JPS59123737A - タングステン基サ−メツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高強度および高硬度を有し、さらに耐摩耗
性、耐塑性変形性、および耐衝撃性にもすぐれ、したが
って、これらの特性が要求される高速切削や、高送り切
削および深切り込み切削などの重切削に用いられる切削
工具として、さらに熱間圧延ロール、熱間線引ロール、
熱間圧縮ダイス、熱間鍛造ダイス、および熱間押出しバ
ンチなどの比較゛的長時間高温にさらされる熱間加工用
工具として使用した場合にすぐれた性能を発揮するタン
グステン（以下Ｗで示す）基サーメットに関するもので
ある。

従来、硬質相がＴｉと■・Ｊの複合金属炭窒化物（以下
、（””＋　ｖ・Ｊ）　ＣＮで示す）で構成され、一方
結合相が”ｒ、’−Ｍｃ合金で構成されたサーメットが
提案されている。しかし、この従来サーメットは、製造
に際して、２０００℃を越える温度での焼結が必要であ
るため、構成成分である（Ｔｉ、　Ｗ　）　ＣＮや−Ｉ
Ｖに粒成長が起ることから、比較的靭ヰが低く、かつ耐
酸化性にも劣るものであった。したがって、この従来サ
ーメットは、特に靭性、耐衝撃性、および耐酸化性が要
求される鋼などの重切削や高速切削には用いられていな
いのが現状である。

そこで、本発明者等は、上記の高強度および高硬度を有
し、かつ耐摩耗性および耐塑性変形性にすぐれた従来サ
ーメットに５靭性、耐衝撃性、および耐酸化性を付馬ず
べく研究を行なった結果、ヅーーメソトを、重量楚で、 （ＴＩ　、　Ｖｉ’　）　Ｃｌ＼’：１０〜５０％１酸
化アルミニウム（Ｊ′：Ｊ、１−′、ΔＣ２０３で示す
）０５〜１０　　％。

■Ｖ＋および不’−＝Ｊ避不純物、残り。

からなる組成で１１１１成すると、このサーメットにお
いては、硬質仕１形成成分としてのＡＱ　２０３によっ
て、焼結が一段と促進されるようになることから、比較
的低温で完全焼結体が得られるようになり、しかもこの
ように低温焼結が可能であるために、硬質相形成成分と
しての（Ｔ１．　　’、Ｖ　）　Ｃニーと結合相形成成
分としてのＷの粒成長が起らず、むしろＡＱ２０３によ
って微細化されることから、サーメットの靭性が著しく
向上し、耐衝撃性が向上するようになると共に、耐酸化
叶も向上するようになり、この結果１１１記サーメツト
は、すぐれた靭性、耐衝゛撃性。

および耐酸化性をもつほか、高強度および高硬度を有し
、でらにすぐれた耐摩耗性および耐く“性変形性を有す
るようになるという知見を得たのである。

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、以下に成分組成範囲を上記のとおりに限定した理由
を説明する。

（ａ）　　（Ｔｉ、　Ｗ　）　ＣＮ この成分は、主体硬質相形成成分であって、耐摩耗性を
付与する作用を有し、またＷとの焼結性も極めて良好で
、高温特性にもすぐれているが、その含有量が１０重量
％未満ては、（Ｔ１　、　Ｖｖ’　）　ＣＮ相ば）、“
−′マトリックス中にスケルトンを作ることなく均一に
分散してしまって、所望の耐摩耗性および耐塑性変形性
を確保することができす、一方５０重量楚を越えて含有
させると、ｌ、ｔ、７マトリノクスの量が少なくなりす
ぎる結果、靭性が不足するようになることから、その含
有量を１０〜５０重量％と定めた。

（ｂ）　　Ａε２０３ この成分は、そのほとんどがＷマドｌ）プレス中に均一
に分散して焼結性を向」ニさせると共に、硬質相および
結合相の粒成長を抑制し、もって靭性および耐衝撃性を
向上させるほか、耐酸化性を改善する作用を有するが、
その含有量が０５重量係未満では、前記作用に所望の効
果が得られず、一方１０重量飴を越えて含有させると耐
塑性変形性が劣化するようになることから、その含有量
を０５〜ｌ○重量係と定めた。

なお、この発明のサーメットにおける：１’　（’ｉ、
、その一部が硬質相に固溶するが、大部分は結合（目と
して存在して硬質（自と強固に結合し、サーメットにＡ
Ｑ２０３との共存においてずぐれた靭性、（１：ｉｌ　
４＃、　’撃性）をイ；１与する作用を有する成分であ
る。

また、この発明の（１，１基サーメツトは、不ｉＪ避不
純物としてＭａ、　Ｃｒ　、　Ｆｅ　、　Ｎｉ　、○ｆ
）、　Ｒｅなどのうちの］種以」二を含有しても、それ
ぞれの成分の含有量が］％以下であればサーメットの特
性が何ら損なわれるものではない。

さらに、この発明の■Ｊ基サすメットは、原料粉末とし
て用意した（Ｔｉ、　　Ｗ　）　ＣＮ粉末、ＡＱｐ、０
３粉末、および■Ｊ粉末を、Ｈ１定の配合組成に配合し
。

通常の条件で湿式混合し、乾燥し、成形して圧粉体とし
た後、真空中、アルゴンまたは窒素雰囲気中、温度　１
８００〜２５００℃で常圧焼結するなどの方法によって
製造することができ、さらに必要に応じてアルゴンまた
（は窒素雰囲気中、温度１６００〜２０００℃、圧力　
ｌ○００〜２０００ａｔｍの条件で熱間静水圧プレス処
理を行なってもよい。

つきに、この発明のＷ基す−メットを実施例により具体
的に説明する。

実施例　ｌ 原料粉末として、平均粒径　１５μｍを有する完全固溶
体の（Ｔｉｏ、５５Ｗｏ、ｘ５）（Ｃ０，７ＯＮ０．３
０　）粉末（括弧内の数値は原子比を示す。以下同じ）
、同０５μｍのＡＱ２０３粉末、同０８μｍのＮ粉末を
用意し、これら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配
合組成に配合し、ボールミルにて７２時間湿式混合し、
乾燥した後、１５　ｋｇ／ｍｎの圧力にてプレス成形し
て圧粉体とし、ついでとの圧粉体を７６０ｊ　Ｏｒ　ｒ
の窒素雰囲気中、２０００〜２３００℃の範凹円の所定
温度に２時間保持の条イ牛にて灯ト結づ−ることによっ
て、実質的に配合組成と］司−〇成分組１戊をもった本
発明サーメット］〜４および１ヒ較サーメツ）１．２を
それぞれ製造した。

ついで、この結果得られた本発明ヅーーメノト］〜４お
よび比較サーメット１．２の硬さくロックウェル（便さ
Ａスケール）および抗」ノ〒ノフを演１ｊ定すると共に
、これより５ＮＰ４３３のＪｌ＜　１犬をもつ切口ｌ］
チップを切出し、 被剛材　Ｓ　Ｎ　ＣＭ　−８（硬さ　五Ｂ２４０　）、
切削速度、２００ｍ／ｍｉｎ、 送り　０３騒／ｒｅｖ。

切込み　２朋、 切削時間　ＩＱＩＩＩｌｉ、 の条件での高速連続切削試験、および、被剛材　８％（
：Ｍ−８（硬さ　ＨＢ２７ｏ）、切削速度’、　１２０
　ｍ　／　ｍＬｎ、送り　０４韮／ｒｅｖ・、 切込み：３ｍＩｎ、 切削時間　３ｍｍ。

の条件での断続切削試験を行ない、−に記高速連続切削
試験では、切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測
定し、また上記断続切削試験では〒０個の試１験切刃の
うち、その刃先に欠損が発生した切刃数を測定した。こ
れらの測定結果を第１表に示した。また、比較の目的で
ＩＳＯのＰ１０グレードのＷ　Ｃ基間硬合金製切削チッ
プ（以下従来切削チップｌという）およびＴｉＣ−１０
％１ｖｌａ−１５％Ｎ］の組成（以上重量％）を有する
サーメノＩ・製切削チップ（以下従来切削チップ２とい
う）についても上記の切削条件で切削試、験を行ない、
この結果も第１表に示した。

第１表に示される−ように、本発明サーメット１〜４は
、いずれも高硬度および高靭性を有し、いずれの切削試
験でもすぐれた耐摩耗性および耐衝撃性を示すのに対し
て、ＡＱ２０３を含有しない比較ザーメッ）１ば、靭性
２よび耐酸化性が劣るものであるために５高速連続切削
試験では酸化による境界摩耗とクレータ−摩耗の急激な
発達によＩ）７分で切刃に欠損が生じ切削不能となり、
断続切削試験では靭性不足のためほとんどの切刃に欠損
が発生するものであった。また（Ｔ〕、、　ｖＪ　）　
Ｃ−Ｎの含有量がこの発明の範囲から高い方に外れた比
較サーメット２（は、すぐれた耐摩耗性を示すものの、
靭性（耐衝撃性）が劣るものであるため、断続切削試験
ではほとんどの切刃に欠損が発生した。さらに従来切削
チノプユ、２は、耐摩耗性および靭訃（耐衝撃性）とも
劣るものであった。

実施例　２ 原料粉末として、実施例１て用いた原料粉末のほかに、
平均粒径　１５μｍを有する完全固溶体のＣＴｉ　Ｏ，
’７５°”０．２５　）　（ＣＯ，８ＯＮ　Ｏ，２０）
粉末、同１．３μｍの（Ｔ工０．７０”′０．３０）（
Ｃ０７０１１面３０）粉末、２よび同２０／ｌ　ｍの（
Ｔ−，０，８０”’　０．２０　）　（ＣＯ，Ｅ、ＯＮ
ｏ、　２０　）粉末を用意し、こ汎ら原料粉末を、第２
表に示される配合組成に配合した後、実施例ＥＬ　Ｉｆ
Ｃ、％−けると同一の条件で混合し、成形して圧粉体と
し、ついでそれぞれ第２表に示される雰囲気中、温度　
２０００℃に２時間保持の条件で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５〜１５をそれぞれ製造した。

ついで、この結果間られた本発明サーメット５〜１５に
ついて、硬さおよび抗折力を測定すると共に、これよＩ
）ＳＮ？　４３３の形状をもった切削チップを切出し、
比較の目的で用意した工ｓＯのＩ）　３０グレードのｉ
ｆ、”　Ｃ基間硬合金製切削チップ（り下従来切１１１
チップ３という）と共に、被削材　ＳＮＣ↑ｖ＋−ｓ（
硬さ：ＨＢ２６０）、切削速度、１００ｍ　／ｍｉｎ、 送り、０８騒／ｒｅ■、 切込み　４□。

切削り間　コ○ｒｎ、’ｎ、 の条件での高送り連続切削試験、２よび被剛材　Ｓｌマ
ＣＳ、４−３　（硬さ　ｔｉＢ　２″、ソ○〕、切削速
度　１００ｍ　／　７１υｔ、 送り　○４５騒／ｒｅｖ、 切込み　３託、 切削時間　３　ｒｎｉｎ、 の条件での断続切削試験を行ない、実施例日でおけると
同様に、７Ｃれそれ切刃の逃げ面摩耗幅ふ・よびすくい
面摩耗深さ、並びに欠損切刃数を測定した。これらの測
定結果を第２表に合せて示した。

第２表に示される結果から、本発明サーメット５〜ユ５
は、いずれも高硬度および高靭性を有し、高送り連続切
削および断続切削においてすぐれた切削性能を示すのに
対して、従来切削チップ３は靭性（耐衝撃性）が本発明
サーメットと同等であるものの、耐塑性変形性が劣るた
め、高送り連続切削状、験では３分で切削不能となった
。

実施例　３ 原料粉末として、実施例１で用いたＡＱ２０３粉末２よ
びＡｌｏ、“粉末のほかに、平均粒径　１５μｍを有す
る完全固溶体の（Ｔｌｏ、５ｏＷｏ２ｏＸ　Ｃ０７ｏＮ
ｏ３ｃｌ粉末。

さらに不純物として、同０８μｍのＭＯ粉末、同２５μ
ｍのＮ１粉末、同１２μｍのＣｏ粉末、および同３０μ
ｍのＲｅ粉末を用意し、これら原料粉末を第５表に示さ
れる配合組成に配合した後、実施例１におけると同一の
条件で混合し、乾燥し、成形して圧粉体となし、ついで
これらの圧粉体を、３００　ｔｏｒｒの窒素雰囲気中で
、それぞれ第３表に示される温度に２時間保持の条件で
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ノ）１６〜２４および比較サ
ーメノｌ−３〜５をそれぞれ製造した。

つぎに、これらの本発明サーメソ）１６〜２４および比
較サーメット３〜５について、硬さおよび靭性を測定す
ると共に、これよりＳＮＰ　４３３の形状をもった切削
チップを切出し、さらに比較の目的で用意した丁ＳＯの
Ｐ４０グレードのＷ　Ｃ基間硬合金製切削チップ（以下
従来切削チップ４という）と共に、 被剛材　ＳｉマＣｋ４−８　（硬さ、三Ｂ２６０）、切
削速度：　６０　ｍ　１ｍｍ、 送り、０７Ｂ／ｒｅｖ、、 切込み、１０７収、 切削時間　ｌ　Ｏｒｎｉｎ、 の条件での高送り連続切削試験、および被剛材　ＳＮＣ
Ｍ−８（硬さ：）ｉＢ２７０）、切削速度　８０　ｍ　
／　ｍ１７＋、 送り、０５駁／ｒｅ■０、 切込み、３頭、 切削時間　３ηＩＩ＋＋、 の条件での断続切削試験を行ない、実施例１におけると
同様に、それぞれ切刃の逃げ面摩耗幅およびすくい面摩
耗深さ、並びに大損切刃数を測定した。これらの測定結
果を第３表に合せて示した。

第３表に示される結果から、本発明サーメット１６〜２
４は、いずれも高硬度および高靭性を示し、高送り連続
切削および断続切削のいずれの切削試験でもすぐれた切
削性能を示し、特に本発明サーメット２１〜２４に見ら
れるように、ＭＯ＋　’ｆ　。

Ｃｏ、またはＨｅなどの不純物が含有しても、その含有
量が１％以下であればサーメット特１生にほとんど影響
を及ぼさないことが明らかである。これに対して、ＡＱ
２０３の含有量がこの発明の範囲から高い方に外れた比
較サーメット３　、　　（Ｔｉ、　Ｗ　）　ＣＮの含有
量がこの発明の範囲から低い方に外れた比較サーメット
４．および不純物の含有量が１％を越えて高い比収サー
メット５においては、いずれも靭性が不足し、きわめて
悪い切削性能しか示さないことが明らかである。また、
従来切削チップ４は、靭性（耐衝撃性）が本発明サーメ
ットと同等であるものの、耐塑性変形性に劣るため、高
送り連続切削試、験では０５分で切削不能となった。

上述のように、この発明のＷ基す−メットＵ、すぐれた
靭性（耐衝撃性）および耐酸化性を有すると共に、高強
度および高硬度（耐摩耗性）を有し、さらに耐塑性変形
性にもすぐれているので、これらの特性が要求される高
速切削や重切削に切削工具として用いた場合にすぐれた
切削性能を示し、さらに熱間圧延ロール、熱間線引ロー
ル、熱間圧縮ダイス、熱間鍛造ダイス、および熱間押出
しパンチなどの比較的長時間高温にさらされる熱間加工
用工具として用いた場合にもすぐれた性能を長期に亘っ
て発揮するなど工業上有用な特性を有するのである。

出願人　　三菱金属株式会社 代理人　　富　　１）　和　　夫　外１名昭和５９年２
月１０日 特許庁長官　若　杉　和　夫　　　殿 １、事件の表示 ％願昭５７−２３０４０８号 ２、発明の名称 タングステン基サーメット ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京都千代田区人手町−丁目５番２号代辰者　　
　永　野　　　健 ４、代　理　人 １−１所　東京都千代田区神ＵＥｍｍ町−丁目２３番地
宗保第二ビル８階 自　　　発 （１）　　明細書、第１０頁、発明の詳細な説明の項、
第１４行、 ｒ　（Ｔｉｏ、５ｏＷｏ２ｏ　）　（Ｃｏ、ｓｏ　Ｎｏ
、２０　）　ｊとあるを、 Ｆ　（Ｔｉｏ、ａｏ　Ｗｏ、２０　）　（Ｃｏ６ｏＮｏ
４ｏ　）　Ｊ゛と訂正する。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 硬質（目形酸成分としてのＴ１と％″の複合金属１賢窒
   化物゛ｌ○〜５０重量楚、 同じく酸化アルミニウム　０５〜１０Ｍｔ％、結合（「
   ４形成成分としてのＷ２よび不可避不（，１［物残り、 からなる組成を有することを特徴とする靭性および耐酸
   化四にすぐれたタングステン基す−メノＩ・。