JPH09300108A - 耐摩耗性のすぐれた炭窒化物系サーメット製切削工具 - Google Patents

耐摩耗性のすぐれた炭窒化物系サーメット製切削工具

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JPH09300108A
JPH09300108A JP12563196A JP12563196A JPH09300108A JP H09300108 A JPH09300108 A JP H09300108A JP 12563196 A JP12563196 A JP 12563196A JP 12563196 A JP12563196 A JP 12563196A JP H09300108 A JPH09300108 A JP H09300108A
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JP
Japan
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cermet
carbonic
phase
cutting tool
temperature
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JP12563196A
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Inventor
Hidemitsu Takaoka
秀充 高岡
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性のすぐれた炭窒化物系サーメット製
切削工具を提供する。 【解決手段】 炭窒化物系サーメット製切削工具が、分
散相を形成する単一相構造の炭窒化チタン:2〜20
%、連続結合相を形成するCo−Ni系合金:5〜20
%、分散相を形成する単一相構造のTiとWとM(ただ
しMはZr、V、Nb、およびTaのうちの1種以上を
示す)の複合炭窒化物固溶体および不可避不純物:残
り、からなる組成(以上、容量%)、並びに前記複合炭
窒化物固溶体の焼結時における成長過程で前記複合炭窒
化物固溶体内に相対的に微粒の前記炭窒化チタンの一部
が取り込まれた組織を有する炭窒化物系サーメットで構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、すぐれた耐摩耗
性を有し、例えば鋼などの切削ですぐれた切削性能を長
期に亘って発揮する炭窒化物系サーメット製切削工具
(以下、サーメット工具という)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば、特開平2−190438
号公報に記載されるように、鋼などの切削加工に用いら
れるサーメット工具として、容量%(以下、%は容量%
を示す)で、分散相を形成する単一相構造の炭窒化チタ
ン(以下、TiCNで示す):2〜20%、連続結合相
を形成するCo−Ni系合金:5〜30%、分散相を形
成する単一相構造のTiと、Wと、M(ただしMはZ
r、V、Nb、およびTaのうちの1種以上を示す)の
複合炭窒化物固溶体[以下、(Ti,W,M)CNで示
す]および不可避不純物:残り、からなる組成、並びに
図2に組織模式図で例示される通り、上記Co−Ni系
合金3が連続結合相を形成し、上記(Ti,W,M)C
N1、および相対的に微粒のTiCN2が分散相を形成
する組織を有する炭窒化物系サーメット(以下、サーメ
ットと云う)で構成されたサーメット工具が知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
のFA化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴い、切削工具にはより一層の長寿命化が求
められているが、上記の従来サーメットは、これを例え
ば鋼の切削に用いた場合、十分満足な耐摩耗性を具備す
るものでないため、摩耗進行が速く、比較的短時間で使
用寿命に至るのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述ような観点から、上記の従来サーメット工具に着目
し、これの耐摩耗性向上をはかるべく研究をおこなった
結果、上記の従来サーメット工具の製造に際しては、圧
粉体の焼結が、通常の条件、すなわち、(a) 室温か
ら(液相出現温度−20℃)の温度までを、0.1〜
0.5Toorの真空雰囲気中で昇温し、(b) 昇温
後、5〜15Toorの窒素雰囲気にかえて1400〜
1520℃の範囲内の所定の焼結温度迄昇温し、(c)
引続いて同じ窒素雰囲気中で前記焼結温度に所定時間
保持後炉冷、の条件で行われるが、この焼結を、(1)
室温から1200℃までを0.1〜0.5Torrの
真空雰囲気中で昇温し、(2) 昇温後、雰囲気を、1
0〜20Torrの窒素雰囲気にかえて1200〜14
00℃の範囲内の所定の温度まで昇温し、(3) 引続
いて再び0.1〜0.5Torrの真空雰囲気にして1
420〜1560℃の範囲内の所定の焼結温度迄昇温
し、(4) ついで、雰囲気を、1〜20Torrの水
素とメタンの混合ガス(メタン含有割合:1〜15%)
に変えて、上記焼結温度に所定時間保持後炉冷、以上
(1)〜(4)の条件で行うと、特に上記焼結温度への
上記(2)の昇温過程、すなわち、上記窒素雰囲気での
昇温と、前記混合ガス雰囲気での焼結温度に所定時間保
持によって(Ti,W,M)CNに成長が起こり、この
成長過程で相対的に微粒のTiCNが前記(Ti,W,
M)CN内に取り込まれ、このように前記TiCNを内
部に取り込んで成長した前記(Ti,W,M)CNには
内部歪みが残留するようになり、この場合所望の内部歪
みを残留させるためには、前記焼結条件を調整すること
によって前記TiCNに占める割合で10%以上のTi
CNが取り込まれるのが望ましく、さらに望ましくはT
iCNの30%以上が取り込まれるのがよく、この結果
焼結後のサーメットは、図1に組織模式図で例示される
ように、(Ti,W,M)CNの焼結時における成長過
程で前記(Ti,W,M)CN1内に相対的に微粒のT
iCN2の一部が取り込まれた組織をもつようになるこ
とから、このサーメットで構成されたサーメット工具
は、これを例えば鋼の切削に用いた場合、内部歪みが残
留する上記(Ti,W,M)CNの作用によってすぐれ
た耐摩耗性を長期に亘って発揮するようになるという研
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、分散相を形成する単一相構造の
TiCN:2〜20%、連続結合相を形成するCo−N
i系合金:5〜20%、分散相を形成する単一相構造の
(Ti,W,M)CNおよび不可避不純物:残り、から
なる組成、並びに上記(Ti,W,M)CNの焼結時に
おける成長過程で前記(Ti,W,M)CN内に相対的
に微粒の上記TiCNの一部が取り込まれた組織を有す
るサーメットで構成されたサーメット工具に特徴を有す
るものである。
【0006】なお、この発明のサーメット工具を構成す
るサーメットの構成成分である(Ti,W,M)CN
は、これの金属成分であるTiとWとMの含有割合が、
これら金属成分に占める割合(原子%)で、 W:5〜25%、 M:6〜30%、 Ti:残り、 を満足した場合に、焼結時の成長が促進され、相対的に
微粒のTiCNの取り込みが活発に行われることから、
内部歪みの残留が大きなものとなる。
【0007】また、この発明のサーメット工具を構成す
るサーメットにおいて、TiCNは、工具の耐塑性変形
性を向上させる作用をもつが、その割合が2%未満では
所望の耐塑性変形性向上効果が得られず、一方その割合
が20%を超えると靭性が低下し、切刃に欠損やチッピ
ングが発生し易くなることから、その含有割合を2〜2
0%、望ましくは2〜12%と定めたものであり、さら
にCo−Ni系合金は、焼結性を向上させ、もって工具
の強度および靭性を向上させる作用をもつが、その割合
が5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
その割合が20%を超えると、(Ti,W,M)CNの
成長が抑制され、残留する内部歪みが不十分となって所
望の耐摩耗性向上効果が得られなくなることから、その
含有割合を5〜20%、望ましくは7〜12%としたの
である。
【0008】
【発明の実施の形態】つぎにこの発明のサーメット工具
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
し、かつ重量比で(以下、同じ)、TiC/TiN/W
C/NbC=32.5/32.5/20/15の組成を
有する(Ti,W,Nb)CN粉末(以下、固溶体A粉
末という)、TiC/TiN/TaC/WC=29/2
9/24/18の組成を有する(Ti,Ta,W)CN
粉末(以下、固溶体B粉末と云う)、TiC/TiN/
WC/VC=35/35/21/9の組成を有する(T
i,W,V)CN粉末(以下、固溶体C粉末という)、
TiC/TiN/WC/ZrC=36/36/20/8
の組成を有する(Ti,W,Zr)CN粉末(以下、固
溶体D粉末という)、さらにTiCN粉末、TiN粉
末、NbC粉末、TaC粉末、WC粉末、ZrC粉末、
VC粉末、Co粉末、およびNi粉末を用意し、これら
原料粉末を表1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A〜Tをプレス成形した。
【0009】ついで、圧粉体A〜Tを、以下の条件、す
なわち、(a) 室温から1200℃までを0.5To
rrの真空雰囲気中で昇温し、(b) 1200℃に昇
温後、15Torrの窒素雰囲気にかえて1400℃ま
で昇温し、(c) 再び0.5Torrの真空雰囲気に
かえて、1420〜1560℃の範囲内の所定の焼結温
度に昇温し、(d) 引続いて、雰囲気を5Torrの
メタンと水素の混合ガス(メタン:水素=1:10)と
して、上記焼結温度に1時間保持後炉冷、の条件で焼結
することによりいずれもSNMG432の規格に則した
スローアウエイチップ形状をもった本発明サーメット工
具1〜20を製造した。
【0010】また、上記圧粉体A〜Tを、以下の条件、
すなわち、(a) 室温から1350℃までを0.2T
orrの真空雰囲気中で昇温し、(b) 1350℃に
昇温後、10Torrの窒素雰囲気にかえて1400〜
1520℃の範囲内の所定の焼結温度に昇温し、この焼
結温度に1時間保持後炉冷、の条件で焼結することによ
り同一の形状をもった従来サーメット工具1〜20をそ
れぞれ製造した。
【0011】この結果得られた各種のサーメット工具に
ついて、これを構成するサーメットの組織をオージェ電
子分光分析装置および画像処理解析装置を用いて観察
し、構成相の含有割合を測定した。また、図1,2に走
査型電子顕微鏡を用いて組織観察(4000倍)した結
果を模式図で示した。なお、図1が本発明サーメット工
具14、そして図2が従来サーメット工具12の組織模
式図である。さらに、上記の各種サーメット工具につい
て、 被削材:JIS−SNCM439(硬さ:HB270)
の丸棒、 切削速度:280m/min.、 切り込み:1.5mm、 送り:0.2mm/rev.、 切削時間:10min.、 の条件での鋼の乾式連続切削試験を行い、切刃の逃げ面
摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表2、3に示し
た。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】
【表3】
【0015】
【発明の効果】本発明サーメット工具1〜20は、いず
れも図1に例示される組織、すなわち、(Ti,W,
M)CNの内部に相対的に微粒のTiCNの一部が取り
込まれた組織をもつことによって前記(Ti,W,M)
CNに内部歪みが残留するようになり、一方従来サーメ
ット工具1〜20は、いずれも図2に例示される組織、
すなわち、(Ti,W,M)CNにはTiCNが取り込
まれず、前記TiCNは連続結合相内に独自に分散した
組織を示し、この組織の相異によって表2、3に示され
る通り、本発明サーメット工具1〜20は、鋼の切削で
従来サーメット工具1〜20に比して一段とすぐれた耐
摩耗性を示すようになることが明らかである。上述のよ
うに、この発明のサーメット工具は、実用に際して、す
ぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するので、切削加工
のFA化および省力化に十分満足に対応することができ
るのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明サーメット工具14を構成するサーメッ
トの組織模式図である。
【図2】従来サーメット工具12を構成するサーメット
の組織模式図である。
【符号の説明】
1 (Ti,W,M)CN 2 TiCN 3 Co−Ni系合金

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分散相を形成する単一相構造の炭窒化チ
    タン:2〜20%、 連続結合相を形成するCo−Ni系合金:5〜20%、 分散相を形成する単一相構造のTiと、Wと、M(ただ
    しMはZr、V、Nb、およびTaのうちの1種以上を
    示す)の複合炭窒化物固溶体および不可避不純物:残
    り、からなる組成(以上、容量%)、並びに上記複合炭
    窒化物固溶体の焼結時における成長過程で前記複合炭窒
    化物固溶体内に相対的に微粒の上記炭窒化チタンの一部
    が取り込まれた組織、を有することを特徴とする耐摩耗
    性のすぐれた炭窒化物系サーメット製切削工具。
JP12563196A 1996-05-21 1996-05-21 耐摩耗性のすぐれた炭窒化物系サーメット製切削工具 Pending JPH09300108A (ja)

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JP12563196A JPH09300108A (ja) 1996-05-21 1996-05-21 耐摩耗性のすぐれた炭窒化物系サーメット製切削工具

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JP (1) JPH09300108A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000328169A (ja) * 1999-05-03 2000-11-28 Sandvik Ab チタン基炭窒化物合金
JP2000336450A (ja) * 1999-05-03 2000-12-05 Sandvik Ab チタン基炭窒化物合金
US6387552B1 (en) 1999-09-21 2002-05-14 Hitachi Tool Engineering, Ltd. TiCN-based cermet

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JP2000336450A (ja) * 1999-05-03 2000-12-05 Sandvik Ab チタン基炭窒化物合金
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020604