平均を２〜３０とする場合がある。そし
て、チタン化合物ウイスカーの周囲には、その平均径に
対して５倍以下の平均厚みを有する硬質相が存在してい
ることが望ましい。
【００１１】本発明のウイスカー強化サーメットは、硬
質相と結合相とからなり、硬質相の一部が、炭化チタン
（ＴｉＣ），窒化チタン（ＴｉＮ），炭窒化チタン（Ｔ
ｉＣＮ）等のチタン化合物のウイスカーからなる芯部
と、この芯部の外周を被うβ相、即ち、周期律表第４
ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物もしくは炭窒化
物の１種以上が固溶した部分とからなる場合がある。こ
の芯部の外周を被うβ相の平均厚さは、チタン化合物ウ
イスカーの平均短径に対して５倍以下であることが望ま
しい。より具体的に構造を説明すると、例えば、図１に
示すように、ウイスカー１１が硬質相１３中に入り込ん
だ形状をしており、ウイスカー１１自体の形状に伴い、
硬質相１３が長楕円形状となっている。
質相と結合相とからなり、硬質相の一部が、炭化チタン
（ＴｉＣ），窒化チタン（ＴｉＮ），炭窒化チタン（Ｔ
ｉＣＮ）等のチタン化合物のウイスカーからなる芯部
と、この芯部の外周を被うβ相、即ち、周期律表第４
ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物もしくは炭窒化
物の１種以上が固溶した部分とからなる場合がある。こ
の芯部の外周を被うβ相の平均厚さは、チタン化合物ウ
イスカーの平均短径に対して５倍以下であることが望ま
しい。より具体的に構造を説明すると、例えば、図１に
示すように、ウイスカー１１が硬質相１３中に入り込ん
だ形状をしており、ウイスカー１１自体の形状に伴い、
硬質相１３が長楕円形状となっている。
【００１２】尚、図２はβ相で被われたウイスカーを示
すもので、図において、ウイスカー１１の短径をｄ1 ，
ウイスカー１１周囲の硬質相１３、即ち、β相の厚みを
ｄ2としている。尚、組織中における硬質相は、芯部に
チタン化合物粒子が存在するものと、芯部にウイスカー
が存在するものとが混在するものであっても良く、さら
に、芯部にウイスカーが存在する硬質相と芯部が存在し
ない硬質相が混在していても良い。また、必ずしもウイ
スカーは硬質相の芯部に存在する必要はなく、硬質相中
に存在すれば良い。
すもので、図において、ウイスカー１１の短径をｄ1 ，
ウイスカー１１周囲の硬質相１３、即ち、β相の厚みを
ｄ2としている。尚、組織中における硬質相は、芯部に
チタン化合物粒子が存在するものと、芯部にウイスカー
が存在するものとが混在するものであっても良く、さら
に、芯部にウイスカーが存在する硬質相と芯部が存在し
ない硬質相が混在していても良い。また、必ずしもウイ
スカーは硬質相の芯部に存在する必要はなく、硬質相中
に存在すれば良い。
【００１３】本発明において、炭化チタン（ＴｉＣ），
窒化チタン（ＴｉＮ），炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）等の
チタン化合物ウイスカーを添加したのは、これらの添加
が耐摩耗と靱性を向上する効果が大きいからである。こ
のチタン化合物ウイスカーは全量中５〜６０体積％、特
に２５〜４０体積％の割合で分散含有させる。ここで、
チタン化合物ウイスカーの量を上記の範囲に限定したの
は、その量が５体積％未満では耐欠損製が低下し、６０
体積％を越えると焼結性が低下するために高密度の焼結
体が得られにくくなるからである。
窒化チタン（ＴｉＮ），炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）等の
チタン化合物ウイスカーを添加したのは、これらの添加
が耐摩耗と靱性を向上する効果が大きいからである。こ
のチタン化合物ウイスカーは全量中５〜６０体積％、特
に２５〜４０体積％の割合で分散含有させる。ここで、
チタン化合物ウイスカーの量を上記の範囲に限定したの
は、その量が５体積％未満では耐欠損製が低下し、６０
体積％を越えると焼結性が低下するために高密度の焼結
体が得られにくくなるからである。
【００１４】特に、この時、配合されるチタン化合物ウ
イスカーはそれ自体、単結晶あるいは多結晶質からなる
もので、その平均径（短径）が５μm 以下、特に０．５
〜３．０μm が好ましく、また長径／短径で表されるア
スペクト比の平均が２〜１００、特に２〜３０のものが
用いられる。平均径が５μm 以下では靱性改善の効果が
大きく、高い抗折強度を維持できるのに対し、平均径が
５μm より大きいと焼成時の粒成長を制御することが難
しくなり、強度，靱性とも低下し易い。一方、アスペク
ト比の平均が２より小さいと靱性改善の効果が少なく、
１００より大きいと原料の取扱が難しく、均一に分散で
きないために密度が低下する傾向にある。また、チタン
化合物ウイスカーは、その平均長さが１００μｍ以下、
特に２５μｍ以下であることが望ましい。
イスカーはそれ自体、単結晶あるいは多結晶質からなる
もので、その平均径（短径）が５μm 以下、特に０．５
〜３．０μm が好ましく、また長径／短径で表されるア
スペクト比の平均が２〜１００、特に２〜３０のものが
用いられる。平均径が５μm 以下では靱性改善の効果が
大きく、高い抗折強度を維持できるのに対し、平均径が
５μm より大きいと焼成時の粒成長を制御することが難
しくなり、強度，靱性とも低下し易い。一方、アスペク
ト比の平均が２より小さいと靱性改善の効果が少なく、
１００より大きいと原料の取扱が難しく、均一に分散で
きないために密度が低下する傾向にある。また、チタン
化合物ウイスカーは、その平均長さが１００μｍ以下、
特に２５μｍ以下であることが望ましい。
【００１５】これらの中でも、チタン化合物ウイスカー
の平均長さを２５μｍ以下、アスペクト比の平均を２〜
３０とすることにより、真空焼成や１００気圧以下の低
ガス圧雰囲気焼結等の平易な方法で焼成することが可能
となる。
の平均長さを２５μｍ以下、アスペクト比の平均を２〜
３０とすることにより、真空焼成や１００気圧以下の低
ガス圧雰囲気焼結等の平易な方法で焼成することが可能
となる。
【００１６】尚、上記ウイスカーにはその作用を阻害し
ない限りにおいて他の不純物を含有していても良い。例
えば、炭化チタン（ＴｉＣ）ウイスカーには窒素
（Ｎ2 ）が、窒化チタン（ＴｉＮ）ウイスカーには炭素
（Ｃ）が少量含有されていても良い。また、他の硬質相
形成成分である周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素が少
量含有されていても良い。
ない限りにおいて他の不純物を含有していても良い。例
えば、炭化チタン（ＴｉＣ）ウイスカーには窒素
（Ｎ2 ）が、窒化チタン（ＴｉＮ）ウイスカーには炭素
（Ｃ）が少量含有されていても良い。また、他の硬質相
形成成分である周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素が少
量含有されていても良い。
【００１７】本発明のサーメットにおいて、硬質相を構
成する周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素としては、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗが挙
げられ、結合相を形成する鉄族金属としては、Ｎｉ，Ｃ
ｏが挙げられる。
成する周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素としては、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗが挙
げられ、結合相を形成する鉄族金属としては、Ｎｉ，Ｃ
ｏが挙げられる。
【００１８】また、本発明によれば、チタン化合物ウイ
スカーを含む硬質相は少なくともＴｉ，ＷおよびＮｂを
含んだ炭窒化物から構成されていることが特性の点から
望ましく、この全体組成を〔( Ｔｉ) a ( Ｎｂ)
b （Ｗ）c 〕〔（Ｃ）d ，（Ｎ）e〕f と表した時、
０．５≦ａ≦０．９５、０．０５≦ｂ＋ｃ≦０．５、
０．０５≦ｂ／（ｂ＋ｃ）≦０．５、０．４≦ｅ≦０．
６、０．８≦ｆ≦１．０、ｄ＋ｅ＝１を満足することが
望ましい。
スカーを含む硬質相は少なくともＴｉ，ＷおよびＮｂを
含んだ炭窒化物から構成されていることが特性の点から
望ましく、この全体組成を〔( Ｔｉ) a ( Ｎｂ)
b （Ｗ）c 〕〔（Ｃ）d ，（Ｎ）e〕f と表した時、
０．５≦ａ≦０．９５、０．０５≦ｂ＋ｃ≦０．５、
０．０５≦ｂ／（ｂ＋ｃ）≦０．５、０．４≦ｅ≦０．
６、０．８≦ｆ≦１．０、ｄ＋ｅ＝１を満足することが
望ましい。
【００１９】また、本発明によれば、上記（Ｔｉ，Ｗ，
Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ）、鉄族金属からなる系に対して特性を
改善する目的でさらにＺｒ，Ｈｆ，ＣｒおよびＶ等の炭
化物，窒化物，炭窒化物等を添加し、ＴｉあるいはＮｂ
の一部を置換することにより特性の改善を図ることがで
き、特にＮｂの一部をＶで置換することによりＮｂの作
用効果をさらに助長し、特に高速切削性を大きく向上す
ることができる。なお、Ｎｂ／Ｖの原子比は０．２〜
１．０、特に０．２５〜０．５であることが望ましい。
Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ）、鉄族金属からなる系に対して特性を
改善する目的でさらにＺｒ，Ｈｆ，ＣｒおよびＶ等の炭
化物，窒化物，炭窒化物等を添加し、ＴｉあるいはＮｂ
の一部を置換することにより特性の改善を図ることがで
き、特にＮｂの一部をＶで置換することによりＮｂの作
用効果をさらに助長し、特に高速切削性を大きく向上す
ることができる。なお、Ｎｂ／Ｖの原子比は０．２〜
１．０、特に０．２５〜０．５であることが望ましい。
【００２０】本発明のサーメットを製造するための方法
としては、例えば、まず前述した周期律表第４ａ，５
ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の粉末、チ
タン化合物ウイスカーおよび鉄族金属粉末を最終焼結体
が上述した割合に成るように秤量混合した後に、所望の
成形手段、例えば金型プレス，冷間静水圧プレス，押出
し成形等により任意の形状に成形し、この後、焼成す
る。
としては、例えば、まず前述した周期律表第４ａ，５
ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の粉末、チ
タン化合物ウイスカーおよび鉄族金属粉末を最終焼結体
が上述した割合に成るように秤量混合した後に、所望の
成形手段、例えば金型プレス，冷間静水圧プレス，押出
し成形等により任意の形状に成形し、この後、焼成す
る。
【００２１】焼成は、普通焼成法，ホットプレス法およ
び熱間静水圧焼成法等が適用される。焼成は１３５０乃
至１９５０℃の温度でＡｒ，Ｈｅ等の不活性ガスもしく
はカーボン等の存在する還元性雰囲気およびそれらの加
圧もしくは減圧雰囲気で０．５乃至６．０時間行えば良
い。その他、普通焼成，ホットプレス法によって相対密
度９６％以上の焼結体を作成し、さらに５００気圧以上
の高圧力下で熱間静水圧焼成する方法がある。
び熱間静水圧焼成法等が適用される。焼成は１３５０乃
至１９５０℃の温度でＡｒ，Ｈｅ等の不活性ガスもしく
はカーボン等の存在する還元性雰囲気およびそれらの加
圧もしくは減圧雰囲気で０．５乃至６．０時間行えば良
い。その他、普通焼成，ホットプレス法によって相対密
度９６％以上の焼結体を作成し、さらに５００気圧以上
の高圧力下で熱間静水圧焼成する方法がある。
【００２２】尚、本発明のサーメットは、有芯構造を呈
するように、焼成温度，固溶体生成のバランス，雰囲気
等を周知の方法により調整しても良い。
するように、焼成温度，固溶体生成のバランス，雰囲気
等を周知の方法により調整しても良い。
【００２３】ただし、ホットプレス法および熱間静水圧
焼成法など、外部から圧力を加える方法は焼結コストが
大きくなり製造上不利な場合が多い。このようなコスト
を低減するには、配合されるチタン化合物ウイスカーの
平均長さを２５μm 以下、特に５〜１５μm とすること
が好ましく、また長径／短径で表させるアスペクト比の
平均が２〜３０、特に３〜２０のものを用いることが良
く、かかるウイスカーを用いることにより、真空焼成や
低ガス圧雰囲気焼成などの簡便な焼成方法で良好な特性
を有するサーメットを製造することができる。
焼成法など、外部から圧力を加える方法は焼結コストが
大きくなり製造上不利な場合が多い。このようなコスト
を低減するには、配合されるチタン化合物ウイスカーの
平均長さを２５μm 以下、特に５〜１５μm とすること
が好ましく、また長径／短径で表させるアスペクト比の
平均が２〜３０、特に３〜２０のものを用いることが良
く、かかるウイスカーを用いることにより、真空焼成や
低ガス圧雰囲気焼成などの簡便な焼成方法で良好な特性
を有するサーメットを製造することができる。
【００２４】
【作用】本発明のウイスカー強化サーメットでは、硬質
相が長楕円形状となり、硬質相が球形の場合と比較して
硬質相と結合相金属の接触面積が増加するため、結合相
と硬質相の結合が強固になり焼結体の強度および靱性が
向上する。また、工具の摩耗は硬質相の脱落によって拡
大することが多いが、硬質相中にウイスカーが存在する
と、硬質相が長楕円形状となり、この硬質相が組織中に
くさび状に入り込んだ組織となるため脱落しにくく、工
具の耐摩耗性を向上することができる。
相が長楕円形状となり、硬質相が球形の場合と比較して
硬質相と結合相金属の接触面積が増加するため、結合相
と硬質相の結合が強固になり焼結体の強度および靱性が
向上する。また、工具の摩耗は硬質相の脱落によって拡
大することが多いが、硬質相中にウイスカーが存在する
と、硬質相が長楕円形状となり、この硬質相が組織中に
くさび状に入り込んだ組織となるため脱落しにくく、工
具の耐摩耗性を向上することができる。
【００２５】以下、本発明を次の実施例で説明する。
【００２６】
実施例１ 原料粉末としてＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＷＣ，Ｎｂ
Ｃ，ＶＣ，Ｎｉ，Ｃｏの各粉末、および平均アスペクト
比が表１，２に示す値であり、平均長さが２５μｍのＴ
ｉＣ，ＴｉＮまたはＴｉＣＮウイスカーを用いて最終焼
結体の組成が表１，２の割合になるように秤量混合した
後、1.５ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力でＴＮＧＡ１６０４０８
用のチップ形状にプレス成形し、１５００℃の温度で真
空雰囲気で１時間焼成した。尚、試料Ｎo.２７が１５０
０℃で３時間、Ｎo.２８が１５５０℃で１時間、Ｎo.２
９が１６００℃で１時間、Ｎo.３０が１６００℃で３時
間焼成した。
Ｃ，ＶＣ，Ｎｉ，Ｃｏの各粉末、および平均アスペクト
比が表１，２に示す値であり、平均長さが２５μｍのＴ
ｉＣ，ＴｉＮまたはＴｉＣＮウイスカーを用いて最終焼
結体の組成が表１，２の割合になるように秤量混合した
後、1.５ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力でＴＮＧＡ１６０４０８
用のチップ形状にプレス成形し、１５００℃の温度で真
空雰囲気で１時間焼成した。尚、試料Ｎo.２７が１５０
０℃で３時間、Ｎo.２８が１５５０℃で１時間、Ｎo.２
９が１６００℃で１時間、Ｎo.３０が１６００℃で３時
間焼成した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】得られた焼結体の組織を電子顕微鏡により
確認したところ、いずれも硬質相は、ＴｉＣ等のウイス
カーがその他の元素よりなるβ相により被われて構成さ
れていた。そこで、ウイスカーの短径ｄ1 とその周囲の
β相の厚みｄ2 とｄ2 ／ｄ1を２０点測定しその平均値
を求めた。また、各焼結体に対してＪＩＳＲ１６０１に
従い３点曲げ抗折強度、ビッカース硬度並びにビッカー
ス硬度用ダイヤモンド圧子を用いて荷重２０Ｋｇで圧痕
法により破壊靱性を測定した。
確認したところ、いずれも硬質相は、ＴｉＣ等のウイス
カーがその他の元素よりなるβ相により被われて構成さ
れていた。そこで、ウイスカーの短径ｄ1 とその周囲の
β相の厚みｄ2 とｄ2 ／ｄ1を２０点測定しその平均値
を求めた。また、各焼結体に対してＪＩＳＲ１６０１に
従い３点曲げ抗折強度、ビッカース硬度並びにビッカー
ス硬度用ダイヤモンド圧子を用いて荷重２０Ｋｇで圧痕
法により破壊靱性を測定した。
【００３０】次に、各試料を用いて下記に示す切削条件
で摩耗試験を行い、切削後のフランク摩耗量を、また欠
損試験を行い、非欠損コーナー数を調べた。
で摩耗試験を行い、切削後のフランク摩耗量を、また欠
損試験を行い、非欠損コーナー数を調べた。
【００３１】（摩耗試験） 被削材 ＳＣＭ４３５ 切削速度 ３００ｍ／ｍｉｎ 切り込み ２ｍｍ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 １０ｍｉｎ （欠損試験） 被削材 ＳＣＭ４３５（４本溝入り） 切削速度 １００ｍ／ｍｉｎ 切り込み ２ｍｍ 送り ０．４ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 １ｍｉｎ 特性評価結果は表３，４に示した。
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】
【００３４】表１〜４によれば、本発明のサーメット
は、強度１５０kg/mm 2 以上、硬度１３００kg/mm 2 以
上、靱性８．９ MPa・m 1/2 以上、摩耗量は０．３５ｍ
ｍ以下、耐欠損性は４／５以上とであり、優れた特性を
有していることが判る。
は、強度１５０kg/mm 2 以上、硬度１３００kg/mm 2 以
上、靱性８．９ MPa・m 1/2 以上、摩耗量は０．３５ｍ
ｍ以下、耐欠損性は４／５以上とであり、優れた特性を
有していることが判る。
【００３５】実施例２ 原料粉末としてＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＷＣ，Ｎｂ
Ｃ，ＶＣ，Ｎｉ，Ｃｏの各粉末、および表５に示すよう
な平均アスペクト比及び平均長さのＴｉＣ，ＴｉＮまた
はＴｉＣＮウイスカーを用いて最終焼結体の組成が表５
の割合になるように秤量混合した後、1.５ｔｏｎ／ｃｍ
2 の圧力でＴＮＧＡ１６０４０８用のチップ形状にプレ
ス成形し、表５に示すような雰囲気および温度で２時間
焼成した。
Ｃ，ＶＣ，Ｎｉ，Ｃｏの各粉末、および表５に示すよう
な平均アスペクト比及び平均長さのＴｉＣ，ＴｉＮまた
はＴｉＣＮウイスカーを用いて最終焼結体の組成が表５
の割合になるように秤量混合した後、1.５ｔｏｎ／ｃｍ
2 の圧力でＴＮＧＡ１６０４０８用のチップ形状にプレ
ス成形し、表５に示すような雰囲気および温度で２時間
焼成した。
【００３６】
【表５】
【００３７】得られた焼結体に対してＪＩＳＲ１６０１
に従い３点曲げ抗折強度、ビッカース硬度並びにビッカ
ース硬度用ダイヤモンド圧子を用いて荷重２０Ｋｇで圧
痕法により破壊靱性を測定した。
に従い３点曲げ抗折強度、ビッカース硬度並びにビッカ
ース硬度用ダイヤモンド圧子を用いて荷重２０Ｋｇで圧
痕法により破壊靱性を測定した。
【００３８】次に、各試料を用いて下記に示す切削条件
で摩耗試験を行い、切削後のフランク摩耗量を、また欠
損試験を行い、非欠損コーナー数を調べた。
で摩耗試験を行い、切削後のフランク摩耗量を、また欠
損試験を行い、非欠損コーナー数を調べた。
【００３９】（摩耗試験） 被削材 ＳＣＭ４３５ 切削速度 ２３０ｍ／ｍｉｎ 切り込み ２ｍｍ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 １０ｍｉｎ （欠損試験） 被削材 ＳＣＭ４３５（４本溝入り） 切削速度 １００ｍ／ｍｉｎ 切り込み ２ｍｍ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 １ｍｉｎ 特性評価結果は表６に示した。
【００４０】
【表６】
【００４１】表６によれば、真空焼成や１００気圧以下
の低ガス圧雰囲気で焼成しても、抗折強度，硬度，破壊
靱性が良好であり、摩耗量や耐欠損性も良好であること
が判る。
の低ガス圧雰囲気で焼成しても、抗折強度，硬度，破壊
靱性が良好であり、摩耗量や耐欠損性も良好であること
が判る。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のサーメット
によれば、チタン化合物ウイスカーを硬質相中に含有さ
せることにより、サーメットの強度および靱性を向上す
ることができる。また、工具として用いた場合、硬質相
が脱落しにくいため、高速切削性および耐欠損性を高め
ることができる。これにより工具として用いた場合に、
適用可能な切削条件を拡大するとともに工具の長寿命化
を図ることができる。
によれば、チタン化合物ウイスカーを硬質相中に含有さ
せることにより、サーメットの強度および靱性を向上す
ることができる。また、工具として用いた場合、硬質相
が脱落しにくいため、高速切削性および耐欠損性を高め
ることができる。これにより工具として用いた場合に、
適用可能な切削条件を拡大するとともに工具の長寿命化
を図ることができる。
【図１】本発明のウイスカー強化サーメットの組織を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２】ウイスカーがβ相で被われた状態を示す説明図
である。
である。
１１ ウイスカー １３ 硬質相
Claims (3)
- 【請求項１】周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化
物，窒化物もしくは炭窒化物の１種以上を含有する硬質
相７０〜９５体積％と、鉄族金属を主体とする結合相５
〜３０体積％からなるサーメットであって、前記硬質相
中に、炭化チタン（ＴｉＣ），窒化チタン（ＴｉＮ）お
よび炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）からなるチタン化合物の
ウイスカーのうち少なくとも一種が全量中５〜６０体積
％の割合で存在することを特徴とするウイスカー強化サ
ーメット。 - 【請求項２】チタン化合物ウイスカーが主として硬質相
の芯部に存在することを特徴とする請求項１記載のウイ
スカー強化サーメット。 - 【請求項３】チタン化合物ウイスカーの周囲には、その
平均径に対して５倍以下の平均厚みを有する硬質相が存
在する請求項２記載のウイスカー強化サーメット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33281492A JPH0641671A (ja) | 1992-05-26 | 1992-12-14 | ウイスカー強化サーメット |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13344192 | 1992-05-26 | ||
| JP4-133441 | 1992-05-26 | ||
| JP33281492A JPH0641671A (ja) | 1992-05-26 | 1992-12-14 | ウイスカー強化サーメット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0641671A true JPH0641671A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=26467803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33281492A Pending JPH0641671A (ja) | 1992-05-26 | 1992-12-14 | ウイスカー強化サーメット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0641671A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004169186A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Sandvik Ab | 超仕上げ作業用のＴｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃ、Ｎ及びＣｏを含有する焼結チタン基炭窒化物合金及びその製造方法 |
| JP2004169187A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Sandvik Ab | 仕上げ作業用のＴｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃ、Ｎ及びＣｏを含有する焼結チタン基炭窒化物合金及びその製造方法 |
| JP2004169185A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Sandvik Ab | フライス作業用のＴｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃ、Ｎ及びＣｏを含有する焼結チタン基炭窒化物合金及びその製造方法 |
| JP2008156756A (ja) * | 2008-02-18 | 2008-07-10 | Kyocera Corp | ＴｉＣＮ基サーメット |
| CN107635702A (zh) * | 2015-06-26 | 2018-01-26 | 三菱综合材料株式会社 | 表面包覆切削工具 |
| CN110129692A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-08-16 | 自贡市希力数控工具有限公司 | 一种金属陶瓷材料 |
-
1992
- 1992-12-14 JP JP33281492A patent/JPH0641671A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004169186A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Sandvik Ab | 超仕上げ作業用のＴｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃ、Ｎ及びＣｏを含有する焼結チタン基炭窒化物合金及びその製造方法 |
| JP2004169187A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Sandvik Ab | 仕上げ作業用のＴｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃ、Ｎ及びＣｏを含有する焼結チタン基炭窒化物合金及びその製造方法 |
| JP2004169185A (ja) * | 2002-11-19 | 2004-06-17 | Sandvik Ab | フライス作業用のＴｉ、Ｎｂ、Ｗ、Ｃ、Ｎ及びＣｏを含有する焼結チタン基炭窒化物合金及びその製造方法 |
| JP2008156756A (ja) * | 2008-02-18 | 2008-07-10 | Kyocera Corp | ＴｉＣＮ基サーメット |
| CN107635702A (zh) * | 2015-06-26 | 2018-01-26 | 三菱综合材料株式会社 | 表面包覆切削工具 |
| CN107635702B (zh) * | 2015-06-26 | 2019-08-13 | 三菱综合材料株式会社 | 表面包覆切削工具 |
| CN110129692A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-08-16 | 自贡市希力数控工具有限公司 | 一种金属陶瓷材料 |
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