JPS5919176B2 - 超硬合金 - Google Patents
超硬合金Info
- Publication number
- JPS5919176B2 JPS5919176B2 JP16306678A JP16306678A JPS5919176B2 JP S5919176 B2 JPS5919176 B2 JP S5919176B2 JP 16306678 A JP16306678 A JP 16306678A JP 16306678 A JP16306678 A JP 16306678A JP S5919176 B2 JPS5919176 B2 JP S5919176B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- ratio
- tin
- tiw
- solid solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
WC基焼結合金は、TiC基焼結合金(以下サーメット
と記す)、Al2O3基焼結合金(以下セラミックと記
す)、TiC2TiN、TiNC2Al2O3等の硬質
被覆相をWC基焼結合金の表面に施した表面被覆合金(
以下コーテッド合金と記す)に比し、機械的強度、耐熱
疲労性等にすぐれるため、サーメット、セラミック、コ
ーテッド合金では使用に耐えない分野で広く使用されて
いる。
と記す)、Al2O3基焼結合金(以下セラミックと記
す)、TiC2TiN、TiNC2Al2O3等の硬質
被覆相をWC基焼結合金の表面に施した表面被覆合金(
以下コーテッド合金と記す)に比し、機械的強度、耐熱
疲労性等にすぐれるため、サーメット、セラミック、コ
ーテッド合金では使用に耐えない分野で広く使用されて
いる。
特に大型サイドカッター等、大きな衝撃力が働き、かつ
熱変動が工具刃先にか\る鋼転削加工用分野では、大い
にその特徴を発揮している。
熱変動が工具刃先にか\る鋼転削加工用分野では、大い
にその特徴を発揮している。
しかしながら、最近これらの分野においても、作業条件
の高能率化が進み、さらに工具寿命を改善させる要求が
高まりつ\ある。
の高能率化が進み、さらに工具寿命を改善させる要求が
高まりつ\ある。
本発明は、これらの要求を満たすべく、熱疲労性、衝撃
靭性を著しく改善した大型サイドカッター、重切削カッ
ター等の鋼転削加工用に特に好適なWC基焼結合金に関
するものである。
靭性を著しく改善した大型サイドカッター、重切削カッ
ター等の鋼転削加工用に特に好適なWC基焼結合金に関
するものである。
本発明による合金の特徴は、複合炭窒化物な含むBl型
固溶体とWC相からなる硬質相を鉄族結合金属で構成さ
れたWC基焼結合金において、熱疲労性、衝撃靭性を最
大限発揮できるべく、これらの組合わせの最適化を図っ
たことにある。
固溶体とWC相からなる硬質相を鉄族結合金属で構成さ
れたWC基焼結合金において、熱疲労性、衝撃靭性を最
大限発揮できるべく、これらの組合わせの最適化を図っ
たことにある。
硬質相中のWCは、機械的強度が大きく、熱伝**導率
が大きい特徴を持っているが、高温下での鉄との反応に
対する安定性や、耐酸化性等の特性が劣るため、これら
の特性にすぐれたTiCと組み合わせることにより、切
削時の耐摩耗特性を改善することは良く知られていると
ころである。
が大きい特徴を持っているが、高温下での鉄との反応に
対する安定性や、耐酸化性等の特性が劣るため、これら
の特性にすぐれたTiCと組み合わせることにより、切
削時の耐摩耗特性を改善することは良く知られていると
ころである。
一方TiCは機械的強度が小さく、熱伝導率も低いため
、添加量の増大により切削靭性を低下させる傾向にある
ことも知られている。
、添加量の増大により切削靭性を低下させる傾向にある
ことも知られている。
そこで、まず本発明の目的である鋼転削加工用として適
性な基本組成を得るため第1表の如く、主としてTiC
の含有量を種々変化させた組成で合金を配合して、実施
例1記載の方法と同様の工程で焼結合金を作成した。
性な基本組成を得るため第1表の如く、主としてTiC
の含有量を種々変化させた組成で合金を配合して、実施
例1記載の方法と同様の工程で焼結合金を作成した。
得られた合金の機械的特性は第1表に示す。これらの合
金を用いて行った鋼転削のテスト結果を第1図に示す。
金を用いて行った鋼転削のテスト結果を第1図に示す。
本テストの条件は、大型サイドカッターやホブ等の、特
に機械的衝撃疲労や、熱サイクルによる疲労を工具材質
に与えやすい転削形式の切削環境をシュミレートした切
削条件である。
に機械的衝撃疲労や、熱サイクルによる疲労を工具材質
に与えやすい転削形式の切削環境をシュミレートした切
削条件である。
即ち被削材50M3(H=35’)を正面フライスカッ
ターにより、切削速度200m/分、切込み2WLm、
送りO,101m/刃という高速条件下で、切削時間と
空転時間の比が8となるように調整し、切刃にチッピン
グが発生するまで切削し、それまでの切削距離を測定し
、TiC量の適正範囲を見たものである。
ターにより、切削速度200m/分、切込み2WLm、
送りO,101m/刃という高速条件下で、切削時間と
空転時間の比が8となるように調整し、切刃にチッピン
グが発生するまで切削し、それまでの切削距離を測定し
、TiC量の適正範囲を見たものである。
この結果TiCの含有量があまりに多くても、少なくて
も、早期に欠損してしまう領域があることが判明した。
も、早期に欠損してしまう領域があることが判明した。
すなわちWC+T i C中のTiCの換算体積係が1
5%未満の場合は、WCと鋼との親和性の影響が強いた
めの溶着によるチッピング、40チを越える場合は、強
度不足によるチッピングが発生しやすく、工具寿命が短
いこと、また15チから40チでは熱亀裂によりチッピ
ングが発生するか、工具寿命は比較的長いことが判明し
た。
5%未満の場合は、WCと鋼との親和性の影響が強いた
めの溶着によるチッピング、40チを越える場合は、強
度不足によるチッピングが発生しやすく、工具寿命が短
いこと、また15チから40チでは熱亀裂によりチッピ
ングが発生するか、工具寿命は比較的長いことが判明し
た。
すなわち、サイドカッター等の機械的強度、耐熱疲労性
が要求される鋼転削の分野では、TiC+WC中のTi
C体積チは15〜40%でなければ実用性をもたないこ
とが明らかとなった。
が要求される鋼転削の分野では、TiC+WC中のTi
C体積チは15〜40%でなければ実用性をもたないこ
とが明らかとなった。
なお第1表の合金C−2は強度不足によるチッピングに
より、合金C−3は刃先変形により切削可能距離は1r
IL以下と短く、Coの添加量にも制約があることが判
った。
より、合金C−3は刃先変形により切削可能距離は1r
IL以下と短く、Coの添加量にも制約があることが判
った。
従って、上記範囲の硬質相組成に限定し、更に寿命を向
上させるため、種々の硬質相組成をもつ合金を試作し、
改良を行った。
上させるため、種々の硬質相組成をもつ合金を試作し、
改良を行った。
その結果、特定量のTiNを含有する場合には、特に優
れた切削性能を得ることが判明した。
れた切削性能を得ることが判明した。
実施例1に示す如く、T i C/(T i C+WC
)比が上記の値の範囲にあるWCC超超硬合金おいて、
粉末混合時に添加したTiNは焼結時には、Tic。
)比が上記の値の範囲にあるWCC超超硬合金おいて、
粉末混合時に添加したTiNは焼結時には、Tic。
WCと固溶反応を生じて、Bl型固溶体(TiW)(C
N)と、して一体化するが、このように窒素を含有する
Bl型固溶体と合金組織中に出現させた合金は、衝撃疲
労と熱疲労を伴う転削用途において、チッピングに対す
る強さが明らかに優れている。
N)と、して一体化するが、このように窒素を含有する
Bl型固溶体と合金組織中に出現させた合金は、衝撃疲
労と熱疲労を伴う転削用途において、チッピングに対す
る強さが明らかに優れている。
また同じ〈実施例1に示す如く窒素含有の効果は、配合
時のTiN分の形態を問わず認められる。
時のTiN分の形態を問わず認められる。
さらにTiNの最適な量については、後述の実施例2、
第4表に示すとおり、T i N/(T i C+Ti
N)または(TiW)N/((TiW)C十(TiW)
N)重量比で、0.10以上で効果が認められる。
第4表に示すとおり、T i N/(T i C+Ti
N)または(TiW)N/((TiW)C十(TiW)
N)重量比で、0.10以上で効果が認められる。
0.60以上を越えると焼結不足となり、かえって悪影
響カ出ルタメ、TiN/(TiC+TiN) または(
Tie)N/((TiW)C+(TiW)N)=0.1
0〜0.60が最適範囲である。
響カ出ルタメ、TiN/(TiC+TiN) または(
Tie)N/((TiW)C+(TiW)N)=0.1
0〜0.60が最適範囲である。
従って、TiNを含有する場合には、T i C+Ti
N+WC中のTiC+TiNの換算体積係が15チ以下
の場合は、WCO鋼との親和性の影響が強いための溶着
によるチッピング、40φ以上の場合は、強度不足によ
るチッピングが発生しやすく、工具寿命が短いこと、ま
た15〜40%では、工具寿命は比較的長く実用性をも
つ。
N+WC中のTiC+TiNの換算体積係が15チ以下
の場合は、WCO鋼との親和性の影響が強いための溶着
によるチッピング、40φ以上の場合は、強度不足によ
るチッピングが発生しやすく、工具寿命が短いこと、ま
た15〜40%では、工具寿命は比較的長く実用性をも
つ。
以上のような硬質相の組成で、サイドカッター等の機械
的強度、耐熱疲労性が要求される鋼転削の分野で性能を
発揮するが、さらにTa、Nbが含有されることによっ
て靭性が大巾に向上する。
的強度、耐熱疲労性が要求される鋼転削の分野で性能を
発揮するが、さらにTa、Nbが含有されることによっ
て靭性が大巾に向上する。
すなわち、TaNbCを合金全体の1.0重装置から3
0重量%含有することによって、靭性が大巾に向上した
合金が得られる。
0重量%含有することによって、靭性が大巾に向上した
合金が得られる。
1.0重量φ以下ではTaNbCの添加効果が無く、3
0重量%以上では耐摩耗性が劣る。
0重量%以上では耐摩耗性が劣る。
また、これらの合金は焼結合金の組織に特徴が認められ
、Bl型固溶体の平均粒度が1μ以下と小さい。
、Bl型固溶体の平均粒度が1μ以下と小さい。
なお、切削テストにより本発明品の対象とする切削用途
に対しては、バインダーとして添加する鉄族金属は、合
金全体に対して7〜20体積係の範囲にあることが必要
と判った。
に対しては、バインダーとして添加する鉄族金属は、合
金全体に対して7〜20体積係の範囲にあることが必要
と判った。
実施例 1
第2表に示す組成で原料粉末を配合し、さらにプレス助
材としてのパラフィンを1.5重量係加え、18−8ス
テンレス製の容器とWC−Co焼結合金製のボールを用
い、アセトン中で合金Gに関しては200H1それ以外
の合金は100Hのボールミル混合を行った。
材としてのパラフィンを1.5重量係加え、18−8ス
テンレス製の容器とWC−Co焼結合金製のボールを用
い、アセトン中で合金Gに関しては200H1それ以外
の合金は100Hのボールミル混合を行った。
これを乾燥後1.5t/Crlの圧力にて切削用チップ
をプレス成型した後、真空中で400℃に保持し、パラ
フィンを除去した後、10−2mmHg の真空下で1
400℃に1時間保持し焼結体を得た。
をプレス成型した後、真空中で400℃に保持し、パラ
フィンを除去した後、10−2mmHg の真空下で1
400℃に1時間保持し焼結体を得た。
なお、使用した原料であるWC−1、WC−2゜TiN
、Ti(CN)およびCo は市販のものであり、(T
i 、W) (C、N)は、市販のTic粉末(平均粒
度lμ、全炭素量19.6重装置、遊離炭素0.1重量
%)と上記TiNおよびWCを混合粉砕した後、カーボ
ンモールド中で10−”miHgの真空下で、圧力20
0 k、g/crit温度1900℃にて2時間加熱圧
縮した後粉砕して得たものである。
、Ti(CN)およびCo は市販のものであり、(T
i 、W) (C、N)は、市販のTic粉末(平均粒
度lμ、全炭素量19.6重装置、遊離炭素0.1重量
%)と上記TiNおよびWCを混合粉砕した後、カーボ
ンモールド中で10−”miHgの真空下で、圧力20
0 k、g/crit温度1900℃にて2時間加熱圧
縮した後粉砕して得たものである。
なお、合金の製造工程において、C、N等の形で脱ガス
する成分減少分を、配合時のカーボンブラックの適量添
加という同業者既知の方法にて調整した結果、得られた
合金は第2表記載の如く、η相等の脆い相を含まないW
C相とBl型固溶体相とのみからなることが確認された
。
する成分減少分を、配合時のカーボンブラックの適量添
加という同業者既知の方法にて調整した結果、得られた
合金は第2表記載の如く、η相等の脆い相を含まないW
C相とBl型固溶体相とのみからなることが確認された
。
これらの合金を用いて、(T i C/T i C+W
C)比率と転削テストにおける耐チッピング性の相関性
(第1図)の切削条件 被削材: s CM 3 (H8= 35 )、 ”1
ooxL、3o。
C)比率と転削テストにおける耐チッピング性の相関性
(第1図)の切削条件 被削材: s CM 3 (H8= 35 )、 ”1
ooxL、3o。
切削様式:1枚刃、フライス切削
切削速度:v=200m/!m
送り量:f=0.1朋/刃
切込み量:d−2酎
1 (空転/切削)時間比率=8
にて比較の結果、TiNを各種方法にて添加した本発明
合金は、炭化物のみからなる合金よりも明らかに寿命の
延長が認められた。
合金は、炭化物のみからなる合金よりも明らかに寿命の
延長が認められた。
また、これらの合金の特徴として、焼結合金組織中のB
l型固溶体相の粒度が1μ以下と細かいことがある。
l型固溶体相の粒度が1μ以下と細かいことがある。
また、焼結合金中のWC粘度は相対的に粗い方が、チッ
ピング発生までの切削距離が長い傾向が認められた。
ピング発生までの切削距離が長い傾向が認められた。
1
実施例 2
TiO2粉末とW03粉末を用いて、炭窒化反応により
(Ti 、W)(C,NB末を作った。
(Ti 、W)(C,NB末を作った。
この粉末と残部は実施例1で使用した原料を用い、第3
表の通りの配合組成の合金を作成した。
表の通りの配合組成の合金を作成した。
ボールミル混合時間シま100時間、焼結温度は138
0℃である。
0℃である。
これらの合金の特性を第3表に示す。
これらの試作合金と、市販のWC−TiC−TaC−C
o合金の内でJIS分類P20.P2O,P40相当材
質の合金を選択し、切削性能テストを行った。
o合金の内でJIS分類P20.P2O,P40相当材
質の合金を選択し、切削性能テストを行った。
その結果第4表に示す結果が得られた。
即ち本発明合金は市販のP20〜P40グレード超硬合
金に比して靭性においても、耐熱亀裂性においても、は
るかに優れるものであると判った。
金に比して靭性においても、耐熱亀裂性においても、は
るかに優れるものであると判った。
なおT i N/T i Cの比率は重量比091以上
0.6以下に適性値が存在することが確められた。
0.6以下に適性値が存在することが確められた。
0.1より小さければ効果は少なく、0,6より大きい
とかえって工具寿命を低下させる。
とかえって工具寿命を低下させる。
〉*実施
例 3 実施例1で作成した合金J(’第2表(1) 、 (2
) )を用い大型サイドカッターによるテストを行った
。
例 3 実施例1で作成した合金J(’第2表(1) 、 (2
) )を用い大型サイドカッターによるテストを行った
。
比較材種として市販超硬材種のP30相当品を用いた。
その結果は第5表に示すとおりであり、本発明品の優秀
性が歴然と認められた。
性が歴然と認められた。
実施例 4
実施例2の第3表に示す本発明品Mを用いて、市販超硬
P30相蟲品、市販超硬P40相当品を比較材種に選択
して行った重切削カッターによるテストの結果を第6表
に示す。
P30相蟲品、市販超硬P40相当品を比較材種に選択
して行った重切削カッターによるテストの結果を第6表
に示す。
本発明品は摩耗、靭性、耐スポール性、すべてに市販品
より優れることが分る。
より優れることが分る。
実施例 5
実施例2で作成した合金りを用い、ロー付はホブを作成
しテストを行った。
しテストを行った。
その結果、市販超硬ロー付はホブに比較し、第7表に示
すとおり、工具摩耗量が約1/2 と少なく、且つ耐
チッピング性に蓬かに優れる超硬ホブの完成が本発明合
金によって可能となったことが判った。
すとおり、工具摩耗量が約1/2 と少なく、且つ耐
チッピング性に蓬かに優れる超硬ホブの完成が本発明合
金によって可能となったことが判った。
【図面の簡単な説明】
第1図は(T i c/Ti C+WC)Jt率と転削
テストにおける耐チッピング性の相関性を示す図である
。
テストにおける耐チッピング性の相関性を示す図である
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 i wcとBl型の結晶構造を有する(Ti、W)(
C、N)固溶体からなる硬質相とCoを主体とするFe
族金属からなる結合相で構成された超硬合金において、
硬質相の成分の中でTiおよび/又はWの炭化物および
/又は窒化物の部分が(TiC2TiN)/(TiC+
TiN−tWC)比率に換算し、容積比率で0.15乃
至0.40の範囲にあり、Bl型固溶体がTiN/(T
iC+TiN)比率または(TiW)N/((TiW)
C+(TiW)N)比率に換算し、重量比率で0.1乃
至0.60の範囲にあるNを含有し、Coを主体とする
結合相が最終合金全体の7チ乃至20飴の容積比を占め
ることを特徴とする超硬合金。 2、特許請求の範囲第1項において、最終焼結体に存在
するBl型固溶体硬質相が平均粒径lμ以下であること
を特徴とする超硬合金。 3 特許請求の範囲第1項または第2項において、高靭
性で耐熱亀裂損傷性、耐塑性変形性に優れた大型サイド
カッター用途用の超硬合金。 4 WCとBl型の結晶構造を有する(Ti、W)(
C、N)固溶体からなる硬質相とCoを主体とするFe
族金属からなる結合相で構成された超硬合金において、
硬質相の成分の中でTi−8rよび/又はWの炭化物お
よび/又は窒化物の部分が(TiC+TiN)/(Ti
C2TiN+WC)比率に換算し、容積比率で0.15
乃至0.40の範囲にあり、81型固溶体がTiN/(
TiC+TiN)または(TiW)N/((TiW)C
+(TiW)N)比率に換算し、重量比率で0.1乃至
0.60の範囲にあるNを含有し、TaNbCを合金全
体の1.0重量%から30重量%を含有し、Coを主体
とする結合相が最終合金全体の7チ乃至20%の容積比
率を占めることを特徴とする超硬合金。 5 特許請求の範囲第4項において、最終焼結体に存在
するBl型固溶体硬質相が平均粒径lμ以下であること
を特徴とする超硬合金。 6 特許請求の範囲第4項または第5項において、高靭
性で耐熱亀裂損傷性、耐塑性変形性に優れた大型サイド
カッター用途用の超硬合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16306678A JPS5919176B2 (ja) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | 超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16306678A JPS5919176B2 (ja) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | 超硬合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5591953A JPS5591953A (en) | 1980-07-11 |
JPS5919176B2 true JPS5919176B2 (ja) | 1984-05-02 |
Family
ID=15766524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16306678A Expired JPS5919176B2 (ja) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | 超硬合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5919176B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0322012U (ja) * | 1989-07-15 | 1991-03-06 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE34180E (en) * | 1981-03-27 | 1993-02-16 | Kennametal Inc. | Preferentially binder enriched cemented carbide bodies and method of manufacture |
US4610931A (en) * | 1981-03-27 | 1986-09-09 | Kennametal Inc. | Preferentially binder enriched cemented carbide bodies and method of manufacture |
JPH0711049B2 (ja) * | 1989-06-02 | 1995-02-08 | 日立ツール株式会社 | 超硬合金及び製造方法 |
-
1978
- 1978-12-29 JP JP16306678A patent/JPS5919176B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0322012U (ja) * | 1989-07-15 | 1991-03-06 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5591953A (en) | 1980-07-11 |
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