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Info
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- cermet
- carbide
- cutting work
- cermet tool
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- Pending
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10019736A JPH11216603A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 切削加工用サーメット工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10019736A JPH11216603A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 切削加工用サーメット工具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11216603A true JPH11216603A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12007625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10019736A Pending JPH11216603A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 切削加工用サーメット工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11216603A (ja) |
Cited By (1)
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 |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP10019736A patent/JPH11216603A/ja active Pending
Cited By (1)
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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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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