JPH07224346A - 靭性のすぐれた炭窒化チタン系サーメット - Google Patents

靭性のすぐれた炭窒化チタン系サーメット

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JPH07224346A
JPH07224346A JP3785994A JP3785994A JPH07224346A JP H07224346 A JPH07224346 A JP H07224346A JP 3785994 A JP3785994 A JP 3785994A JP 3785994 A JP3785994 A JP 3785994A JP H07224346 A JPH07224346 A JP H07224346A
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JP
Japan
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phase
hard phase
cermet
carbon nitride
toughness
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JP3785994A
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English (en)
Inventor
Kiyohiro Teruuchi
清弘 照内
Takashi Fujisawa
隆史 藤澤
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 靭性のすぐれたTiCN系サーメットを提供する。 【構成】 TiCN系サーメットが、Co、またはCo
とNiを主成分とする結合相:5〜30重量%、中心部
がTiCN相で構成され、周辺部が組成式:(Ti,
W)CN、(Ti,W,Mo)CN、(Ti,W,M)
CN、または(Ti,W,Mo,M)CN(ただしMは
Ta,Nb,V,Cr、およびZrのうちの1種または
2種以上)で表わされる複合金属炭窒化物で構成された
有芯硬質相を主体とする硬質相と不可避不純物:残り、
からなる組成を有すると共に、前記有芯硬質相の主体
が、中心部のTiCN相が丸みをもった塊状形状を有
し、かつ前記中心部が1.4以下のアスペクト比を有す
る有芯硬質相で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた靭性を有
し、いずれも高靭性が要求される鋼の高速切削用切削工
具や各種耐摩工具などとして用いた場合にすぐれた性能
を発揮する炭窒化チタン(以下、TiCNで示す)系サ
ーメットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、Co、またはCoとNi
を主成分とする結合相:5〜30重量%、中心部がTi
CN相で構成され、周辺部が組成式:(Ti,M)CN
(ただしMは周期律表の4a,5a、および6a族金属
のうちの1種または2種以上)で表わされる複合金属炭
窒化物で構成された有芯硬質相を主体(通常約70面積
%以上)とする硬質相と不可避不純物:残り、からなる
組成をもったTiCN系サーメットが知られており、ま
たこれらTiCN系サーメットが切削工具や耐摩工具な
どとして用いられていることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種機械
装置の高性能化および省力化はめざましく、例えば切削
加工分野においても切削速度が高速化の傾向にあり、か
つFA化およびCIM化と合まって、高速切削で長い使
用寿命を示す切削工具が望まれているが、上記の従来T
iCN系サーメットにおいては、特に靭性が十分でない
ために、これらの高速切削、例えば鋼の高速断続切削で
は切刃にチッピング(微小欠け)や欠けなどが発生し易
く、満足な対応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、靭性のすぐれたTiCN系サー
メットを開発すべく、特に上記の従来TiCN系サーメ
ットに着目し、研究を行なった結果、 (1) 上記従来TiCNサーメットが十分な靭性を示
さないのは、図2に走査型電子顕微鏡による組織写真で
示されるように、有芯硬質相における中心部のTiCN
相の形状、すなわち、有芯硬質相に占める割合で80面
積%以上が角ばった多辺形を有することに原因があるこ
と。 (2) 酸化チタン粉末に、カーボン・ブラックを配合
し、混合し、これより粉末成形体を形成し、この粉末成
形体を、大気圧以下の窒素雰囲気中、1500〜200
0℃の温度に所定時間保持の条件で還元炭窒化処理する
ことにより製造したTiCN粉末を、TiCN系サーメ
ットの製造に際して原料粉末として用いると、このTi
CN粉末が焼結後核になって形成される有芯硬質相の中
心部は、図1に同じく走査型電子顕微鏡による組織写真
で示されるように、有芯硬質相に占める割合で80面積
%以上が丸みをもった塊状形状を呈すると共に、1.4
以下のアスペクト比をもつようになること。 (3) TiCN系サーメットにおける有芯硬質相の主
体、すなわち有芯硬質相に占める割合で80面積%以
上、望ましくは90面積%以上が、上記の中心部のTi
CN相が丸みをもった塊状形状を有すると共に、1.4
以下のアスペクト比をもった有芯硬質相で構成される
と、この結果のTiCN系サーメットは著しくすぐれた
靭性をもつようになること。 (4) 上記の1.4以下のアスペクト比をもち、かつ
丸みをもった塊状形状の有芯硬質相中心部の形成は、組
成式:(Ti,M)CNで表わされる複合金属炭窒化物
で構成された同周辺部を、組成式:(Ti,W)CN、
(Ti,W,Mo)CN、(Ti,W,M)CN、およ
び(Ti,W,Mo,M)CN(ただしMはTa,N
b,V,Cr、およびZrのうちの1種または2種以
上)で表わされる複合金属炭窒化物のうちのいずれかで
構成することにより確実なものになること。 以上(1)〜(4)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、Co、またはCoとNiを主成
分とする結合相:5〜30重量%、中心部がTiCN相
で構成され、周辺部が組成式:(Ti,W)CN、(T
i,W,Mo)CN、(Ti,W,M)CN、または
(Ti,W,Mo,M)CN(ただしMはTa,Nb,
V,Cr、およびZrのうちの1種または2種以上)で
表わされる複合金属炭窒化物で構成された有芯硬質相を
主体、すなわち硬質相に占める割合で70面積%以上と
する硬質相と不可避不純物:残り、からなる組成を有す
ると共に、前記有芯硬質相の主体、望ましくは有芯硬質
相に占める割合で80面積%以上、さらに望ましくは同
90面積%以上を、中心部のTiCN相が丸みをもった
塊状形状を有し、かつ前記中心部が1.4以下のアスペ
クト比を有する有芯硬質相で構成してなる、靭性のすぐ
れたTiCN系サーメットに特徴を有するものである。
【0006】この発明のTiCN系サーメットにおい
て、結合相の割合を5〜30重量%としたのは、その割
合が5重量%未満ではサーメットに所定の強度を確保す
ることができず、一方その含有量が30重量%を越える
と耐摩耗性が低下するようになるという理由からであ
る。また、この発明のTiCN系サーメットの硬質相を
構成する有芯硬質相における中心部が丸みのある塊状形
状にして1.4以下のアスペクト比を有する有芯硬質相
は、酸化チタン粉から還元炭窒化処理により得られたT
iCN粉末を原料粉末として用い、かつ前記有芯硬質相
の周辺部を、TiとW、TiとWとMo、TiとWと
M、およびTiとWとMoとMの炭窒化物のうちのいず
れかで構成することにより形成されるものであり、した
がってこれらの条件のうちのいずれの条件も満足しない
と、形成される有芯硬質相の中心部は角ばった多辺形に
なってしまうものであり、靭性の著しい向上効果は得ら
れないのである。なお、上記アスペクト比:1.4は、
実測結果にもとづいて定めた上限値であって、有芯硬質
相における中心部が丸みをもった塊状形状のものは、前
記中心部がすべて1.4以下のアスペクト比をもつとい
うことである。
【0007】
【実施例】つぎに、この発明のTiCN系サーメットを
実施例により具体的に説明する。まず、平均粒径:0.
5μmのTiO2 粉末に同0.2μmのカーボンブラッ
クを、重量比で70:30の割合で配合し、ボールミル
で48時間乾式混合した後、1ton /cm2 の圧力で粉末
成形体とし、これにN2 分圧:450torrのN2雰囲気
中、温度:1750℃に12時間保持の条件で還元炭窒
化処理を施し、処理後軽い粉砕を加えることにより1.
2μmの平均粒径を有するTiCN粉末を製造した。
【0008】この結果得られたTiCN粉末と、別途用
意したいずれも0.5〜2μmの範囲内の所定の平均粒
径を有するWC粉末、Mo2 C粉末、TaC粉末、Nb
C粉末、VC粉末、Cr3 2 粉末、およびZrCN粉
末を原料粉末として用い、これら原料粉末を表1,2に
示される配合組成に配合し、ボールミルにて72時間湿
式混合し、乾燥した後、1.5ton /cm2 の圧力で圧粉
体にプレス成形し、ついでこの圧粉体を、常温から11
00℃までの昇温過程を10-2torrのN2 雰囲気とし、
1100℃から1420〜1500℃の範囲内の所定の
焼結温度までの昇温過程、前記焼結温度に1時間保持の
保持過程、および焼結温度保持終了から常温までの冷却
過程を10torrのN2 雰囲気とした条件で焼結すること
により、SNMG432の規格に則したスローアウェイ
チップ形状並びに破壊靭性値測定用試片形状をもった本
発明TiCN系サーメット(以下、本発明サーメットと
いう)1〜16および比較TiCN系サーメット(以
下、比較サーメットという)1〜4をそれぞれ製造し
た。なお、比較サーメット1〜4は、硬質相における有
芯硬質相の周辺部がWを含有しない複合金属炭窒化物で
形成されたものである。
【0009】ついで、この結果得られた本発明サーメッ
ト1〜16および比較サーメット1〜4について、走査
型オージエ電子分光分析装置および走査型電子顕微鏡に
よる組織写真を用いての画像解析にて、結合相の含有
量、有芯硬質相の中心部と周辺部の組成、並びに有芯硬
質相の硬質相に占める割合、中心部のアスペクト比が
1.4以下の丸みをもった塊状形状の有芯硬質相および
中心部が角ばった多角形の有芯硬質相の有芯硬質相に占
める割合をそれぞれ測定した。また、靭性を評価する目
的で破壊靭性値を測定した。これらの測定結果を表3,
4に示した。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】また、図1には本発明サーメット8、図2
には比較サーメット4の走査型電子顕微鏡による組織写
真(4000倍)を示した。
【0015】さらに、上記本発明サーメット1〜16お
よび比較サーメット1〜4を切削工具として用い、被削
材:SNCM439(硬さ:HB 270)の長さ方向等
間隔3本縦溝入り丸棒、切削速度:200m/min.、送
り:0.3mm/rev.、切込み:1.5mm、切削時間:5
分、の条件で鋼の乾式高速断続切削試験を行ない、切刃
の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果も表3,
4に示した。
【0016】
【発明の効果】表1〜4および図1,2に示される結果
から、本発明サーメット1〜16は、硬質相の主体が有
芯硬質相で構成され、かつ前記有芯硬質相の主体が、中
心部がアスペクト比で1.4以下の丸みをもった塊状形
状を有する有芯硬質相で構成されているので、いずれも
すぐれた靭性を有し、かつ高靭性が要求される鋼の乾式
高速断続切断でもすぐれた耐欠損性を示し、切刃に欠け
やチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を示すこと
が明らかであり、一方比較サーメット1〜4に見られる
ように、これらは有芯硬質相の主体が、中心部が角ばっ
た多角形の有芯硬質相で構成されており、この結果上記
の乾式高速断続切削では切刃に欠けやチッピングが発生
し、比較的短時間で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系サーメット
は、きわめてすぐれた靭性を有し、かつ硬質相を構成す
る中心部がTiCN相からなる有芯硬質相によってすぐ
れた耐摩耗性も具備するので、高靭性と高耐摩耗性が要
求される切削工具や各種耐摩工具などとして用いた場合
にすぐれた性能を著しく長期に亘って発揮するのであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明サーメット8の走査型電子顕微鏡による
組織写真(倍率:4000倍)である。
【図2】比較サーメット4の走査型電子顕微鏡による組
織写真(倍率:4000倍)である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Co、またはCoとNiを主成分とする
    結合相:5〜30重量%、中心部が炭窒化チタン相で構
    成され、周辺部が組成式:(Ti,W)CN、(Ti,
    W,Mo)CN、(Ti,W,M)CN、または(T
    i,W,Mo,M)CN(ただしMはTa,Nb,V,
    Cr、およびZrのうちの1種または2種以上)で表わ
    される複合金属炭窒化物相で構成された有芯硬質相を主
    体とする硬質相と不可避不純物:残り、からなる組成を
    有すると共に、前記有芯硬質相の主体を、中心部の炭窒
    化チタン相が丸みをもった塊状形状を有し、かつ前記中
    心部が1.4以下のアスペクト比を有する有芯硬質相で
    構成したことを特徴とする靭性のすぐれた炭窒化チタン
    系サーメット。
JP3785994A 1994-02-10 1994-02-10 靭性のすぐれた炭窒化チタン系サーメット Pending JPH07224346A (ja)

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020611