JPH11216603A - 切削加工用サーメット工具 - Google Patents

切削加工用サーメット工具

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JPH11216603A
JPH11216603A JP10019736A JP1973698A JPH11216603A JP H11216603 A JPH11216603 A JP H11216603A JP 10019736 A JP10019736 A JP 10019736A JP 1973698 A JP1973698 A JP 1973698A JP H11216603 A JPH11216603 A JP H11216603A
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JP
Japan
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cutting
cermet
carbide
cutting work
cermet tool
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Pending
Application number
JP10019736A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ohata
浩志 大畑
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】欠損性、耐熱衝撃性、耐摩耗性のすべてに優
れ、特に、湿式切削加工時の耐欠損性に優れた、超硬合
金に比しても遜色のない切削加工用サーメット工具を得
る。 【解決手段】Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物の1種以上
とW の炭化物、およびTi、W を除く周期律表4a,5a,6a族
金属の炭化物, 窒化物, 炭窒化物から選ばれた1種また
は2種以上を含む硬質相を60〜95重量%と、残部
が、結合相としての鉄族金属および不可避不純物を含
み、且つ、上記鉄属金属全体に占めるCoの構成比をモ
ル比換算で80%以上としたことを特徴とする焼結体か
ら成る切削加工用サーメット工具を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱衝撃性、耐欠
損性、耐摩耗性に優れた切削加工用サーメット工具に関
し、特に正面フライス、エンドミルなど断続切削に好適
であり、且つ、超硬工具または超硬コーティング工具な
どを用いるような湿式切削加工条件下で良好に使用可能
な高靱性のサーメット工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、切削工具材料、耐摩耗性工具材料
などに周期律表第4a、5a、6a族元素の炭窒化物か
らなる硬質相と、鉄族金属からなる結合相とによって構
成されるサーメット材が広く用いられてきた。
【0003】かかるサーメットとして当初はTiCを主
成分とするTiC基サーメットが主流であったが、この
TiC基サーメットが超硬合金に比して靱性で劣ってい
たため、この系に窒化物を添加することにより靱性を改
善したいわゆるTiCN基サーメットが開発された。
【0004】特公昭56−51201号は、このような
TiCN基サーメットに関する発明であり、(Ti,
W,Ta,Mo)CNからなる硬質相と、Ni,Coか
らなる結合相とから構成されるサーメットにおいて、硬
質相がTiや窒素に富む芯部と、W、Ta、Moおよび
炭素に富む周辺部とから構成された有芯構造を呈したサ
ーメットが記載されている。
【0005】硬質相を形成する炭素(C)および窒素
(N)はサーメットの靱性および硬度を決定する大きな
要因であり、最近では窒素を多量に含有させることによ
りサーメットの靱性を高めようとする試みもなされた。
硬質相を形成する炭素(C)と窒素(N)の比率は、サ
ーメットの靱性および硬度を決定する大きな要因であ
り、最近では窒素を多量に含有させることによりサーメ
ットの靱性を高めようとする傾向にある。
【0006】さらに、最近に至り上記のTiCN基サー
メットに対してその表面部の組織を換えることにより耐
摩耗性や靱性をさらに高めようといった改良がなされて
いる。例えば特公昭59−14534号では、焼成時に
液相出現温度以下で窒素を炉内に導入することによって
焼結体表面に靱性に富む軟化層を形成することが、また
特公昭59−17176号では焼成をCOを含む還元雰
囲気内で行うことにより内部より高硬度の層を形成する
ことが記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サーメットでは硬度と破壊靭性とは反比例的な物性であ
り、硬度を向上させれば破壊靭性が低下し、逆に破壊靭
性を向上させれば硬度が低下するというようにサーメッ
トの本質的な改良は困難であった。即ち、上記した何れ
の方法でも硬度と破壊靭性の両方を向上せしめ、耐摩耗
性と耐欠損性とを共に改善するということはできず、使
用温度、雰囲気、熱衝撃など年々厳しくなる使用条件を
満たすのには不十分となりつつあった。特に熱衝撃、機
械的衝撃に関する問題では、使用中に損傷、最悪の場
合、欠損を引き起こし使用が不可能になることがある。
これは主として従来のサーメットが超硬合金に比べて耐
熱衝撃性、耐欠損性に劣るためであると考えられる。
【0008】また、Coを結合相に使ったサーメットに
ついても、Ni基サーメットに比べて焼結性が悪く、焼
結時にマイクロポアを多数生じる問題があり、しかも、
NiとCoを1:1程度の割合で混合したものであっ
た。
【0009】さらに、従来、切削加工においては切削液
をかけながら加工を行ういわゆる湿式切削が金属切削加
工の分野で頻繁に行われているが、サーメット工具に関
しては、湿式切削に対応させる努力が十分行われてこな
かった。従って、従来のサーメットはいずれも、乾式切
削では比較的良好な結果を残せても、湿式切削では加工
中に切削してしまうようなものばかりであったので、湿
式切削加工や衝撃の大きい加工では超硬合金が好んで用
いられていた。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の問
題点に対して研究を行った結果、硬質相としてTiの炭化
物、窒化物、炭窒化物の1種以上とW の炭化物を含むと
ともに、結合相を構成する鉄族金属をCo主体とし、鉄
属金属全体に占めるCoの構成比をモル比換算で80%
以上とすることにより、耐欠損性、耐熱衝撃性を保持し
たまま、耐摩耗性を改善でき、特に、湿式切削加工時の
耐欠損性を向上せしめることを知見し、本発明に至っ
た。
【0011】すなわち、本発明は、Tiの炭化物、窒化
物、炭窒化物の1種以上とW の炭化物、およびTi、W を
除く周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物, 窒化物, 炭窒化
物から選ばれた1種または2種以上を含む硬質相を60
〜95重量%と、残部が、結合層としての鉄族金属およ
び不可避不純物を含み、且つ、上記鉄属金属全体に占め
るCoの構成比をモル比換算で80%以上としたことを
特徴とした焼結体から成る切削加工用サーメット工具を
提供せんとするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を詳細に
説明する。
【0013】本発明の切削加工用サーメット工具(以
下、サーメット工具と略称する)は以下のようにして得
ることができる。例えば、サーメット原料として前述し
たTi、W、Ta、Nb等の炭化物、窒化物、炭窒化物の
粉末および鉄族金属粉末を最終焼結体が後述する割合に
成るように秤量混合した後にプレス成形、押し出し成
形、射出成形等の成形手段で成形後、焼成する。
【0014】上記サーメットは全体組成における前記鉄
族金属を除く他の成分組成式を〔 (M1)a (M2)b (M3)c〕
(Cu Nv )z と表した時、 a+ b+ c=1、0.70≦a≦0.90 0.10≦b+ c≦0.30、0 <b/(b+ c) ≦0.95 0.35≦v≦0.60、0.80≦z≦1.0 u+ v=1を満足する組成とする。なお、M1,M2,M3はそれ
ぞれ4a、5a、6a族金属を表す。
【0015】焼成は、真空中、あるいは不活性ガス雰囲
気中で1500〜1800℃の温度で行う。焼結中の任
意の温度において、N2、CO、Xe、CO2 、Ar、Heなどのガ
スを0〜760Torr導入して雰囲気調整を行ってもよ
い。さらに、安定した焼結体を得るために1200〜1
450℃の範囲で0.5 〜5時間の中間保持を行ってもよ
い。
【0016】本発明の切削工具を構成するサーメット
は、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物の1種以上とW の炭
化物、およびTi、W を除く周期律表4a,5a,6a族金属の炭
化物,窒化物, 炭窒化物から選ばれた1種または2種以
上を含む硬質相を60〜95重量%と、残部が、結合相
としての鉄族金属および不可避不純物を含み、且つ、上
記鉄属金属全体に占めるCoの構成比をモル比換算で8
0%以上としたことを特徴とする。
【0017】なお、本発明において結合相を形成する鉄
族金属としては、Coを主成分とし、その他、Niを含
むことが望ましい。そして、Co/鉄属金属のモル比が
0.8以上であることにより耐欠損性、耐熱衝撃性を保
持したまま、耐摩耗性を改善でき、特に、湿式切削加工
時の耐欠損性に優れる。他方、このモル比が0.8未満
の場合には、特に湿式切削加工時に耐欠損性が低下する
恐れがある。
【0018】また、この鉄族金属は系中において5 〜40
重量%で存在することが望ましい。
【0019】さらに、調合組成、焼成条件(温度、雰囲
気等)を制御することによりW-Co-Cで構成される三元化
合物、例えばW3Co3CやW6Co6C等のうち1種以上を焼結体
の結合相成分として含有することが望ましい。
【0020】なお、焼結体の結合相を構成する上記三元
化合物はx線解析法を用い、同定することができる。
【0021】実施例1 原料粉末としてTiN 、TiCN、WC、TaC 、NbC、
Mo2C、VC、Ni、Coの各粉末を用いて組成が表1の
割合に成るように秤量混合した後、1.5ton/ cm
2 の圧力でJIS規格CNMG120408の旋削用工具形状にプ
レス成形し、表1に示す焼成雰囲気中、同焼成温度(1
500℃〜1600℃)と保持時間(1〜4時間)で焼
成した。
【0022】
【表1】
【0023】焼成後、チップ形状に加工し、下記に示す
切削条件で切削試験を行い、切削性能を確認するため、
切れ刃が欠損する割合と摩耗量を測定した。
【0024】(耐欠損性試験) 被削材 SCM435 切削速度 100m/min 切り込み 2mm 送り速度 0.3mm/rev 切削時間 2 min 湿式加工 (耐摩耗性試験) 被削材 SCM435 切削速度 250m/min 切り込み 2mm 送り速度 0.3mm/rev 切削時間 10min 湿式加工 これらの切削試験による結果を表1に示す試料No1〜
6は欠損数も少なく、また断続試験による結果であるの
で熱衝撃性にも強いことが判った。また、逃げ面摩耗量
も0.1mm程度と耐摩耗性も非常に優れていた。な
お、これら試料はいずれも前記Co/鉄属金属のモル比
が0.8以上であり、また、前記成分組成式:〔 (M1)a
(M2)b (M3)c〕(Cu Nv )z と表した時、 a+ b+ c=1、0.70≦a≦0.90 0.10≦b+ c≦0.30、0 <b/(b+ c) ≦0.95 0.35≦v≦0.60、0.80≦z≦1.0 u+ v=1 を充たし、さらにはW-Co-Cから成る三元化合物を少なく
とも1種含むものである。
【0025】これに対して、試料No7〜10は上記成
分組成式を充たすものではあったが、No10は前記C
o/鉄属金属のモル比が0.8未満であったため、欠損
数も多く、摩耗量も大きく、他方、No7〜9はW-Co-C
から成る三元化合物を含んでいなかったので、欠損数も
多く、摩耗量も大きかった。
【0026】以上の結果から、本発明のサーメット工具
の有効性が確認できた。また、サーメットの組成として
は前記成分組成式を充たすものが好ましいことが判っ
た。
【0027】
【発明の効果】叙上のように本発明によれば、硬質相と
してTiの炭化物、窒化物、炭窒化物の1種以上とW の炭
化物を含むとともに、結合相を構成する鉄族金属をCo
主体とし、鉄属金属全体に占めるCoの構成比をモル比
換算で80%以上とすることにより、欠損性、耐熱衝撃
性、耐摩耗性のすべてに優れ、特に、湿式切削加工時の
耐欠損性に優れた切削加工用サーメット工具を得ること
ができる。
【0028】また、上記切削加工用サーメット工具にお
いて、W-Co-Cから成る三元化合物を含む構成とすること
により、上記欠損性、耐熱衝撃性、耐摩耗性、特に、湿
式切削加工時の耐欠損性を飛躍的に向上し、従来の超硬
合金工具やコーティング工具の適用範囲とされた領域で
の使用も可能となった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物の1種以上
    とW の炭化物、およびTi、W を除く周期律表4a,5a,6a族
    金属の炭化物, 窒化物, 炭窒化物から選ばれた1種また
    は2種以上を含む硬質相を60〜95重量%と、残部
    が、結合相としての鉄族金属および不可避不純物を含
    み、且つ、上記鉄属金属全体に占めるCoの構成比をモ
    ル比換算で80%以上としたことを特徴とする焼結体か
    ら成る切削加工用サーメット工具。
  2. 【請求項2】上記焼結体の構成層として、W-Co-Cから成
    る三元化合物を少なくとも1種含むことを特徴とする請
    求項1記載の切削工具用サーメット工具。
JP10019736A 1998-01-30 1998-01-30 切削加工用サーメット工具 Pending JPH11216603A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004503675A (ja) * 2000-06-13 2004-02-05 エレメント シックス (プロプライエタリイ)リミテッド 複合ダイヤモンド圧縮体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041005

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Effective date: 20050215