JPH1171627A - 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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JPH1171627A
JPH1171627A JP23314197A JP23314197A JPH1171627A JP H1171627 A JPH1171627 A JP H1171627A JP 23314197 A JP23314197 A JP 23314197A JP 23314197 A JP23314197 A JP 23314197A JP H1171627 A JPH1171627 A JP H1171627A
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JP
Japan
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nitrides
phases
peak height
hard
phase
Prior art date
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Pending
Application number
JP23314197A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ohata
浩志 大畑
Tatsuyuki Nakaoka
達行 中岡
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Publication of JPH1171627A publication Critical patent/JPH1171627A/ja
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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
た、超硬合金に比しても遜色のない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
上を主成分とするとともにTiを除く4a、5a、6a
族の炭化物、窒化物、炭窒化物の1種以上を含んでなる
60〜95重量%の硬質相、および1種以上の鉄族金属
からなる結合相とにより構成されるサーメット工具にお
いて、X線回折によって得られる結合相の111 面のピー
ク高さ(I結合相)とTiの炭化物、窒化物、炭窒化物
を主成分とする立方晶の硬質相の111 面のピーク高さ
(I硬質相)の比率をH(=I 結合相/I硬質相) とし、焼
結体内部の比率をHinside、焼結体表層の硬質層と結合
相のピーク高さ比をHsurface とするとき、Hsurface/
Hinsideが0.01以上0.7 以下とする。

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
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】また、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。
【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】
【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、焼結体の表層に存在す
る結合金属相量を、焼結体内部に対して抑制することに
より、耐欠損性、耐熱衝撃性を保持したまま、耐摩耗性
を改善できることを知見し、これをX線回折分析の硬質
相と結合相のピーク高さ比を使って規定し、本発明に至
った。
【0009】すなわち、本発明は、Tiの炭化物、窒化
物、炭窒化物の1種以上を主成分とするとともにTiを
除く4a、5a、6a族の炭化物、窒化物、炭窒化物の
1種以上を含んでなる60〜95重量%の硬質相、およ
び1種以上の鉄族金属からなる結合相とにより構成され
るサーメット工具において、X線回折によって得られる
結合相の111 面のピーク高さ(I結合相)とTiの炭化
物、窒化物、炭窒化物を主成分とする立方晶の硬質相の
111 面のピーク高さ(I硬質相)の比率をH(=I 結合相
/I硬質相) とし、焼結体内部の比率をHinside、焼結体
表層の硬質層と結合相のピーク高さ比をHsurface とす
るとき、Hsurface/Hinsideが0.01以上0.7 以下である
ことを特徴とす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。
【0010】
【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。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】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、Ar、Heなどのガスを0〜7
60Torr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1200〜1450℃の範
囲で0.5 〜3 時間の中間保持を行ってもよい。
【0014】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、Niおよび/またはCoが挙げられ、
望ましくはNiとCoから構成され、特にCo/(Ni
+Co)のモル比が0.3〜0.8であることが耐摩耗性向
上の点から望ましい。
【0015】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。
【0016】このようにして得られるサーメット工具に
おいて、X線回折によって得られる結合相の111 面のピ
ーク高さ(I結合相)とTiの炭化物、窒化物、炭窒化
物を主成分とする立方晶の硬質相の111 面のピーク高さ
(I硬質相)の比率をH(=I 結合層/I硬質相) と定義
し、焼結体内部の比率をHinside、焼結体表層の硬質層
と結合相のピーク高さ比をHsurface とするとき、Hsu
rface/Hinsideが0.01以上0.7 以下であることを特徴と
する。Hsurface/Hinsideが0.01未満であると、焼結体
表面の結合金属相量が相対的に少ないために耐欠損性が
低下する。またが0.7 より大きいと耐摩耗性が不十分と
なる。
【0017】また、上記サーメット工具は、焼結体の表
層に存在する鉄系金属の結合層量が焼結体内部に比べて
少なくなり、その結果、耐欠損性、耐熱衝撃性、耐摩耗
性のすべてに優れている。
【0018】
【実施例1】原料粉末としてTiN 、TiCN、WC、Ta
C 、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、1.5t
on/ cm2 の圧力でJIS規格SDKN1203用のフライス
チップ形状にプレス成形し、表1に示す焼成雰囲気中、
同焼成温度と保持時間で焼成した。
【0019】
【表1】
【0020】フライス用チップ形状に加工後、X線回折
によって得られる結合金属相の111面のピーク高さとT
iの炭化物、窒化物、炭窒化物を主成分とする立方晶の
硬質相の111 面のピーク高さの比率をI(=I 金属相/I硬
質相) と定義し、焼結体内部(表面より深さ500μm
よりも深部)の比率をHinside、焼結体表層の硬質層と
結合相のピーク高さ比をHsurface とするときのHsurf
ace/Hinsideを測定した。
【0021】さらに、下記に示す切削条件で切削試験を
行い、切削性能の確認した。欠損する送り速度とフラン
ク摩耗量を測定した。
【0022】(断続切削試験) 被削材 SCM440H(溝あり) 切削速度 100m/min 切り込み 2mm 送り 0.2 〜0.6mm/tooth (摩耗試験) 被削材 S50C 切削速度 250m/min 切り込み 2mm 送り 0.2mm/tooth これらの切削試験による結果を表1に示す試料No1〜
6は欠損する送り速度が0.40mm/tooth以上
と非常にピーク高さが大きく、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平均粒径比が1.
1〜5.0の範囲にあり、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 を充たすものである。
【0023】これに対して、試料No7は上記成分組成
式を充たすものではあったが、焼成温度が低かったため
前記Hsurface/Hinsideが1.1と大きくなってしまっ
たそして、切削試験の結果では欠損する送り速度は0.
40mm/toothと大きかったが、逃げ面摩耗量が
0.25mmもあり耐摩耗性が不良であった。試料No
8は上記成分組成式を充たすものではあったが、焼成保
持時間が長すぎ、その結果、Hsurface/Hinsideが0.
005と小さく、その結果、切削試験結果はいずれも低
調な結果であった。また、試料No9は、上記成分組成
式において金属の量が範囲外となっていてその結果、切
削試験結果はいずれも低調であった。
【0024】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く、さらに、焼
成温度としては1500℃以上であること、及び焼成保
持時間が長すぎてもいけないことが判った。
【0025】
【発明の効果】叙上のように本発明によれば、欠損性、
耐熱衝撃性、耐摩耗性のすべてに優れた、超硬合金に比
しても遜色のないサーメット工具を得ることができる。

Claims (1)

    【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
    上を主成分とするとともにTiを除く4a、5a、6a
    族の炭化物、窒化物、炭窒化物の1種以上を含んでなる
    60〜95重量%の硬質相、および1種以上の鉄族金属
    からなる結合相とにより構成されるサーメット工具にお
    いて、X線回折によって得られる結合相の111 面のピー
    ク高さ(I結合相)とTiの炭化物、窒化物、炭窒化物
    を主成分とする立方晶の硬質相の111 面のピーク高さ
    (I硬質相)の比率をH(=I 結合相/I硬質相) とし、焼
    結体内部の比率をHinside、焼結体表層の硬質層と結合
    相のピーク高さ比をHsurface とするとき、Hsurface/
    Hinsideが0.01以上0.7 以下であることを特徴とする切
    削加工用サーメット工具。
JP23314197A 1997-08-28 1997-08-28 切削加工用サーメット工具 Pending JPH1171627A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000345207A (ja) * 1999-05-03 2000-12-12 Sandvik Ab チタン基炭窒化物合金の部材を液相焼結によって製造する方法
KR102574445B1 (ko) * 2023-04-11 2023-09-06 주식회사 와이지-원 서멧, 이의 제조방법 및 절삭공구

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