JPH10180504A

JPH10180504A - すぐれた耐摩耗性を有する炭窒化チタン系サーメット製スローアウエイ型切削チップ

Info

Publication number: JPH10180504A
Application number: JP34099496A
Authority: JP
Inventors: Takashi Fujisawa; 隆史藤澤; Seiichiro Nakamura; 清一郎中村; Hisashi Tsujisaki; 久史辻崎; Katsuhisa Nonaka; 勝尚野中
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-07-07

Abstract

(57)【要約】【課題】すぐれた耐摩耗性を有する炭窒化チタン系サ
ーメット製スローアウエイ型切削チップを提供する。【解決手段】結合相形成成分としてＣｏおよび／また
はＮｉを０．５〜６．５重量％含有し、かつ内部がＨ
ｖ：１６００〜２０００の硬さを有する炭窒化チタン系
サーメット製スローアウエイ型切削チップの表面部に、
切刃稜線部における最高表面硬さがＨｖ：３０００〜３
４００を示し、逃げ面およびすくい面における最高表面
硬さがＨｖ：２２００〜２６００を示す表面硬化層を形
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、切刃の逃げ面と
すくい面が交わる切刃稜線部（以下、単に切刃稜線部と
云う）の硬さが、前記逃げ面およびすくい面における硬
さに比して相対的に高い硬さ分布の表面硬化層を形成す
ることによって、すぐれた耐摩耗性を具備せしめ、もっ
て長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するようにした
炭窒化チタン系サーメット製スローアウエイ型切削チッ
プ（以下、単に切削チップと云う）に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に例えば特開平３−３２５０
２号公報などに記載されるように、結合相形成成分とし
てＣｏおよび／またはＮｉを３〜２０重量％含有し、か
つ内部が１４００〜１８００のビッカース硬さを有し、
切刃の逃げ面、切刃稜線部、およびすくい面にかけての
表面部に、最高表面硬さがビッカース硬さで２４００〜
２８００の均一な硬さ分布をもった表面硬化層を形成し
てなる切削チップが知られており、これが例えば鋼など
の切削に用いられている。さらに、上記切削チップが、
以下の条件、すなわち、（ａ）焼結温度への昇温速度：１〜３℃／ｓｅｃ、（ｂ）室温から１２００〜１３５０℃への昇温雰囲気：
０．１ｔｏｒｒ以下の真空、（ｃ）１２００〜１３５０℃から焼結温度である１４８
０〜１５６０℃への昇温雰囲気：５〜３０ｔｏｒｒの窒
素雰囲気、（ｄ）上記焼結温度での保持時間および雰囲気：６０〜
９０分および５〜３０ｔｏｒｒの窒素雰囲気、（ｅ）冷却：０．１ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気で炉冷、以上（ａ）〜（ｅ）の条件を満足する条件で、所定の配
合組成を有する圧粉体を焼結することによって製造され
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、近年の切削加工
のＦＡ化および高速化はめざましく、かつ省力化および
省エネ化に対する要求も強く、これに伴い切削チップに
はより一段の耐摩耗性の向上が求められているが、上記
の表面硬化層の硬さ分布に変化のない従来切削チップに
おいては、これを例えば鋼の高速切削に用いた場合、切
刃の摩耗進行が速く、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、
上述のような観点から、表面部に表面硬化層を有する切
削チップの一段の耐摩耗性向上をはかるべく研究を行っ
た結果、結合相形成成分であるＣｏおよび／またはＮｉ
の含有量を０．５〜６．５重量％と特定した上で、上記
の従来切削チップの焼結条件である（ａ）〜（ｅ）の条
件のうちの（ｅ）条件の冷却雰囲気を１〜５ｔｏｒｒの
窒素雰囲気とした条件で焼結を行なうと、焼結後の切削
チップの表面部には、切刃稜線部が相対的に高い硬さの
ビッカース硬さ（Ｈｖ）で３０００〜３４００の最高表
面硬さを示し、一方逃げ面およびすくい面はこれより相
対的に低いＨｖ：２２００〜２６００の最高表面硬さを
示す表面硬化層が形成されるようになり、このような表
面硬化層の形成された切削チップは、これを高速切削に
用いても相対的に高い硬さを有する切刃稜線部によって
すぐれた耐摩耗性が確保され、かつ相対的に硬さの低い
逃げ面およびすくい面によってチッピングの発生も抑制
され、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するという
研究結果を得たのである。

【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、結合相形成成分としてＣｏおよび
／またはＮｉを０．５〜６．５重量％含有し、かつ内部
がＨｖ：１６００〜２０００の硬さを有する切削チップ
の表面部に、切刃稜線部における最高表面硬さがＨｖ：
３０００〜３４００を示し、逃げ面およびすくい面にお
ける最高表面硬さがＨｖ：２２００〜２６００を示す表
面硬化層を形成してなる、すぐれた耐摩耗性を有する切
削チップに特徴を有するものである。

【０００６】なお、この発明の切削チップの表面硬化層
における硬さ分布は、結合相形成成分であるＣｏおよび
／またはＮｉの含有量を０．５〜６．５重量％に特定し
た上で、上記の通り従来切削チップの焼結条件である
（ａ）〜（ｅ）の条件のうちの（ｅ）条件の冷却雰囲気
を１〜５ｔｏｒｒの窒素雰囲気とした条件で焼結を行な
うことにより調整される、すなわち、Ｃｏおよび／また
はＮｉの含有量を前記範囲内で低くし、かつ前記（ｅ）
条件における窒素雰囲気の圧力を前記範囲内で高くする
ほど切刃稜線部と逃げ面およびすくい面の硬さは高くな
り、反対にＣｏおよび／またはＮｉの含有量を前記範囲
内で高くし、かつ窒素雰囲気の圧力を低くするほど前記
硬さは低くなるものであり、したがって前記結合相形成
成分の含有量が６．５重量％を越え、かつ前記窒素雰囲
気が１ｔｏｒｒ未満になると、切刃稜線部の最高表面硬
さがＨｖ：３４００未満、逃げ面およびすくい面の最高
表面硬さがＨｖ：２６００未満となってしまい、所望の
すぐれた耐摩耗性を確保することができなくなり、一方
前記結合相形成成分の含有量が０．５重量％未満にして
前記窒素雰囲気が５ｔｏｒｒを越えると、切刃稜線部の
最高表面硬さがＨｖ：３４００を越え、かつ逃げ面およ
びすくい面の最高表面硬さがＨｖ：２６００を越えるよ
うになって、切刃にチッピングが発生し易くなるという
理由により表面硬化層の硬さ分布を上記の通りに定めた
のである。また、Ｃｏおよび／またはＮｉを０．５〜
６．５重量％としたのは、その含有量が０．５重量％未
満では、焼結性が低下し、切削チップに所望の強度を確
保するのが困難になるばかりでなく、切削チップの内部
硬さがＨｖ：２０００を越えて高くなりすぎ、所望の靭
性を確保することができなくなり、一方その含有量が
６．５重量％を越えると、内部硬さがＨｖ：１６００未
満となってしまい、耐摩耗性の低下が避けられなくなる
という理由によるものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の切削チップを
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する
ＴｉＣＮ［重量比で（以下同じ）、ＴｉＣ／ＴｉＮ＝５
０／５０］粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉
末、ＷＣ粉末、Ｍｏ₂ Ｃ粉末、ＶＣ粉末、ＺｒＣ粉末、
Ｃｒ₃ Ｃ₂ 粉末、（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｗ／
Ｍｏ＝８０／１０／１０、Ｃ／Ｎ＝７０／３０］粉末、
（Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｖ＝７０／２０
／１０、Ｃ／Ｎ＝５０／５０］粉末、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎ
ｂ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｎｂ＝７０／１５／１５、Ｃ／
Ｎ＝６０／４０］粉末、（Ｔｉ，Ｗ，Ｎｂ）ＣＮ［Ｔｉ
／Ｗ／Ｎｂ＝８０／１０／１０、Ｃ／Ｎ＝７０／３０］
粉末、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｎｂ／Ｍｏ＝
６０／３０／１０、Ｃ／Ｎ＝６０／４０］粉末、（Ｔ
ｉ，Ｗ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｗ＝８０／２０、Ｃ／Ｎ＝７０／
３０］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
ミルで２４時間湿式混合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃ
ｍ² の圧力で圧粉体Ａ〜Ｉをプレス成形し、ついでこれ
ら圧粉体Ａ〜Ｉを、以下に示す条件、すなわち室温から
１３５０℃までを０．０５ｔｏｒｒの真空雰囲気中、
１．５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、１３５０℃に昇
温後、雰囲気を１０ｔｏｒｒの窒素雰囲気に変えて同じ
昇温速度で１５２０℃まで昇温し、同じ雰囲気で１５２
０℃に６０分間保持し、最終的にそれぞれ１〜５ｔｏｒ
ｒの範囲内の所定の窒素雰囲気中で炉冷、の条件で焼結
し、焼結体に０．０５ｍｍの丸ホーニングを施すことに
よりＩＳＯ規格ＳＮＭＧ１２０４０８のスローアウエイ
チップ形状をもった本発明切削チップ１〜９をそれぞれ
製造した。また、比較の目的で、上記の圧粉体Ａ〜Ｉを
用い、これの焼結を、上記の焼結条件のうちの最終工程
である炉冷をいずれも０．０５ｔｏｒｒの真空雰囲気中
で行なう以外は同じ条件、すなわち上記の従来切削チッ
プの焼結条件と同じ条件で、上記の従来切削チップにお
けるＣｏおよび／またはＮｉの含有量に比して相対的に
低いが、上記本発明切削チップ１〜９のそれと同じ０．
５〜６．５重量％の範囲内の所定の含有量の比較切削チ
ップ１〜９をそれぞれ製造した。

【０００８】この結果得られた各種の切削チップについ
て、表面を研磨した状態で、逃げ面およびすくい面のビ
ッカース硬さ（荷重：３００ｇ）をそれぞれ任意箇所１
０箇所について測定し、また切刃稜線部は正確な表面硬
さの測定ができないので、任意箇所１０箇所の研磨断面
におけるホーニング面から０．０５ｍｍ内側の位置のビ
ッカース硬さ（荷重：３００ｇ）を測定して表面硬さと
し、これから最高表面硬さを選び出し、この結果を表
２、３に内部硬さ（Ｈｖ）とともに示した。また、本発
明切削チップ１〜９および比較切削チップ１〜９につい
て、被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの丸棒、切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ、送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、切込み：１ｍｍ、切削時間：５分、の条件で鋼の高速切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗
幅を測定した。これらの測定結果を表２、３に示した。

【０００９】

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】

【表３】

【００１２】

【発明の効果】表２、３に示される結果から、本発明切
削チップ１〜９は、いずれもこれを構成する表面硬化層
における相対的に高い硬さの切刃稜線部によってすぐれ
た耐摩耗性が確保され、かつ相対的に硬さの低い逃げ面
およびすくい面によってチッピングの発生が抑制される
ようになることから、苛酷な条件での切削となる鋼の高
速切削でも切刃にチッピングの発生なく、すぐれた切削
性能を長期に亘って発揮するのに対して、表面硬化層に
相対的硬さ変化のない比較切削チップ１〜９において
は、いずれもＣｏおよび／またはＮｉの含有量が本発明
切削チップ１〜９のそれぞれに対応して同じであるにも
かかわらず、表面硬化層の耐摩耗性不足が原因で摩耗進
行が促進されるようになることが明らかである。上述の
ように、この発明の切削チップは、これを構成する表面
硬化層の切刃稜線部の有する相対的に高いＨｖ：３００
０〜３４００の最高表面硬さによってすぐれた耐摩耗性
が確保され、かつ最高表面硬さがＨｖ：２２００〜２６
００の相対的に硬さの低い逃げ面およびすくい面によっ
てチッピングの発生が抑制されるようになるので、例え
ば鋼の通常の条件での切削は勿論のこと、高速切削にお
いても切刃にチッピングの発生なく、長期に亘ってすぐ
れた耐摩耗性を示し、使用寿命の延命化に寄与するもの
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野中勝尚茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地三菱マテリアル株式会社筑波製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結合相形成成分としてＣｏおよび／また
はＮｉを０．５〜６．５重量％含有し、かつ内部が１６
００〜２０００のビッカース硬さを有する炭窒化チタン
系サーメット製スローアウエイ型切削チップの表面部
に、切刃の逃げ面とすくい面が交わる切刃稜線部におけ
る最高表面硬さがビッカース硬さで３０００〜３４００
を示し、逃げ面およびすくい面における最高表面硬さが
ビッカース硬さで２２００〜２６００を示す表面硬化層
を形成したことを特徴とする、すぐれた耐摩耗性を有す
る炭窒化チタン系サーメット製スローアウエイ型切削チ
ップ。