JPH093585A - 硬質ロール材切削用超硬合金および被覆超硬合金 - Google Patents
硬質ロール材切削用超硬合金および被覆超硬合金Info
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- JPH093585A JPH093585A JP17953695A JP17953695A JPH093585A JP H093585 A JPH093585 A JP H093585A JP 17953695 A JP17953695 A JP 17953695A JP 17953695 A JP17953695 A JP 17953695A JP H093585 A JPH093585 A JP H093585A
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- hard
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 結合相Ｃｏを極力少なくさせたにも拘らず、
板状晶ＷＣを多量に含有させることにより、従来の超硬
合金に対比して、靱性を大幅に改善させ、かつ硬さも向
上させて、結果として切削時における耐摩耗性、耐チッ
ピング性、耐欠損性に優れた硬質ロ−ル材切削用超硬合
金および被覆超硬合金の提供を目的とするものである。 【構成】 Ｃｏを主成分とする金属または合金の結合相
を２〜７重量％と、残りが炭化タングステンの硬質相、
または炭化タングステンに周期律表の４ａ，５ａ，６ａ
族元素の炭化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の
中の１種以上でなる立方晶系化合物を３０重量％以下含
有する硬質相と不可避不純物からなる超硬合金におい
て、該超硬合金の断面組織における該炭化タングステン
は、該炭化タングステンの全体量に対して、アスペクト
比が３〜２０の板状晶炭化タングステンを３０体積％以
上含有していることを特徴とする硬質ロ−ル材切削用超
硬合金。
板状晶ＷＣを多量に含有させることにより、従来の超硬
合金に対比して、靱性を大幅に改善させ、かつ硬さも向
上させて、結果として切削時における耐摩耗性、耐チッ
ピング性、耐欠損性に優れた硬質ロ−ル材切削用超硬合
金および被覆超硬合金の提供を目的とするものである。 【構成】 Ｃｏを主成分とする金属または合金の結合相
を２〜７重量％と、残りが炭化タングステンの硬質相、
または炭化タングステンに周期律表の４ａ，５ａ，６ａ
族元素の炭化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の
中の１種以上でなる立方晶系化合物を３０重量％以下含
有する硬質相と不可避不純物からなる超硬合金におい
て、該超硬合金の断面組織における該炭化タングステン
は、該炭化タングステンの全体量に対して、アスペクト
比が３〜２０の板状晶炭化タングステンを３０体積％以
上含有していることを特徴とする硬質ロ−ル材切削用超
硬合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高硬度と高靱性を兼備
した硬質ロ−ル材切削用超硬合金および被覆超硬合金に
関し、特にチルドロ−ル，グレインロ−ルなど圧延用硬
質ロ−ル材を切削するための硬質ロ−ル材切削用超硬合
金および被覆超硬合金に関するものである。
した硬質ロ−ル材切削用超硬合金および被覆超硬合金に
関し、特にチルドロ−ル，グレインロ−ルなど圧延用硬
質ロ−ル材を切削するための硬質ロ−ル材切削用超硬合
金および被覆超硬合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】硬質ロ−ル材切削用超硬合金は、高硬度
であることと同時に、高靭性であることを求められてい
る。従来、超硬合金の硬さを向上させるには、硬質相で
ある炭化タングステン（以下、「ＷＣ」と記す）の粒子
を微細にするか、結合相であるＣｏ量を減少させる方法
が取られている。しかし、ＷＣを微細化すれば硬さは増
すものの、靱性が低下し、チッピングによる異常摩耗を
誘起し易くなるという問題がある。一方、Ｃｏ量を減少
させても硬さは上昇するものの、靱性が低下し、さらに
は焼結し難くなり、巣孔増大による硬さと強度の低下を
引き起こし、耐摩耗性が著しく劣化するという問題があ
る。
であることと同時に、高靭性であることを求められてい
る。従来、超硬合金の硬さを向上させるには、硬質相で
ある炭化タングステン（以下、「ＷＣ」と記す）の粒子
を微細にするか、結合相であるＣｏ量を減少させる方法
が取られている。しかし、ＷＣを微細化すれば硬さは増
すものの、靱性が低下し、チッピングによる異常摩耗を
誘起し易くなるという問題がある。一方、Ｃｏ量を減少
させても硬さは上昇するものの、靱性が低下し、さらに
は焼結し難くなり、巣孔増大による硬さと強度の低下を
引き起こし、耐摩耗性が著しく劣化するという問題があ
る。
【０００３】これらの問題を改善しようとして提案され
ている代表的なものの内、切削工具用としては、特開平
１−１９１７６０号公報があり、一方、板状晶ＷＣに関
連するものとしては、特公昭４７−２３０４９号公報，
特公昭４７−２３０５０号公報，特開昭５７−３４００
８号公報，特開平２−４７２３９号公報，特開平２−５
１４０８号公報，特開平２−１３８４３４号公報，特開
平２−２７４８２７号公報および特開平５−３３９６５
９号公報がある。
ている代表的なものの内、切削工具用としては、特開平
１−１９１７６０号公報があり、一方、板状晶ＷＣに関
連するものとしては、特公昭４７−２３０４９号公報，
特公昭４７−２３０５０号公報，特開昭５７−３４００
８号公報，特開平２−４７２３９号公報，特開平２−５
１４０８号公報，特開平２−１３８４３４号公報，特開
平２−２７４８２７号公報および特開平５−３３９６５
９号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】切削工具用超硬合金の
先行技術としての、特開平１−１９１７６０号公報に
は、Ｃｏの結合相を２〜５．５ｗｔ％と、残りが平均粒
径０．３〜１．２μｍでなるＷＣの硬質相、またはＴ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ，ＶおよびＣｒの炭化物のうちの１種以
上を０．２〜２ｗｔ％と平均粒径０．３〜１．２μｍで
なるＷＣとからなる硬質相で構成されたＴｉ合金切削用
ＷＣ基超硬合金製切削工具について開示されている。同
公報のＴｉ合金切削用ＷＣ基超硬合金製切削工具は、難
削材であるＴｉ合金を切削する場合に切れ刃の摩耗が大
きく、短時間で寿命に至るという問題を、結合相である
Ｃｏの含有量を少なくし、かつ硬質相であるＷＣの平均
粒径を小さくすることで解決したものである。しかし、
これを表面部のみ高硬質にしてあるロ−ル材の切削工具
として実用すると、被削材の硬質なことと、さらには被
削材の表面におけるミクロ的特性や材質の変動から切削
工具の切れ刃が破損またはチッピングを起こし易いとい
う問題がある。
先行技術としての、特開平１−１９１７６０号公報に
は、Ｃｏの結合相を２〜５．５ｗｔ％と、残りが平均粒
径０．３〜１．２μｍでなるＷＣの硬質相、またはＴ
ｉ，Ｔａ，Ｎｂ，ＶおよびＣｒの炭化物のうちの１種以
上を０．２〜２ｗｔ％と平均粒径０．３〜１．２μｍで
なるＷＣとからなる硬質相で構成されたＴｉ合金切削用
ＷＣ基超硬合金製切削工具について開示されている。同
公報のＴｉ合金切削用ＷＣ基超硬合金製切削工具は、難
削材であるＴｉ合金を切削する場合に切れ刃の摩耗が大
きく、短時間で寿命に至るという問題を、結合相である
Ｃｏの含有量を少なくし、かつ硬質相であるＷＣの平均
粒径を小さくすることで解決したものである。しかし、
これを表面部のみ高硬質にしてあるロ−ル材の切削工具
として実用すると、被削材の硬質なことと、さらには被
削材の表面におけるミクロ的特性や材質の変動から切削
工具の切れ刃が破損またはチッピングを起こし易いとい
う問題がある。
【０００５】また、板状晶ＷＣに関する先行技術として
の、特公昭４７−２３０４９号公報，特公昭４７−２３
０５０号公報，特開昭５７−３４００８号公報，特開平
２−４７２３９号公報，特開平２−５１４０８号公報，
特開平２−１３８４３４号公報，特開平２−２７４８２
７号公報および特開平５−３３９６５９号公報には、板
状晶ＷＣの製造方法、板状晶ＷＣを含有した超硬合金、
およびその超硬合金の製造方法について開示されてい
る。これら板状晶ＷＣに関連する公報に開示されている
ものは、板状晶ＷＣの生成量が少なく、それをそのまま
超硬合金に応用したとしても上述の特開平１−１９１７
６０号公報に開示されている従来の超硬合金の特性とそ
れほど変りがないこと、また超硬合金自体に含有してい
る場合には板状晶ＷＣの含有量が少ないことから、高硬
質なロ−ルを切削するための切削工具として用いると切
れ刃が破損またはチッピングを起こし易いという問題が
ある。
の、特公昭４７−２３０４９号公報，特公昭４７−２３
０５０号公報，特開昭５７−３４００８号公報，特開平
２−４７２３９号公報，特開平２−５１４０８号公報，
特開平２−１３８４３４号公報，特開平２−２７４８２
７号公報および特開平５−３３９６５９号公報には、板
状晶ＷＣの製造方法、板状晶ＷＣを含有した超硬合金、
およびその超硬合金の製造方法について開示されてい
る。これら板状晶ＷＣに関連する公報に開示されている
ものは、板状晶ＷＣの生成量が少なく、それをそのまま
超硬合金に応用したとしても上述の特開平１−１９１７
６０号公報に開示されている従来の超硬合金の特性とそ
れほど変りがないこと、また超硬合金自体に含有してい
る場合には板状晶ＷＣの含有量が少ないことから、高硬
質なロ−ルを切削するための切削工具として用いると切
れ刃が破損またはチッピングを起こし易いという問題が
ある。
【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決した
もので、具体的には、結合相Ｃｏを極力少なくさせたに
も拘らず、板状晶ＷＣを多量に含有させることにより、
従来の超硬合金に対比して、靱性を大幅に改善させ、か
つ硬さも向上させて、結果として切削時における耐摩耗
性、耐チッピング性、耐欠損性に優れた硬質ロール材切
削用超硬合金および被覆超硬合金の提供を目的とするも
のである。
もので、具体的には、結合相Ｃｏを極力少なくさせたに
も拘らず、板状晶ＷＣを多量に含有させることにより、
従来の超硬合金に対比して、靱性を大幅に改善させ、か
つ硬さも向上させて、結果として切削時における耐摩耗
性、耐チッピング性、耐欠損性に優れた硬質ロール材切
削用超硬合金および被覆超硬合金の提供を目的とするも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、硬質ロ−
ル材切削用超硬合金について、長年に亘り、硬さと靱性
を同時に向上させることによる工具寿命の延長を検討し
ていた所、板状晶ＷＣを多量に含有させるとその目的が
達成されること、結合相Ｃｏ量を最適化するとさらに寿
命延長が可能であると言う知見を得て、本発明を完成す
るに至ったものである。
ル材切削用超硬合金について、長年に亘り、硬さと靱性
を同時に向上させることによる工具寿命の延長を検討し
ていた所、板状晶ＷＣを多量に含有させるとその目的が
達成されること、結合相Ｃｏ量を最適化するとさらに寿
命延長が可能であると言う知見を得て、本発明を完成す
るに至ったものである。
【０００８】本発明の硬質ロ−ル材切削用超硬合金は、
Ｃｏを主成分とする金属または合金の結合相を２〜７重
量％と、残りが炭化タングステンの硬質相、または炭化
タングステンに周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭
化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の１種以
上でなる立方晶系化合物を３０重量％以下含有する硬質
相と不可避不純物からなる超硬合金であって、該超硬合
金の断面組織における該炭化タングステンは、該炭化タ
ングステンの全体量に対して、アスペクト比が３〜２０
の板状晶炭化タングステンを３０体積％以上含有してい
ることを特徴とするものである。
Ｃｏを主成分とする金属または合金の結合相を２〜７重
量％と、残りが炭化タングステンの硬質相、または炭化
タングステンに周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭
化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の１種以
上でなる立方晶系化合物を３０重量％以下含有する硬質
相と不可避不純物からなる超硬合金であって、該超硬合
金の断面組織における該炭化タングステンは、該炭化タ
ングステンの全体量に対して、アスペクト比が３〜２０
の板状晶炭化タングステンを３０体積％以上含有してい
ることを特徴とするものである。
【０００９】本発明の超硬合金における結合相は、具体
的には、例えばＣｏの金属のみでなる場合、結合相に対
して５０重量％以上がＣｏでなり、残りがＮｉ，Ｃｒ，
Ｗの中の１種以上が固溶した合金でなる場合を挙げるこ
とができる。特に、Ｃｒは、焼結時のＷＣ粒成長を抑制
して硬さを保持し、かつ結合相の硬さ，靱性，耐腐食性
を改善するので好ましい。この結合相量は、超硬合金全
体に対して２重量％未満になると靱性が低下し、また焼
結困難となって巣孔が発生するために硬さ，強度が低下
して、硬質ロール材切削時のチッピング摩耗や欠損を増
大させ、逆に７重量％を超え多くなると硬さが低下して
耐摩耗性が劣化するために、２〜７重量％と定めたもの
である。これらの内、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗの中の１種以上が
２０重量％以下と、残りがＣｏからなる固溶合金でなる
結合相でなること、かつ超硬合金に対する結合相量が
３．５〜６．５重量％であることが好ましく、特に結合
相量が４〜６重量％でなることが好ましい。
的には、例えばＣｏの金属のみでなる場合、結合相に対
して５０重量％以上がＣｏでなり、残りがＮｉ，Ｃｒ，
Ｗの中の１種以上が固溶した合金でなる場合を挙げるこ
とができる。特に、Ｃｒは、焼結時のＷＣ粒成長を抑制
して硬さを保持し、かつ結合相の硬さ，靱性，耐腐食性
を改善するので好ましい。この結合相量は、超硬合金全
体に対して２重量％未満になると靱性が低下し、また焼
結困難となって巣孔が発生するために硬さ，強度が低下
して、硬質ロール材切削時のチッピング摩耗や欠損を増
大させ、逆に７重量％を超え多くなると硬さが低下して
耐摩耗性が劣化するために、２〜７重量％と定めたもの
である。これらの内、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗの中の１種以上が
２０重量％以下と、残りがＣｏからなる固溶合金でなる
結合相でなること、かつ超硬合金に対する結合相量が
３．５〜６．５重量％であることが好ましく、特に結合
相量が４〜６重量％でなることが好ましい。
【００１０】本発明の超硬合金における硬質相は、ＷＣ
のみでなる場合、またはＷＣに３０重量％以下の立方晶
系化合物を含有している場合があり、立方晶系化合物と
しては、具体的には、例えば（ＷＴａ）Ｃ，（ＷＮｂ）
Ｃ，（ＷＶ）Ｃ，（ＷＴｉ）Ｃ，（ＷＴｉＴａ）Ｃ，
（ＷＴｉＴａＶ）（ＣＮ）などを挙げることができる。
この立方晶系化合物は、硬さや耐溶着性，耐酸化性を向
上させる効果を有するため、硬質ロール材の種類や切削
条件によつては摩耗を低減させるが、３０重量％を超え
多くなると靱性が低下して、チッピング摩耗が増大する
ため、３０重量％以下と定めたものである。被削材であ
るロ−ル材質により異なるが、硬質相中に立方晶系化合
物を存在させる場合には、硬質相に対して２１重量％以
下が好ましく、特に高硬質のチルドロ−ルの場合には硬
質相中の立方晶系化合物の含有量は、１０重量％以下が
好ましい。
のみでなる場合、またはＷＣに３０重量％以下の立方晶
系化合物を含有している場合があり、立方晶系化合物と
しては、具体的には、例えば（ＷＴａ）Ｃ，（ＷＮｂ）
Ｃ，（ＷＶ）Ｃ，（ＷＴｉ）Ｃ，（ＷＴｉＴａ）Ｃ，
（ＷＴｉＴａＶ）（ＣＮ）などを挙げることができる。
この立方晶系化合物は、硬さや耐溶着性，耐酸化性を向
上させる効果を有するため、硬質ロール材の種類や切削
条件によつては摩耗を低減させるが、３０重量％を超え
多くなると靱性が低下して、チッピング摩耗が増大する
ため、３０重量％以下と定めたものである。被削材であ
るロ−ル材質により異なるが、硬質相中に立方晶系化合
物を存在させる場合には、硬質相に対して２１重量％以
下が好ましく、特に高硬質のチルドロ−ルの場合には硬
質相中の立方晶系化合物の含有量は、１０重量％以下が
好ましい。
【００１１】本発明の超硬合金における硬質相として存
在するＷＣは、超硬合金中に存在するＷＣ全体の３０体
積％以上が板状晶ＷＣでなり、この板状晶ＷＣを具体的
に説明すると、超硬合金の断面組織におけるＷＣのアス
ペクト比（１つの結晶の最大長さ／最小長さ）が３〜２
０でなる板状晶ＷＣからなる。この板状晶ＷＣのアスペ
クト比が３未満及び２０を超えると靱性向上効果が低
く、一方、板状晶ＷＣの全ＷＣに対する含有割合が３０
体積％未満では、硬さ及び靱性の改善効果が少ない。特
に、板状晶ＷＣのアスペクト比が４〜８、全ＷＣに対す
る板状晶ＷＣの含有割合が５０体積％以上であることが
好ましい。
在するＷＣは、超硬合金中に存在するＷＣ全体の３０体
積％以上が板状晶ＷＣでなり、この板状晶ＷＣを具体的
に説明すると、超硬合金の断面組織におけるＷＣのアス
ペクト比（１つの結晶の最大長さ／最小長さ）が３〜２
０でなる板状晶ＷＣからなる。この板状晶ＷＣのアスペ
クト比が３未満及び２０を超えると靱性向上効果が低
く、一方、板状晶ＷＣの全ＷＣに対する含有割合が３０
体積％未満では、硬さ及び靱性の改善効果が少ない。特
に、板状晶ＷＣのアスペクト比が４〜８、全ＷＣに対す
る板状晶ＷＣの含有割合が５０体積％以上であることが
好ましい。
【００１２】また、板状晶ＷＣを含有している本発明の
超硬合金は、Ｃｕ−Ｋα線によるＸ線回折を行った場合
に、ＷＣ結晶における（１０１）結晶面のピークをｈ
（１０１）と表わし、（００１）結晶面のピークをｈ
（００１）と表わしたとき、ｈ（００１）／ｈ（１０
１）≧０．５でなることが好ましいことである。これら
の中でも、ｈ（００１）／ｈ（１０１）が０．５未満で
は、（００１）面の成長が不十分であるため、得られる
超硬合金の硬さ及び靱性の向上が少なく、したがって、
この比は、０．６以上であることが特に好ましい。
超硬合金は、Ｃｕ−Ｋα線によるＸ線回折を行った場合
に、ＷＣ結晶における（１０１）結晶面のピークをｈ
（１０１）と表わし、（００１）結晶面のピークをｈ
（００１）と表わしたとき、ｈ（００１）／ｈ（１０
１）≧０．５でなることが好ましいことである。これら
の中でも、ｈ（００１）／ｈ（１０１）が０．５未満で
は、（００１）面の成長が不十分であるため、得られる
超硬合金の硬さ及び靱性の向上が少なく、したがって、
この比は、０．６以上であることが特に好ましい。
【００１３】以上詳述してきた本発明の超硬合金の表面
に、炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チタン，炭窒酸化
チタン，窒化アルミニウム・チタン，炭窒化アルミニウ
ム・チタン，炭窒酸化アルミニウム・チタン，酸化アル
ミニウムの中の１種の単層又は２種以上の複層で構成さ
れた硬質膜を２〜１０μｍ被覆して被覆超硬合金とする
ことは、硬質ロ−ル材切削時における耐摩耗性がさらに
向上するので好ましい。この被覆超硬合金における硬質
膜は、具体的には、ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔｉ（ＣＮＯ）の
単層膜、ＴｉＮ−（ＡｌＴｉ）Ｎの２層膜，ＴｉＣ−Ｔ
ｉ（ＣＮ）−ＴｉＮの３層膜，ＴｉＮ−Ｔｉ（ＣＮ）−
ＴｉＣ−Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＮの５層膜、さらにはこれらの
組合わせによる複層膜などを例示として挙げることがで
きる。この硬質膜の厚みは、２μｍ未満では硬質膜によ
る耐摩耗性向上が少なく、逆に１０μｍを超えて厚くな
ると脆弱な硬質層によりチッピング摩耗が増大するため
に、２〜１０μｍと定めたものである。
に、炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チタン，炭窒酸化
チタン，窒化アルミニウム・チタン，炭窒化アルミニウ
ム・チタン，炭窒酸化アルミニウム・チタン，酸化アル
ミニウムの中の１種の単層又は２種以上の複層で構成さ
れた硬質膜を２〜１０μｍ被覆して被覆超硬合金とする
ことは、硬質ロ−ル材切削時における耐摩耗性がさらに
向上するので好ましい。この被覆超硬合金における硬質
膜は、具体的には、ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔｉ（ＣＮＯ）の
単層膜、ＴｉＮ−（ＡｌＴｉ）Ｎの２層膜，ＴｉＣ−Ｔ
ｉ（ＣＮ）−ＴｉＮの３層膜，ＴｉＮ−Ｔｉ（ＣＮ）−
ＴｉＣ−Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＮの５層膜、さらにはこれらの
組合わせによる複層膜などを例示として挙げることがで
きる。この硬質膜の厚みは、２μｍ未満では硬質膜によ
る耐摩耗性向上が少なく、逆に１０μｍを超えて厚くな
ると脆弱な硬質層によりチッピング摩耗が増大するため
に、２〜１０μｍと定めたものである。
【００１４】本発明の超硬合金は、Ｗ元素と鉄族元素の
１種以上とＣ元素とからなる複合炭化物固溶体、または
Ｗ元素とＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃ
ｒ元素の中の１種以上と鉄族元素の１種以上とＣ元素と
からなる複合炭化物固溶体、もしくはこの複合炭化物固
溶体の前駆体を作製した後、この複合炭化物固溶体およ
び／または複合炭化物固溶体の前駆体を、従来の超硬合
金を作製するための出発物質の中に添加し、さらに複合
炭化物固溶体および／または複合炭化物固溶体の前駆体
の添加量に対応した最適な炭素源を添加して板状晶ＷＣ
を晶出させるようにする以外は、従来の超硬合金の製造
方法と同様にして作製することができる。また、この本
発明の超硬合金の表面に硬質膜を被覆して被覆超硬合金
とする場合における被覆方法は、従来から行われている
化学蒸着法（ＣＶＤ法），イオンプレ−ティング法，ア
−クイオンプレ−ティング法に代表される物理蒸着法
（ＰＶＤ法）またはプラズマＣＶＤ法などを挙げること
ができる。
１種以上とＣ元素とからなる複合炭化物固溶体、または
Ｗ元素とＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｃ
ｒ元素の中の１種以上と鉄族元素の１種以上とＣ元素と
からなる複合炭化物固溶体、もしくはこの複合炭化物固
溶体の前駆体を作製した後、この複合炭化物固溶体およ
び／または複合炭化物固溶体の前駆体を、従来の超硬合
金を作製するための出発物質の中に添加し、さらに複合
炭化物固溶体および／または複合炭化物固溶体の前駆体
の添加量に対応した最適な炭素源を添加して板状晶ＷＣ
を晶出させるようにする以外は、従来の超硬合金の製造
方法と同様にして作製することができる。また、この本
発明の超硬合金の表面に硬質膜を被覆して被覆超硬合金
とする場合における被覆方法は、従来から行われている
化学蒸着法（ＣＶＤ法），イオンプレ−ティング法，ア
−クイオンプレ−ティング法に代表される物理蒸着法
（ＰＶＤ法）またはプラズマＣＶＤ法などを挙げること
ができる。
【００１５】ここで述べた複合炭化物固溶体は、具体的
には、Ａ3Ｗ3Ｃ，Ａ3Ｗ9Ｃ4，Ａ2Ｗ4Ｃ，Ａ6Ｗ6Ｃ，Ａ3
（ＷＸ）9Ｃ4，Ａ2（ＷＸ）4Ｃ，Ａ3（ＷＸ）3Ｃ，Ａ6
（ＷＸ）6Ｃ，でなり、（但し、ＡはＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ
の中の１種以上の鉄族元素を表わし、Ｗはタングステン
元素を表わし、ＸはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｍｏ，Ｃｒの中の１種以上の元素を表わし、Ｃは炭
素元素を表わす）さらに具体的に例示すると、Ｃｏ3Ｗ3
Ｃ，Ｃｏ3Ｗ9Ｃ4，Ｃｏ2Ｗ4Ｃ，Ｃｏ6Ｗ6Ｃ，Ｎｉ3Ｗ9
Ｃ4，Ｎ ｉ3Ｗ3Ｃ，Ｃｏ3（ＷＴｉ）9Ｃ4，Ｃｏ3（ＷＺ
ｒ）9Ｃ4，Ｃｏ3（ＷＶ）9Ｃ4，Ｃｏ2（ＷＴｉ）4Ｃ，
Ｃｏ2（ＷＶ）4Ｃ，Ｃｏ2（ＷＮｂ）4Ｃ，Ｃｏ3（ＷＴ
ｉ）3Ｃ，Ｃｏ3（ＷＴｉＴａ）3Ｃ，Ｃｏ3（ＷＴｉＶ）
3Ｃ，Ｃｏ6（ＷＴｉ）6Ｃ，Ｎｉ3（ＷＴｉ）9Ｃ4，Ｎｉ
3（ＷＭｏ）9Ｃ4，（ＣｏＮｉ）3（ＷＴｉ）3Ｃを挙げ
ることができる。
には、Ａ3Ｗ3Ｃ，Ａ3Ｗ9Ｃ4，Ａ2Ｗ4Ｃ，Ａ6Ｗ6Ｃ，Ａ3
（ＷＸ）9Ｃ4，Ａ2（ＷＸ）4Ｃ，Ａ3（ＷＸ）3Ｃ，Ａ6
（ＷＸ）6Ｃ，でなり、（但し、ＡはＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ
の中の１種以上の鉄族元素を表わし、Ｗはタングステン
元素を表わし、ＸはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｍｏ，Ｃｒの中の１種以上の元素を表わし、Ｃは炭
素元素を表わす）さらに具体的に例示すると、Ｃｏ3Ｗ3
Ｃ，Ｃｏ3Ｗ9Ｃ4，Ｃｏ2Ｗ4Ｃ，Ｃｏ6Ｗ6Ｃ，Ｎｉ3Ｗ9
Ｃ4，Ｎ ｉ3Ｗ3Ｃ，Ｃｏ3（ＷＴｉ）9Ｃ4，Ｃｏ3（ＷＺ
ｒ）9Ｃ4，Ｃｏ3（ＷＶ）9Ｃ4，Ｃｏ2（ＷＴｉ）4Ｃ，
Ｃｏ2（ＷＶ）4Ｃ，Ｃｏ2（ＷＮｂ）4Ｃ，Ｃｏ3（ＷＴ
ｉ）3Ｃ，Ｃｏ3（ＷＴｉＴａ）3Ｃ，Ｃｏ3（ＷＴｉＶ）
3Ｃ，Ｃｏ6（ＷＴｉ）6Ｃ，Ｎｉ3（ＷＴｉ）9Ｃ4，Ｎｉ
3（ＷＭｏ）9Ｃ4，（ＣｏＮｉ）3（ＷＴｉ）3Ｃを挙げ
ることができる。
【００１６】
【作用】本発明の硬質ロ−ル材切削用超硬合金は、結合
相が主として靭性と強度を高める作用をし、硬質相が主
として硬さおよび耐摩耗性を高める作用をし、硬質相中
に含有されている多量の板状晶ＷＣが硬さ，靱性，強度
を顕著に高める作用をし、少量の結合相と多量の板状晶
ＷＣを含有する硬質相との相互作用により切削時におけ
る耐摩耗性と耐チッピング性，耐欠損性を顕著に改善す
る作用をしているものである。
相が主として靭性と強度を高める作用をし、硬質相が主
として硬さおよび耐摩耗性を高める作用をし、硬質相中
に含有されている多量の板状晶ＷＣが硬さ，靱性，強度
を顕著に高める作用をし、少量の結合相と多量の板状晶
ＷＣを含有する硬質相との相互作用により切削時におけ
る耐摩耗性と耐チッピング性，耐欠損性を顕著に改善す
る作用をしているものである。
【００１７】
【実施例１】市販されている平均粒径が１．２μｍの
Ｗ，１．０μｍのＣｏ，０．０２μｍのカ−ボン（以
下、「Ｃ」と略す）の各粉末を用いて、重量％で９１．
６Ｗ−５．２Ｃｏ−３．２Ｃの配合組成に秤量し、ステ
ンレス製ポットにアセトン溶媒と超硬合金製ボ−ルと共
に挿入して２４時間混合粉砕後、乾燥して得た混合粉末
を黒鉛製ルツボに挿入し、真空中で１１００℃×１時間
の加熱処理を施して、複合炭化物固溶体を含有した混合
粉末Ｍｐを得た。Ｘ線回折によるＭｐ粉末の組成は、重
量％で約４０Ｃｏ３Ｗ９Ｃ４−１０Ｃｏ２Ｗ４Ｃ−２０
Ｗ２Ｃ−２０ＷＣ−１０Ｗで、平均粒径は１．０μｍで
あった。
Ｗ，１．０μｍのＣｏ，０．０２μｍのカ−ボン（以
下、「Ｃ」と略す）の各粉末を用いて、重量％で９１．
６Ｗ−５．２Ｃｏ−３．２Ｃの配合組成に秤量し、ステ
ンレス製ポットにアセトン溶媒と超硬合金製ボ−ルと共
に挿入して２４時間混合粉砕後、乾燥して得た混合粉末
を黒鉛製ルツボに挿入し、真空中で１１００℃×１時間
の加熱処理を施して、複合炭化物固溶体を含有した混合
粉末Ｍｐを得た。Ｘ線回折によるＭｐ粉末の組成は、重
量％で約４０Ｃｏ３Ｗ９Ｃ４−１０Ｃｏ２Ｗ４Ｃ−２０
Ｗ２Ｃ−２０ＷＣ−１０Ｗで、平均粒径は１．０μｍで
あった。
【００１８】次に、上記Ｗ，Ｃｏ，Ｃ，混合粉末Ｍｐお
よび市販されている平均粒径が１．０μｍのＷＣ，１．
７μｍのＣｒ３Ｃ２，４．５μｍの黒鉛（表中、「Ｇ」
と記す），１．０μｍの（ＷＴｉ）Ｃの複合炭化物（重
量比でＷＣ／ＴｉＣ＝７０／３０），１．０μｍのＴａ
Ｃの各粉末を用いて、表１に示す配合組成に秤量し、ス
テンレス製ポットにアセトン溶媒と超硬合金製ボ−ルと
共に挿入し、４８時間混合粉砕後、乾燥して混合粉末を
得た。 これらの粉末を金型に充填し、２ｔｏｎ／ｃｍ
２の圧力でもって約５．５×９．５×２９ｍｍの圧粉成
形体を作製し、アルミナとカ−ボン繊維からなるシ−ト
上に設置し、雰囲気圧力１０Ｐａの真空中で、表１に併
記した温度でもって１時間加熱保持して、本発明品１〜
５および比較品１〜５を得た。
よび市販されている平均粒径が１．０μｍのＷＣ，１．
７μｍのＣｒ３Ｃ２，４．５μｍの黒鉛（表中、「Ｇ」
と記す），１．０μｍの（ＷＴｉ）Ｃの複合炭化物（重
量比でＷＣ／ＴｉＣ＝７０／３０），１．０μｍのＴａ
Ｃの各粉末を用いて、表１に示す配合組成に秤量し、ス
テンレス製ポットにアセトン溶媒と超硬合金製ボ−ルと
共に挿入し、４８時間混合粉砕後、乾燥して混合粉末を
得た。 これらの粉末を金型に充填し、２ｔｏｎ／ｃｍ
２の圧力でもって約５．５×９．５×２９ｍｍの圧粉成
形体を作製し、アルミナとカ−ボン繊維からなるシ−ト
上に設置し、雰囲気圧力１０Ｐａの真空中で、表１に併
記した温度でもって１時間加熱保持して、本発明品１〜
５および比較品１〜５を得た。
【００１９】こうして得た本発明品１〜５および比較品
１〜５の超硬合金の試料を＃２３０のダイヤモンド砥石
で湿式研削加工し、各試料の１面を１μｍのダイヤモン
ドペ−ストでラップ加工した後、ラップ面について電子
顕微鏡にて組織写真を撮り、画像処理装置にて、結合
相，立方晶系化合物，全ＷＣの重量割合およびＷＣの平
均粒径，全ＷＣに対する板状晶ＷＣの割合を測定し、そ
の結果を表２に記載した。次いで、各試料について、Ｃ
ｕタ−ゲット、Ｎｉフィルタ−を用いたＸ線回折法によ
り、ＷＣの（００１）結晶面と（１０１）結晶面のピ−
ク強度を測定し、そのピ−ク強度比ｈ（００１）／ｈ
（１０１）を計算し、その結果を表２に併記した。
１〜５の超硬合金の試料を＃２３０のダイヤモンド砥石
で湿式研削加工し、各試料の１面を１μｍのダイヤモン
ドペ−ストでラップ加工した後、ラップ面について電子
顕微鏡にて組織写真を撮り、画像処理装置にて、結合
相，立方晶系化合物，全ＷＣの重量割合およびＷＣの平
均粒径，全ＷＣに対する板状晶ＷＣの割合を測定し、そ
の結果を表２に記載した。次いで、各試料について、Ｃ
ｕタ−ゲット、Ｎｉフィルタ−を用いたＸ線回折法によ
り、ＷＣの（００１）結晶面と（１０１）結晶面のピ−
ク強度を測定し、そのピ−ク強度比ｈ（００１）／ｈ
（１０１）を計算し、その結果を表２に併記した。
【００２０】一方、本発明品１〜５および比較品１〜５
の超硬合金の試料を＃２３０のダイヤモンド砥石で湿式
研削加工し、３．０×８．０×２５ｍｍの形状に作製
し、ＪＩＳ法による抗折力を測定して、その結果を表３
に示した。また、各試料の１面を１μｍのダイヤモンド
ペ−ストでラップ加工した後、ビッカ−ス圧子を用いた
荷重：１９６Ｎでの硬さおよび破壊靱性値Ｋ１Ｃ（ＩＭ
法）を測定し、その結果を表３に併記した。
の超硬合金の試料を＃２３０のダイヤモンド砥石で湿式
研削加工し、３．０×８．０×２５ｍｍの形状に作製
し、ＪＩＳ法による抗折力を測定して、その結果を表３
に示した。また、各試料の１面を１μｍのダイヤモンド
ペ−ストでラップ加工した後、ビッカ−ス圧子を用いた
荷重：１９６Ｎでの硬さおよび破壊靱性値Ｋ１Ｃ（ＩＭ
法）を測定し、その結果を表３に併記した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
【実施例２】実施例１で得た、本発明品１，２，３およ
び比較品１，２，３の混合粉末を用いて、ＪＩＳ−Ｂ４
１２０に記載のＳＮＧＮ１２０４０８形状用の金型でも
って、実施例１と同様の方法および条件でプレス成形、
加熱焼結、湿式研削加工により、ＳＮＧＮ１２０４０８
形状の切削工具用チップを得た。こうして得たチップを
用いて、被削材：チルドロ−ル（ＨＲＣ＝６０），切削
速度：１５ｍ／ｍｉｎ，切込み：１．５ｍｍ，送り：
０．３ｍｍ／ｒｅｖの条件で乾式旋削試験を行い、欠損
または平均逃げ面摩耗幅が０．４５ｍｍとなるまでの寿
命時間を求めた。その結果は、本発明品１が２１ｍｉ
ｎ，本発明品２が２６ｍｉｎ，本発明品３が１７ｍｉｎ
でそれぞれ寿命となったのに対し、比較品１が１３ｍｉ
ｎ，比較品２が１５ｍｉｎ，比較品３が５ｍｉｎでそれ
ぞれ寿命となった。
び比較品１，２，３の混合粉末を用いて、ＪＩＳ−Ｂ４
１２０に記載のＳＮＧＮ１２０４０８形状用の金型でも
って、実施例１と同様の方法および条件でプレス成形、
加熱焼結、湿式研削加工により、ＳＮＧＮ１２０４０８
形状の切削工具用チップを得た。こうして得たチップを
用いて、被削材：チルドロ−ル（ＨＲＣ＝６０），切削
速度：１５ｍ／ｍｉｎ，切込み：１．５ｍｍ，送り：
０．３ｍｍ／ｒｅｖの条件で乾式旋削試験を行い、欠損
または平均逃げ面摩耗幅が０．４５ｍｍとなるまでの寿
命時間を求めた。その結果は、本発明品１が２１ｍｉ
ｎ，本発明品２が２６ｍｉｎ，本発明品３が１７ｍｉｎ
でそれぞれ寿命となったのに対し、比較品１が１３ｍｉ
ｎ，比較品２が１５ｍｉｎ，比較品３が５ｍｉｎでそれ
ぞれ寿命となった。
【００２５】
【実施例３】実施例１で得た、本発明品４，５および比
較品４，５の混合粉末を用いて、実施例２と同様にして
ＳＮＧＮ１２０４０８形状の切削工具用チップを得た。
こうして得たチップを用いて、被削材：グレ−ンロ−ル
（ＨＲＣ＝４７），切削速度：２０ｍ／ｍｉｎ，切込
み：１．５ｍｍ，送り：０．７ｍｍ／ｒｅｖの条件で乾
式旋削試験を行い、平均逃げ面摩耗幅が０．４５ｍｍと
なるまでの寿命時間を求めた。その結果は、本発明品４
が２７ｍｉｎ，本発明品５が２４ｍｉｎでそれぞれ寿命
となったのに対し、比較品４が１９ｍｉｎ，比較品５が
１８ｍｉｎでそれぞれ寿命となった。
較品４，５の混合粉末を用いて、実施例２と同様にして
ＳＮＧＮ１２０４０８形状の切削工具用チップを得た。
こうして得たチップを用いて、被削材：グレ−ンロ−ル
（ＨＲＣ＝４７），切削速度：２０ｍ／ｍｉｎ，切込
み：１．５ｍｍ，送り：０．７ｍｍ／ｒｅｖの条件で乾
式旋削試験を行い、平均逃げ面摩耗幅が０．４５ｍｍと
なるまでの寿命時間を求めた。その結果は、本発明品４
が２７ｍｉｎ，本発明品５が２４ｍｉｎでそれぞれ寿命
となったのに対し、比較品４が１９ｍｉｎ，比較品５が
１８ｍｉｎでそれぞれ寿命となった。
【００２６】
【実施例４】実施例１で得た、本発明品３および比較品
３の切削工具用チップに、イオンプレ−ティング装置を
用いて、母材側から０．５μｍのＴｉＮ，２．０μｍの
Ｔｉ（ＣＮＯ），０．５μｍのＴｉＮの計３μｍを被覆
し、本発明品６および比較品６を得た。 こうして得た
被覆超硬合金チップを用いて、被削材：ＳＫＤ１１（Ｈ
ＲＣ＝４５），切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ，切込み：
１．０ｍｍ，送り量：０．５ｍｍ／ｒｅｖの条件で乾式
旋削試験を行い、平均逃げ面摩耗幅が０．３５ｍｍとな
るまでの寿命時間を求めた。その結果は、本発明品６が
２５ｍｉｎで寿命となったのに対し、比較品６が１７ｍ
ｉｎで寿命となった。
３の切削工具用チップに、イオンプレ−ティング装置を
用いて、母材側から０．５μｍのＴｉＮ，２．０μｍの
Ｔｉ（ＣＮＯ），０．５μｍのＴｉＮの計３μｍを被覆
し、本発明品６および比較品６を得た。 こうして得た
被覆超硬合金チップを用いて、被削材：ＳＫＤ１１（Ｈ
ＲＣ＝４５），切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ，切込み：
１．０ｍｍ，送り量：０．５ｍｍ／ｒｅｖの条件で乾式
旋削試験を行い、平均逃げ面摩耗幅が０．３５ｍｍとな
るまでの寿命時間を求めた。その結果は、本発明品６が
２５ｍｉｎで寿命となったのに対し、比較品６が１７ｍ
ｉｎで寿命となった。
【００２７】
【発明の効果】本発明の硬質ロ−ル材切削用超硬合金お
よびその被覆超硬合金は、板状晶ＷＣの含有してない超
硬合金または板状晶ＷＣを少し含有している超硬合金で
なる従来の超硬合金またはその被覆超硬合金に対比し
て、ロ−ル材の中でも難削材である高硬質のチルドロ−
ルおよびグレ−ンロ−ルに代表される鋳鉄ロ−ル並びに
焼き入れロ−ルおよび調質ロ−ルに代表される鍛鋼ロ−
ルの切削に対し、耐摩耗性，耐チッピング性，耐欠損性
に優れており、顕著に長寿命となるという効果がある。
よびその被覆超硬合金は、板状晶ＷＣの含有してない超
硬合金または板状晶ＷＣを少し含有している超硬合金で
なる従来の超硬合金またはその被覆超硬合金に対比し
て、ロ−ル材の中でも難削材である高硬質のチルドロ−
ルおよびグレ−ンロ−ルに代表される鋳鉄ロ−ル並びに
焼き入れロ−ルおよび調質ロ−ルに代表される鍛鋼ロ−
ルの切削に対し、耐摩耗性，耐チッピング性，耐欠損性
に優れており、顕著に長寿命となるという効果がある。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃｏを主成分とする金属または合金の結
合相を２〜７重量％と、残りが炭化タングステンの硬質
相、または炭化タングステンに周期律表の４ａ，５ａ，
６ａ族元素の炭化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶
体の中の１種以上でなる立方晶系化合物を３０重量％以
下含有する硬質相と不可避不純物からなる超硬合金にお
いて、該超硬合金の断面組織における該炭化タングステ
ンは、該炭化タングステンの全体量に対して、アスペク
ト比が３〜２０の板状晶炭化タングステンを３０体積％
以上含有していることを特徴とする硬質ロール材切削用
超硬合金。 - 【請求項２】 上記炭化タングステンは、Ｃｕ−Ｋα線
によるＸ線回折における（１０１）結晶面のピークをｈ
（１０１）と表わし、（００１）結晶面のピークをｈ
（００１）と表わしたとき、ｈ（００１）／ｈ（１０
１）≧０．５であることを特徴とする請求項１記載の硬
質ロール材切削用超硬合金。 - 【請求項３】 請求項１，または２記載の超硬合金の表
面に、炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チタン，炭窒酸
化チタン，窒化アルミニウム・チタン，炭窒化アルミニ
ウム・チタン，炭窒酸化アルミニウム・チタン，酸化ア
ルミニウムの中の１種の単層または２種以上の複層で構
成された硬質膜を２〜１０μｍ被覆してなることを特徴
とする硬質ロール材切削用被覆超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17953695A JPH093585A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 硬質ロール材切削用超硬合金および被覆超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17953695A JPH093585A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 硬質ロール材切削用超硬合金および被覆超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH093585A true JPH093585A (ja) | 1997-01-07 |
Family
ID=16067480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17953695A Withdrawn JPH093585A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 硬質ロール材切削用超硬合金および被覆超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH093585A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH116025A (ja) * | 1997-04-25 | 1999-01-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金と、この超硬合金を母材とする被覆合金および被覆硬質工具 |
| JP2010121735A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Motoyama Eng Works Ltd | 弁 |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP17953695A patent/JPH093585A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH116025A (ja) * | 1997-04-25 | 1999-01-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金と、この超硬合金を母材とする被覆合金および被覆硬質工具 |
| JP2010121735A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Motoyama Eng Works Ltd | 弁 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020903 |