JPH0698540B2 - 耐摩耗性のすぐれたサ−メツト製切削工具の製造法 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれたサ−メツト製切削工具の製造法Info
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- JPH0698540B2 JPH0698540B2 JP3345686A JP3345686A JPH0698540B2 JP H0698540 B2 JPH0698540 B2 JP H0698540B2 JP 3345686 A JP3345686 A JP 3345686A JP 3345686 A JP3345686 A JP 3345686A JP H0698540 B2 JPH0698540 B2 JP H0698540B2
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- Japan
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- nitrogen
- thermite
- composite metal
- metal carbonitride
- wear resistance
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、すぐれた耐摩耗性を有し、特に鋼の切削に
用いた場合に、本来サーメツトが具備するすぐれた靱性
と合まつて、すぐれた切削性能を長期に亘つて発揮する
サーメツト製切削工具の製造法に関するものである。
用いた場合に、本来サーメツトが具備するすぐれた靱性
と合まつて、すぐれた切削性能を長期に亘つて発揮する
サーメツト製切削工具の製造法に関するものである。
従来、例えば鋼の切削に、分散相として、Tiと、周期律
表の5aおよび6a族金属のうちの１種または２種以上との
複合金属炭窒化物:45〜80重量％を含有し、残りがCoお
よびNiのうちの１種または２種を主成分とする結合相か
らなる組成を有するサーメツトで構成された切削工具が
広く用いられている。
表の5aおよび6a族金属のうちの１種または２種以上との
複合金属炭窒化物:45〜80重量％を含有し、残りがCoお
よびNiのうちの１種または２種を主成分とする結合相か
らなる組成を有するサーメツトで構成された切削工具が
広く用いられている。
しかし、上記の従来サーメツト製切削工具は、すぐれた
靱性をもつので、鋼の断続切削ではすぐれた性能を発揮
するものの、硬さが十分でないために、鋼の連続切削で
は比較的低い耐摩耗性しか示さず、使用寿命の短かいも
のであつた。
靱性をもつので、鋼の断続切削ではすぐれた性能を発揮
するものの、硬さが十分でないために、鋼の連続切削で
は比較的低い耐摩耗性しか示さず、使用寿命の短かいも
のであつた。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記従
来サーメツト製切削工具のもつすぐれた靱性を損なうこ
となく、これにすぐれた耐摩耗性を付与すべく研究を行
なつた結果、 上記の分散相として、Tiと、周期律表の5aおよび6a族金
属（以下Ｍで示す）のうちの１種または２種以上との複
合金属炭窒化物:45〜80重量％を含有し、残りがCoおよ
びNiのうちの１種または２種を主成分とする結合相から
なる組成を有するサーメツトで構成された切削工具にお
いて、 上記分散相を構成する複合金属炭窒化物の組成を特定、
すなわち、これを、 組成式：（Tiα,Mβ）（Cx，Ny）ｚ、 で表わした場合、原子比で、 α＋β＝１、2.5≦α／β≦30、ｘ＋ｙ＝１、 1.5≦x/y≦５、0.8≦ｚ≦１、 を満足する組成に特定した上で、このサーメツトに、窒
素雰囲気中、温度:1000〜1300℃、圧力:5〜2000気圧の
条件で熱間静水圧プレス（以下HIPという）処理を施す
と、前記サーメツトの表面部には、複合金属炭窒化物に
おける窒素含有量が、サーメツト内部の複合金属炭窒化
物の窒素含有量に比して相対的に高く、かつサーメツト
内部に向うにしたがつて連続的に減少する窒素濃度勾配
をもつた窒素富化層が形成されるようになり、この結果
のサーメツトにおいては、前記窒素富化層がきわめて硬
質であることから、すぐれた耐摩耗性が確保され、また
サーメツト内部はすぐれた靱性を保持した状態になつて
いるので、これを鋼の連続切削や断続切削に切削工具と
して用いた場合にすぐれた切削性能を長期に亘つて発揮
するという知見を得たのである。
来サーメツト製切削工具のもつすぐれた靱性を損なうこ
となく、これにすぐれた耐摩耗性を付与すべく研究を行
なつた結果、 上記の分散相として、Tiと、周期律表の5aおよび6a族金
属（以下Ｍで示す）のうちの１種または２種以上との複
合金属炭窒化物:45〜80重量％を含有し、残りがCoおよ
びNiのうちの１種または２種を主成分とする結合相から
なる組成を有するサーメツトで構成された切削工具にお
いて、 上記分散相を構成する複合金属炭窒化物の組成を特定、
すなわち、これを、 組成式：（Tiα,Mβ）（Cx，Ny）ｚ、 で表わした場合、原子比で、 α＋β＝１、2.5≦α／β≦30、ｘ＋ｙ＝１、 1.5≦x/y≦５、0.8≦ｚ≦１、 を満足する組成に特定した上で、このサーメツトに、窒
素雰囲気中、温度:1000〜1300℃、圧力:5〜2000気圧の
条件で熱間静水圧プレス（以下HIPという）処理を施す
と、前記サーメツトの表面部には、複合金属炭窒化物に
おける窒素含有量が、サーメツト内部の複合金属炭窒化
物の窒素含有量に比して相対的に高く、かつサーメツト
内部に向うにしたがつて連続的に減少する窒素濃度勾配
をもつた窒素富化層が形成されるようになり、この結果
のサーメツトにおいては、前記窒素富化層がきわめて硬
質であることから、すぐれた耐摩耗性が確保され、また
サーメツト内部はすぐれた靱性を保持した状態になつて
いるので、これを鋼の連続切削や断続切削に切削工具と
して用いた場合にすぐれた切削性能を長期に亘つて発揮
す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、 分散相として、Tiと、Ｍのうちの１種または２種以上と
の複合金属炭窒化物:45〜80重量％を含有し、この複合
金属炭窒化物のは、これを、 組成式：（Tiα,Mβ）（Cx，Ny）ｚ、 で表わした場合、原子比で、 α＋β＝１、2.5≦α／β≦30、ｘ＋ｙ＝１、 1.5≦x/y≦５、0.8≦ｚ≦１、 を満足し、 残りがCoおよびNiのうちの１種または２種を主成分とす
る結合相からなる組成を有するサーメツトに、 窒素雰囲気中、温度:1000〜1300℃、圧力:5〜2000気圧
の条件でHIP処理を施して、 上記サーメツトの表面部に、複合金属炭窒化物における
窒素含有量が、サーメツト内部の複合金属炭窒化物の窒
素含有量に比して相対的に高く、かつサーメツト内部に
向うにしたがつて連続的に減少する窒素濃度勾配をもつ
た硬質の窒素富化層を形成することによつて、耐摩耗性
および靱性のすぐれたサーメツト製切削工具を製造する
方法に特徴を有するものである。
て、 分散相として、Tiと、Ｍのうちの１種または２種以上と
の複合金属炭窒化物:45〜80重量％を含有し、この複合
金属炭窒化物のは、これを、 組成式：（Tiα,Mβ）（Cx，Ny）ｚ、 で表わした場合、原子比で、 α＋β＝１、2.5≦α／β≦30、ｘ＋ｙ＝１、 1.5≦x/y≦５、0.8≦ｚ≦１、 を満足し、 残りがCoおよびNiのうちの１種または２種を主成分とす
る結合相からなる組成を有するサーメツトに、 窒素雰囲気中、温度:1000〜1300℃、圧力:5〜2000気圧
の条件でHIP処理を施して、 上記サーメツトの表面部に、複合金属炭窒化物における
窒素含有量が、サーメツト内部の複合金属炭窒化物の窒
素含有量に比して相対的に高く、かつサーメツト内部に
向うにしたがつて連続的に減少する窒素濃度勾配をもつ
た硬質の窒素富化層を形成することによつて、耐摩耗性
および靱性のすぐれたサーメツト製切削工具を製造する
方法に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の方法において、サーメツトの成分組
成および分散相を構成する複合金属炭窒化物の組成、さ
らにHIP処理条件を上記の通りに限定した理由を説明す
る。
成および分散相を構成する複合金属炭窒化物の組成、さ
らにHIP処理条件を上記の通りに限定した理由を説明す
る。
A.分散相の含有量 分散相の含有量が45％未満では、相対的に結合相の含有
量が多くなりすぎて所望の耐摩耗性を確保することがで
きなくなるばかりでなく、窒素富化層の形成が困難にな
り、一方分散相の含有量が80％を越えると、相対的に結
合相の含有量が少なくなりすぎて所望の靱性を確保する
ことができなくなることから、その含有量を45〜80％と
定めた。
量が多くなりすぎて所望の耐摩耗性を確保することがで
きなくなるばかりでなく、窒素富化層の形成が困難にな
り、一方分散相の含有量が80％を越えると、相対的に結
合相の含有量が少なくなりすぎて所望の靱性を確保する
ことができなくなることから、その含有量を45〜80％と
定めた。
B.複合金属炭窒化物の組成 (a) α／β サーメツトの分散相が、α／β値:2.5未満の複合金属炭
窒化物で構成されると、サーメツト表面部に窒素富化層
を形成するのが困難になつて、所定の層厚、望ましくは
約1.5〜2mmの層厚の窒素富化層を形成することができ
ず、一方、α／β値が30を越えた組成の複合金属炭窒化
物で構成されると、Tiに対するＭの相対量が少ないこと
に原因して、焼結時のぬれ性が劣化し、靱性のすぐれた
サーメツトを得ることができなくなることから、α／β
値を、原子比で2.5〜30と定めた。
窒化物で構成されると、サーメツト表面部に窒素富化層
を形成するのが困難になつて、所定の層厚、望ましくは
約1.5〜2mmの層厚の窒素富化層を形成することができ
ず、一方、α／β値が30を越えた組成の複合金属炭窒化
物で構成されると、Tiに対するＭの相対量が少ないこと
に原因して、焼結時のぬれ性が劣化し、靱性のすぐれた
サーメツトを得ることができなくなることから、α／β
値を、原子比で2.5〜30と定めた。
(b) x/y サーメツトの分散相が、x/y値:1.5未満の複合金属炭窒
化物で構成されると、相対的に炭素含有量が不足し、一
方窒素含有量が多くなりすぎて、サーメツト表面部に窒
素富化層を形成するのが困難になり、一方、x/y値が５
を越えた組成の複合金属炭窒化物でサーメツトが構成さ
れると、サーメツトに所望のすぐれた靱性を確保するこ
とができないことから、x/y値を、原子比で1.5〜５と定
めた。
化物で構成されると、相対的に炭素含有量が不足し、一
方窒素含有量が多くなりすぎて、サーメツト表面部に窒
素富化層を形成するのが困難になり、一方、x/y値が５
を越えた組成の複合金属炭窒化物でサーメツトが構成さ
れると、サーメツトに所望のすぐれた靱性を確保するこ
とができないことから、x/y値を、原子比で1.5〜５と定
めた。
(c) z ｚ値が0.8未満の複合金属炭窒化物でサーメツトを構成
すると、所望のすぐれた靱性をもつたサーメツトを得る
ことができないので、複合金属炭窒化物におけるｚ値を
原子比で0.8以上にする必要がある。なおｚ値の上限値:
1は化学量論組成における最高値である。
すると、所望のすぐれた靱性をもつたサーメツトを得る
ことができないので、複合金属炭窒化物におけるｚ値を
原子比で0.8以上にする必要がある。なおｚ値の上限値:
1は化学量論組成における最高値である。
なお、この発明の方法で用いられるサーメツトは、いず
れも原料粉末として用意した、TiCN粉末（ただしC/N:9/
1〜7/3）と、周期律表の5aおよび6a族金属の炭化物であ
るVC、NbC、TaC、Cr3C2、Mo2C、およびWCのうちの１種
または２種以上の粉末と、Ni粉末およびCo粉末のうちの
１種または２種とを用い、これら原料粉末を所定の配合
組成に配合し、湿式で粉砕混合した後、圧粉体にプレス
成形し、この圧粉体を、減圧窒素雰囲気中、1300〜1500
℃の温度で焼結することによつて製造される。
れも原料粉末として用意した、TiCN粉末（ただしC/N:9/
1〜7/3）と、周期律表の5aおよび6a族金属の炭化物であ
るVC、NbC、TaC、Cr3C2、Mo2C、およびWCのうちの１種
または２種以上の粉末と、Ni粉末およびCo粉末のうちの
１種または２種とを用い、これら原料粉末を所定の配合
組成に配合し、湿式で粉砕混合した後、圧粉体にプレス
成形し、この圧粉体を、減圧窒素雰囲気中、1300〜1500
℃の温度で焼結することによつて製造される。
C.HIP処理 (a) 温度 1000℃未満の温度では、サーメツト中に存在するポアの
消滅を十分に行なうことができないばかりでなく、窒素
富化層の形成が遅く、所定の層厚にするのに長時間を要
し、実用的でなく、一方1300℃を越えた温度にすると、
窒素富化層中の濃度勾配が失なわれるようになり、耐摩
耗性の向上効果が低下するようになることから、その温
度を1000〜1300℃と定めた。
消滅を十分に行なうことができないばかりでなく、窒素
富化層の形成が遅く、所定の層厚にするのに長時間を要
し、実用的でなく、一方1300℃を越えた温度にすると、
窒素富化層中の濃度勾配が失なわれるようになり、耐摩
耗性の向上効果が低下するようになることから、その温
度を1000〜1300℃と定めた。
(b) 圧力 ５気圧未満の圧力では、窒素富化層の形成速度が遅く、
かつ窒素濃度勾配も小さく、所望の耐摩耗性を確保する
ことができず、一方2000気圧を越えた圧力にすると、遊
離炭素が形成されるようになり、これが反応にあずかつ
て窒素富化層中に炭窒化物が形成されるようになり、耐
欠損性の低下をまねくようになることから、その圧力を
５〜2000気圧と定めた。
かつ窒素濃度勾配も小さく、所望の耐摩耗性を確保する
ことができず、一方2000気圧を越えた圧力にすると、遊
離炭素が形成されるようになり、これが反応にあずかつ
て窒素富化層中に炭窒化物が形成されるようになり、耐
欠損性の低下をまねくようになることから、その圧力を
５〜2000気圧と定めた。
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
る。
まず、原料粉末として、平均粒径:1.2μｍを有するTiC
0.8N0.2粉末、同1.0μｍのVC粉末、同1.0μｍのNbC粉
末、同1.1μｍのTaC粉末、同1.0μｍのCr3C2粉末、同1.
0μｍのMo2C粉末、同0.8μｍのWC粉末、同2.2μｍのNi
粉末、および同1.2μｍのCo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、15kg/m
m2の圧力にてプレス成形して圧粉体とし、これら圧粉体
を、常温から1330℃までの加熱過程および1330℃から常
温までの冷却過程を真空とし、1330℃から1430℃までの
加熱過程、1430℃に１時間保持、および1430℃から1330
℃までの冷却過程を3torrの減圧窒素雰囲気とした条件
で焼結して、それぞれ第２表に示される組成をもつたサ
ーメツト１〜18を製造し、ついで、これらサーメツト
に、窒 素雰囲気中、第３表に示される条件でHIP処理を施し、
その表面部に同じく第３表に示される層厚の窒素富化層
を形成することによつて本発明法ａ〜ｒを実施し、本発
明サーメツトａ〜ｒをそれぞれ製造した。
0.8N0.2粉末、同1.0μｍのVC粉末、同1.0μｍのNbC粉
末、同1.1μｍのTaC粉末、同1.0μｍのCr3C2粉末、同1.
0μｍのMo2C粉末、同0.8μｍのWC粉末、同2.2μｍのNi
粉末、および同1.2μｍのCo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、15kg/m
m2の圧力にてプレス成形して圧粉体とし、これら圧粉体
を、常温から1330℃までの加熱過程および1330℃から常
温までの冷却過程を真空とし、1330℃から1430℃までの
加熱過程、1430℃に１時間保持、および1430℃から1330
℃までの冷却過程を3torrの減圧窒素雰囲気とした条件
で焼結して、それぞれ第２表に示される組成をもつたサ
ーメツト１〜18を製造し、ついで、これらサーメツト
に、窒 素雰囲気中、第３表に示される条件でHIP処理を施し、
その表面部に同じく第３表に示される層厚の窒素富化層
を形成することによつて本発明法ａ〜ｒを実施し、本発
明サーメツトａ〜ｒをそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた本発明サーメツトａ〜ｒ、並
びに上記の窒素富化層の形成を行なわないサーメツト１
〜18について、耐摩耗性を評価する目的で、表面および
中心部のロツクウエル硬さ（Ａスケール）、並びに靱性
を評価する目的で抗折力を測定し、さらに、 被削材:SNCM439（硬さ：HB260）の丸棒、 切削速度:180mm/min.、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:1.5mm、 切削時間:15分、 の条件での鋼の連続切削試験、並びに、 被削材:SNCM439（硬さ：HB280）の角材、 切削速度:140m/min、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:2mm、 切削時間:3分、 の条件での鋼の連続切削試験を行ない、前者の連続切削
試験では切刃のすくい面摩耗深さと逃げ面摩耗幅を測定
し、また後者の断続切削試験では10個の試験切刃数のう
ちの欠損発生切刃数を測定した。これらの結果を第４表
に示した。
びに上記の窒素富化層の形成を行なわないサーメツト１
〜18について、耐摩耗性を評価する目的で、表面および
中心部のロツクウエル硬さ（Ａスケール）、並びに靱性
を評価する目的で抗折力を測定し、さらに、 被削材:SNCM439（硬さ：HB260）の丸棒、 切削速度:180mm/min.、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:1.5mm、 切削時間:15分、 の条件での鋼の連続切削試験、並びに、 被削材:SNCM439（硬さ：HB280）の角材、 切削速度:140m/min、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:2mm、 切削時間:3分、 の条件での鋼の連続切削試験を行ない、前者の連続切削
試験では切刃のすくい面摩耗深さと逃げ面摩耗幅を測定
し、また後者の断続切削試験では10個の試験切刃数のう
ちの欠損発生切刃数を測定した。これらの結果を第４表
に示した。
第４表に示される結果から、本発明サーメツトａ〜ｒ
は、いずれも窒素富化層の形成がないサーメツト１〜18
と同等の内部硬さと抗折力を示し、すぐれた靱性をもつ
ほか、サーメツト１〜18に比して高い表面硬さをもち、
このことは、本発明サーメツトａ〜ｒが、鋼の連続切削
試験ではサーメツト１〜18のそれぞれに比して一段とす
ぐれた耐摩耗性を示し、かつ断続切削試験ではすぐれた
耐欠損性を示すことが明らかである。
は、いずれも窒素富化層の形成がないサーメツト１〜18
と同等の内部硬さと抗折力を示し、すぐれた靱性をもつ
ほか、サーメツト１〜18に比して高い表面硬さをもち、
このことは、本発明サーメツトａ〜ｒが、鋼の連続切削
試験ではサーメツト１〜18のそれぞれに比して一段とす
ぐれた耐摩耗性を示し、かつ断続切削試験ではすぐれた
耐欠損性を示すことが明らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、すぐれた耐摩
耗性と靱性とを具備し、切削工具として用いた場合、特
に鋼の連続切削および断続切削ですぐれた切削性能を長
期に亘つて発揮するサーメツトを製造することができる
のである。
耗性と靱性とを具備し、切削工具として用いた場合、特
に鋼の連続切削および断続切削ですぐれた切削性能を長
期に亘つて発揮するサーメツトを製造することができる
のである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−127513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−26581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−229431（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】分散相として、Tiと、周期律表の5aおよび
6a族金属（以下Ｍで示す）のうちの１種または２種以上
との複合金属炭窒化物:45〜80重量％を含有し、この複
合金属炭窒化物は、これを、 組成式：（Tiα,Mβ）（Cx，Ny）ｚ、 で表わした場合、原子比で、 α＋β＝１、2.5≦α／β≦30、ｘ＋ｙ＝１、 1.5≦x/y≦５、0.8≦ｚ≦１、 を満足し、 残りがCoおよびNiのうちの１種または２種を主成分とす
る結合相からなる組成を有するサーメツトに、 窒素雰囲気中、温度:1000〜1300℃、圧力:5〜2000気圧
の条件で熱間静水圧プレス処理を施して、 上記サーメツトの表面部に、複合金属炭窒化物における
窒素含有量が、サーメツト内部の複合金属炭窒化物にお
ける窒素含有量に比して相対的に高く、かつサーメツト
内部に向うにしたがつて連続的に減少する窒素濃度勾配
をもつた硬質窒素富化層を形成することを特徴とする耐
摩耗性のすぐれたサーメツト製切削工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345686A JPH0698540B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 耐摩耗性のすぐれたサ−メツト製切削工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345686A JPH0698540B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 耐摩耗性のすぐれたサ−メツト製切削工具の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62193731A JPS62193731A (ja) | 1987-08-25 |
| JPH0698540B2 true JPH0698540B2 (ja) | 1994-12-07 |
Family
ID=12387039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3345686A Expired - Lifetime JPH0698540B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 耐摩耗性のすぐれたサ−メツト製切削工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0698540B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01315157A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-12-20 | Tel Sagami Ltd | 板状体の保持装置 |
| DE19845376C5 (de) * | 1998-07-08 | 2010-05-20 | Widia Gmbh | Hartmetall- oder Cermet-Körper |
| JP5559575B2 (ja) | 2009-03-10 | 2014-07-23 | 株式会社タンガロイ | サーメットおよび被覆サーメット |
| JPWO2010150335A1 (ja) | 2009-06-22 | 2012-12-06 | 株式会社タンガロイ | 被覆立方晶窒化硼素焼結体工具 |
| EP2450136A1 (en) * | 2009-06-30 | 2012-05-09 | Tungaloy Corporation | Cermet and coated cermet |
| US8999531B2 (en) | 2010-04-16 | 2015-04-07 | Tungaloy Corporation | Coated CBN sintered body |
| JP5392408B2 (ja) | 2010-07-06 | 2014-01-22 | 株式会社タンガロイ | 被覆ｃＢＮ焼結体工具 |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP3345686A patent/JPH0698540B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62193731A (ja) | 1987-08-25 |
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