JPH0978174A - 高強度を有するTi系炭窒化物サーメット - Google Patents
高強度を有するTi系炭窒化物サーメットInfo
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- JPH0978174A JPH0978174A JP26225095A JP26225095A JPH0978174A JP H0978174 A JPH0978174 A JP H0978174A JP 26225095 A JP26225095 A JP 26225095A JP 26225095 A JP26225095 A JP 26225095A JP H0978174 A JPH0978174 A JP H0978174A
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Abstract
提供する。 【解決手段】 Coおよび/またはNiを主成分とする
金属結合相:5〜30容量%を含有し、残りが、実質的
に芯部がTiCNおよび/または(Ti,M)CN(た
だし、MはW,Mo,Ta,Nb,V、およびZrのう
ちの1種以上)で構成され、周辺部が(Ti,M)CN
で構成された有芯構造の硬質分散相と、TiCNおよび
/または(Ti,M)CNで構成された単一相構造の硬
質分散相からなるTi系炭窒化物サーメットにおいて、
上記硬質分散相と金属結合相の界面にそって、Moおよ
び/またはWの含有割合が金属成分の合量に占める割合
で50〜75重量%のMo−W系複合炭窒化物からなる
析出薄層を1〜50nmの厚さで形成してなる。
Description
する硬質分散相の密着性にすぐれ、これによって高強度
を有し、特に切削工具として用いた場合に、切刃に欠け
やチッピング(微小欠け)などの発生なく、長期に亘っ
てすぐれた耐摩耗性を示すTi系炭窒化物サーメット
(以下、単にサーメットという)に関するものである。
したサーメットとして、例えば特開平6−256884
号公報および特開平6−299281号公報に記載され
るように、Coおよび/またはNiを主成分とする金属
結合相:5〜30容量%を含有し、残りが、実質的に芯
部がTi炭窒化物(以下、TiCNで示す)および/ま
たはTiと、W,Mo,Ta,Nb,V、およびZrの
うちの1種以上とのTi系複合炭窒化物[以下、(T
i,M)CNで示す]で構成され、周辺部が(Ti,
M)CNで構成された有芯構造の硬質分散相と、TiC
Nおよび/または(Ti,M)CNで構成された単一相
構造の硬質分散相からなるサーメットが知られている。
削加工分野におけるFA化はめざましく、かつ省力化に
対する要求も強く、これに伴ない、連続切削は勿論のこ
と、断続切削でもすぐれた切削性能を発揮する切削工具
が必要とされる傾向にあるが、上記の従来サーメットを
切削工具として適用した場合、特に断続切削で強度不足
が原因で切刃に欠けやチッピング(微小欠け)などが発
生し易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状であ
る。
上述のような観点から、上記の従来サーメットに着目
し、これの強度向上をはかるべく研究を行なった結果、
焼結に際して、焼結温度に所定時間保持(この時点で結
合相中にMoおよび/またはW(以下、Mo/Wで示
す)は10重量%以上の固溶含有が可能であるが、T
i,Zr,V,Ta、およびNbはそれぞれ1重量%以
下固溶含有するにすぎない)した後、前記焼結温度から
(液相出現温度−100℃)以下の温度まで冷却(炉冷
または急冷)し、再び液相出現温度+(10〜50℃)
の温度まで昇温すると、結合相中に固溶するMo/Wが
結合相と硬質分散相の界面にMo−W系複合炭窒化物
[以下、(Mo/W,M)CNで示す]として析出する
ようになり、したがって焼結温度で結合相中に固溶含有
するMo/Wの含有割合を調整して、上記(Mo/W,
M)CNにおけるMo/Wの含有割合を、金属成分の合
量に占める割合で50〜75重量%とすると、この結果
の(Mo/W,M)CNは結合相および硬質分散相のい
ずれにもすぐれた密着性(ぬれ性)を示し、かつ再昇温
時の保持時間を短時間、望ましくは1分以下に調整し
て、硬質分散相と金属結合相の界面にそって形成される
上記(Mo/W,M)CNの厚さを1〜50nmにする
と、この厚さではサーメットの特性に悪影響を及ぼすこ
とはなく、むしろ上記(Mo/W,M)CNの析出薄層
のもつすぐれた密着性によって著しい強度向上がもたら
されるようになるという研究結果を得たのである。
なされたものであって、Coおよび/またはNiを主成
分とする金属結合相:5〜30容量%を含有し、残り
が、実質的に芯部がTiCNおよび/または(Ti,
M)CNで構成され、周辺部が(Ti,M)CNで構成
された有芯構造の硬質分散相と、TiCNおよび/また
は(Ti,M)CNで構成された単一相構造の硬質分散
相からなるサーメットにおいて、上記硬質分散相と金属
結合相の界面にそって、Mo/Wの含有割合が金属成分
の合量に占める割合で50〜75重量%の(Mo/W,
M)CNからなる析出薄層を1〜50nmの厚さで形成す
ることにより強度の著しい向上をはかったサーメットに
特徴を有するものである。
上記の通りに数値限定した理由を説明する。 (a) 金属結合相の含有割合 その含有割合が5容量%未満では、所望の焼結性を確保
するのが困難となり、強度低下は避けられず、一方その
含有割合が30容量%を越えると、硬さが急激に低下
し、摩耗進行が促進するようになることから、その含有
割合を5〜30容量%と定めた。
含有割合 その含有割合が、金属成分の合量に占める割合で50重
量%未満では、金属結合相および硬質分散相の両方に対
して、所望のすぐれた密着性を確保することができず、
この結果所望の高強度は得られず、一方その含有割合が
75重量%を越えると、(Mo/W,M)CN自体が脆
化し、欠損が発生し易くなることから、その含有割合を
50〜75重量%と定めた。
および硬質分散相の間に確保することができず、一方そ
の厚さが50nmを越えると、析出薄層が破壊の起点とな
り、欠損が発生し易くなることから、その厚さを1〜5
0nm、望ましくは2〜15nmと定めた。
〜2μmの範囲内の所定の平均粒径を有する(Ti,
W)CN[重量比で(以下同じ)、TiCN/WC=7
0/30]粉末、(Ti,Mo)CN[TiCN/Mo
2 C=90/10]粉末、(Ti,Zr)CN[TiC
N/ZrC=85/15]粉末、(Ti,Ta)CN
[TiCN/TaC=80/20]粉末、(Ti,N
b)CN[TiCN/NbC=80/20]粉末、(T
i,Mo,W)CN[TiCN/WC/Mo2 C=70
/20/10]粉末、(Ti,V,W)CN[TiCN
/VC/WC=70/10/20]粉末、(Ti,N
b,W)CN[TiCN/NbC/WC=70/10/
20]粉末、(Ti,Ta,W)CN[TiCN/Ta
C/WC=70/10/20]粉末、(Ti,Zr,
W)CN[TiCN/WC/ZrC=75/20/5]
粉末、(Ti,Nb,Mo)CN[TiCN/NbC/
Mo2 C=80/10/10]粉末、(Ti,Nb,T
a,W)CN[TiCN/NbC/TaC/WC=65
/5/10/20]粉末、(Ti,Zr,Nb,W)C
N[TiCN/ZrC/NbC/WC=70/5/5/
20]粉末、(Ti,V,Nb,W)CN[TiCN/
VC/NbC/WC=65/5/10/20]粉末、
(Ti,V,Ta,Mo)CN[TiCN/VC/Ta
C/Mo2 C=75/5/10/10]粉末、(Ti,
V,Nb)CN[TiCN/VC/NbC=85/5/
10]粉末、(Ti,Nb,Ta)CN[TiCN/N
bC/TaC=70/10/20]粉末、(Ti,Z
r,Nb,Ta)CN[TiCN/ZrC/NbC/T
aC=80/5/5/10]粉末、TiCN粉末、さら
に表1〜3に示される各種の炭化物粉末、窒化物粉末、
および炭窒化物粉末、Co粉末、およびNi粉末を用意
し、これら原料粉末を表1〜3に示される配合組成に配
合し、ボールミルで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、前記
圧粉体を、常温から900℃までの昇温速度を10℃/
min とし、900℃から1420〜1600℃の範囲内
の所定の焼結温度までの昇温速度を2℃/min とし、前
記焼結温度に1時間保持した後、1250℃まで炉冷
し、再び2℃/min の昇温速度で1370℃に加熱し、
1370℃に昇温直後炉冷する条件(この場合の雰囲気
は、1350℃までの昇温過程を0.01〜0.5torr
の真空雰囲気とし、1350℃に昇温後は冷却過程の1
200℃までを10torrの窒素雰囲気とし、さらに12
00℃以下の冷却過程は再び0.01〜0.5torrの真
空雰囲気とした)で焼結することにより、それぞれ表4
〜6に示される本発明サーメット1〜30で構成され
た、幅:8mm×厚さ:6mm×長さ:25mmの寸法をもっ
た抗折力測定用試片、幅:3mm×厚さ:4mm×長さ:1
5mmの3点曲げ試験(破壊靭性値測定)用試片、および
SNMG432の規格に則した形状をもった切削工具と
してのスローアウェイチップをそれぞれ製造した。
組成とし、かつ上記の焼結条件のうちの焼結温度から室
温までの冷却を10torrの窒素雰囲気での炉冷にて行な
う以外は同一の条件で表7に示される従来サーメット1
〜10で構成された抗折力測定用試片、3点曲げ試験用
試片、およびスローアウェイチップをそれぞれ製造し
た。
おいて、硬質分散相と金属結合相の割合、並びに硬質分
散相における構成成分割合を走査型電子顕微鏡および画
像解析装置を用いて測定し、また析出薄層の厚さと、析
出薄層におけるMo/Wの割合(金属成分に占める割
合)を高分解能の透過型電子顕微鏡(1nm以上の分解
能)を用いて測定した。これらの測定結果は表4〜7に
示す通りである。また、強度を評価する目的で、抗折力
および破壊靭性値を測定し、さらに、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 270)の長さ方
向等間隔4本縦溝入り丸棒、 切削速度:200m/min.、 切り込み:1mm、 送り:0.2mm/rev.、 切削時間:5分、 の条件での鋼の乾式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8,9に示
した。
ーメット1〜30は、いずれも金属結合相と硬質分散相
の界面に形成された析出薄層によって硬質分散相の金属
結合相に対する密着性が著しく向上し、これによって高
い強度(抗折力および破壊靭性値)をもつようになり、
かつ断続切削でもすぐれた耐摩耗性を発揮するのに対し
て、前記析出薄層の形成がない従来サーメット1〜10
においては、強度が低く、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、この発明のサーメット
は、高強度を有し、かつ切削工具として用いた場合に
は、連続切削は勿論のこと、断続切削においてもすぐれ
た切削性能を長期に亘って発揮し、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ものであ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 Coおよび/またはNiを主成分とする
金属結合相:5〜30容量%を含有し、残りが、実質的
に芯部がTi炭窒化物および/またはTiと、W,M
o,Ta,Nb,V、およびZrのうちの1種以上との
Ti系複合炭窒化物で構成され、周辺部がTiと、W,
Mo,Ta,Nb,V、およびZrのうちの1種以上と
のTi系複合炭窒化物で構成された有芯構造の硬質分散
相と、Ti炭窒化物および/またはTiと、W,Mo,
Ta,Nb,V、およびZrのうちの1種以上とのTi
系複合炭窒化物で構成された単一相構造の硬質分散相か
らなるTi系炭窒化物サーメットにおいて、 上記硬質分散相と金属結合相の界面にそって、Moおよ
び/またはWの含有割合が金属成分の合量に占める割合
で50〜75重量%のMo−W系複合炭窒化物からなる
析出薄層を1〜50nmの厚さで形成したことを特徴とす
る高強度を有するTi系炭窒化物サーメット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26225095A JP3430737B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 高強度を有するTi系炭窒化物サーメット |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0978174A true JPH0978174A (ja) | 1997-03-25 |
JP3430737B2 JP3430737B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=17373172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26225095A Expired - Lifetime JP3430737B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 高強度を有するTi系炭窒化物サーメット |
Country Status (1)
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---|---|
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-
1995
- 1995-09-14 JP JP26225095A patent/JP3430737B2/ja not_active Expired - Lifetime
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