JPS585981B2 - 窒化チタン含有の強靭サ−メツト - Google Patents

窒化チタン含有の強靭サ−メツト

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JPS585981B2
JPS585981B2 JP52003543A JP354377A JPS585981B2 JP S585981 B2 JPS585981 B2 JP S585981B2 JP 52003543 A JP52003543 A JP 52003543A JP 354377 A JP354377 A JP 354377A JP S585981 B2 JPS585981 B2 JP S585981B2
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JP
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carbide
cermet
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titanium nitride
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JP52003543A
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吉村寛範
西垣賢一
土井英和
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高い強度および靭性をもつと共にすぐれた
耐摩耗性、耐熱性、および耐食性を備えた窒化チタン含
有のサーメットに関するものである。
従来炭化チタン(以下TiCで示す)基サーメットの靭
性向上を目的として種々の研究がなされており、特に窒
化チタン(以下TiNで示す)は、遷移金属窒化物中窒
化ジルコニウム(同じ<ZrNで示す)と並んで最も安
定な窒化物であり、しかも高い強度(マイクロビッカー
ス硬さ:1950Kg/III”)およびすぐれた耐食
性をもつことから、最近TiNをTiC基サーメットに
添加含有させて前記サーメットの靭性向上をはかる試み
が提案されている。
このようにTiC基サーメットにTiNを添加含有させ
ることによって焼結時の粒成長が抑制され、強いては靭
性向上がはかれるものと考えられているが、窒素含有量
が多くなるにしたがって結合相とのぬれ性が低下する傾
向を示すようになることから、TiNの多量添加は好ま
しいものではない。
本発明者等は、上述のような観点から、比較的良好な靭
性をもつ窒化チタン含有のサーメットにおいて、硬質相
と結合相とのぬれ性を改善すると共に、硬質相自体の強
度向上および結合相の高温特性の改善をはかるべく研究
を行った結果、以下(a)〜(C)項に示す知見を得た
のである。
すなわち、(a)栓るほとTiC基サーメットにTiN
を適量添加含有させると、焼結時の粒成長は抑制される
ようになるが、反面TiN自体の硬さがTiC(まと高
いものでないために、結果的にサーメットの硬さを低下
させるという問題点があったが、TiNとTiCとが共
存したサーメットの硬質相に、さらに炭化クロム、また
は炭化クロムと炭化ジルコニウム(以下それぞれCr3
C2およびZrCで示丈を添加共存させると、硬質相の
硬さが著しく向上して前記問題点が解決されること。
例えば10%TiN含有のTiC基サーメットはマイク
ロビッカース硬さで2400KP/l!it”を示すが
、これにCr5C2を1係添加含有させると、その硬さ
は同2800に?/MI!2の高い硬さを示し、さらに
Cr5c2とZrCとをそれぞれ1係づつ共存含有させ
ると同2900に9/’lRiの硬さを示すようになる
こと。
このようにCr5c、またはCr3C2とZrCを適量
添加することによって硬質相の特性が著しく向上するよ
うになるがさらに前記Cr3C2およびZrC中のCr
およびZrが結合相中に少量固溶して硬質相と結合相と
の粒界強度の改善が有効に行なわれるようになるのであ
って、このことが強いてはサーメットの靭性向上に寄与
すると考えられること。
(b)一般に、例えばサーメットを高速切削に適用した
場合、切削時の刃先は高温(通常800〜1000℃に
なるものと考えられている)になるが、TiCおよびT
iNに比べて高温での強度が高い炭化タンタル(TaC
で示す)および/または炭化ニオブ(NbCで示す)を
Ticとの複合炭化物の形でサーメットに添加含有させ
ると、サーメットの高温特性が著しく向上したものにな
ること。
(c)炭化タングステン(WCで示す)および/または
炭化モリブデン(MO2Cで示す)をサーメットに添加
含有させると、硬質分散相と結合相とのぬれ性の向上、
並びに結合相の高温強度の向上がはかれること。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、サーメットの硬質分散相を、TiN:10〜25係
、 WCおよびMO2Cのうちの1種または2種:10〜3
0転 Cr3C2,またはCr3C2とZrC:0.2〜10
%、Ticの3〜so%をTaCおよびNbC”のうち
の1種または2種で置換した複合炭化物:残り、で構成
し、同結合相を鉄族金属のうちの1種また、は2種以上
で構成すると共に、上記硬質分散相と結合相(不可避不
純物を含む)の含有量を、硬質分散相ニア0〜95係、 結合相:5〜30%、 (以上重量係)としたことに特徴を有するものである。
ついで、この発明のサーメットにおいて、成分組成範囲
を上述のように限定した理由を説明する。
・囚硬質分散相 ■TiNの含有量 TiNには、TiC@の粒成長抑制作用のほかに、切削
工具として使用した場合に、相手材との摩擦係数の減少
にもとづく耐摩耗性、特に耐クレーター摩耗性の改善作
用があるが、その含有量が10係未満では前記作用に所
望の効果が確保できず、一方25係を越えて含有させる
と結合相とのぬれ性が低下するようになってサーメット
の強度低下をもたらし、さらには耐摩耗性も低下するよ
うになることから、その含有量を10〜25係と定めた
■WCおよびMo2Cの含有量 これらの成分には、上述のように結合相と硬質相とのぬ
れ性を改善する作用があるが、10係未満の含有では前
記作用に所望の効果が得られず、一方30係を越えて含
有させると耐酸化性および耐摩耗性が低下するようにな
ることから、その含有量を10〜30係と定めた。
■Cr3C2およびZrCの含有量 上述のように、これらの成分には、硬質相の硬さを向上
させると共に、硬質相と結合相との粒界強度を向上させ
る均等作用があるが、その含有量が0.2%未満では前
記作用に所望の効果が得られないので0.2係以上の含
有が必要であるが、10係を越えて含有させると結合相
とのぬれ性が低下し、サーメットの靭性低下をまねくよ
うになるので10係を越えて含有させてはならない。
■複合炭化物におけるTaCおよびNbCの置換量 TaCおよびNbC成分には、TiCのもつ高温強度を
一段と向上させると共に、その一部が結合相中に固溶し
てこれを固溶硬化する作用があるが、TiCに対する置
換量が3係未満では前記作用に所望の改善効果がみられ
ず、一方50係を越えて置換するとサーメットの耐摩耗
性が低下するようになることから、その置換量(含有量
)を3〜50係と定めた。
■硬質分散相の含有量 硬質分散相はサーメットにすぐれた耐摩耗性および耐熱
性を付与するのに不可欠な構成相であるが、その含有量
が70係未満では所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、一方95係を越えて含有させると結合相とのぬれ性
が悪くなってサーメット中に空孔が多く残留するように
なり、この結果靭性低下をもたらすので、その含有量を
70〜95係と定めた。
(B)結合相(不可避不純物も含む) ■結合相の含有量 その含有量が5係未満では、所望の靭性を確保すること
ができないので、5係以上の含有が必要であるが、30
係を越えて含有させると相対的に硬質分散相の含有量が
少なくなってサーメットの耐摩耗性が劣化するようにな
ることから30係を越えて含有させてはならない。
つぎに、この発明のサーメットを実施例により比較例と
対比しながら説明する。
実施例 原料粉末として、それぞれ1〜2μmの平均粒径を有す
る、(Ti、Ta)Cの複合炭化物粉末(Ti/Ta=
80720)、(Ti、Nb)Cの複合炭化物粉末(T
i/Nb−9s15)、(Ti、Ta、Nb)Cの複合
炭化物粉末(Ti/Ta/Nb=55/25/20)、
Tic粉末、およびTiN粉末、同1.2μmのWC粉
末、いづれも同1.0μmのMO2C粉末、Ni粉末、
Co粉末、およびFe粉末、それぞれ同1.5μmのZ
rC粉末およびCr3.C2粉末を使用し、これらの原
料粉末を第1表に示される配合組成に配合し、この配合
粉末をボールミル中で粉砕混合した後、圧粉体に成形し
、ついで前記圧粉体を真空中、温度1400℃に1時間
保持して焼結することによって実質的に配合組成と同一
の成分組成をもった本発明サーメット1〜15と従来サ
ーメット1〜3をそれぞれ製造した。
この結果得られた本発明サーメツ)1へ15と従来サー
メット1〜3の特性を第1表に示した。
ついで、上記本発明サーメット1〜15および従来サー
メット1〜3に関して、 (1)乾式連続切削試験条件 被削材:JIS、SNCM−8 切削速度:220m/min、 送り速度:0.45顛/reV1、 切込み:2,01m+、 切削時間:10m1n、 チップ形状:JIS−8NP432(ホーニング:0.
1X25°)。
(2)乾式断続切削条件 被削材:JIS−8NCM−8、 切削速度:100m/min、 送り速度:0.3m1l/rev、、 切込み:1.FllI、 切削時間:5m1n、 チップ形状:JIS−8NP432(ホーニング:0.
lX25°)。
以上(1)および(2)に示す切削条件で乾式連続切削
試験および乾式断続切削試験を行ない、連続切削試験で
は切刃のフランク摩耗幅およびクレータ−深さを測定し
、試験切刃6本の平均値を求め、また断続切削試験では
試験切刃6本のうちの切刃欠損数を測定した。
これらの測定結果を第2表に示した。
第2表に示す結果から明らかなように、本発明サーメッ
トは連続切削における特にクレータ−深さが従来サーメ
ットに比してきわめて低い値を示し、さらに断続切削に
おける切刃欠損の割合でも本発明サーメットの方が一段
と良好な結果を示しており、このように本発明サーメッ
トは、特にすぐれた耐摩耗性および靭性をもつと共に、
耐酸化性も兼ね備えているので、低速切削から高速切削
までの幅広い領域に亘っての切削は云うに及ばず、フラ
イス切削などの重切削にも適した特性を具備しているの
である。
上述のように、この発明のサーメットは、高温特性もさ
ることながら、特に高温においてすぐれた耐クリープ性
、耐摩耗性、および耐衝撃性を示すことから、熱発生の
大きい高速切削用工具や、熱間鍛造用ダイスおよび熱間
圧延用ロールなどの製造に使用するのに適し、さらにす
ぐれた耐食性をもつことから腐食にさらされる環境下の
構造部品の製造にも適するなど工業上有用な特性をもつ
のである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1窒化チタン:10〜25係、 炭化タングステンおよび炭化モリブデンのうちの1種ま
    たは2種:10〜30係、 炭化クロム、または炭化クロムと炭化ジルコニウム二0
    .2〜10係、 炭化チタンの3〜50係を炭化タンタルおよび炭化ニオ
    ブのうちの1種または2種で置換したものからなる複合
    炭化物:残り、 で構成された硬質分散相ニア0〜95%と、鉄族金属の
    うちの1種または2種以上からなる結合相および不可避
    不純物:5〜30係と、(以上重量係)からなることを
    特徴とする窒化チタン含有の強靭サーメット。
JP52003543A 1977-01-18 1977-01-18 窒化チタン含有の強靭サ−メツト Expired JPS585981B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59133475U (ja) * 1983-02-23 1984-09-06 上原 多聞 包装用袋収納装置
JPS62137267U (ja) * 1986-02-22 1987-08-29

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JPS5364607A (en) * 1976-11-22 1978-06-09 Mitsubishi Metal Corp Sintered hard alloy

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