JPS5976850A - 強靭性サ−メツトの製造方法 - 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】 本発明は靭杓、１ｉｉｌ熱クラックｔ’４　Ｊ３よび耐
塑性変形性に優れた刀−メツトに関するものである。

従来炭化チタン（以丁１−ｉＣで示−リ−）基リーメノ
ｔ・はＷＣ基合金イ１どの超硬合金に比して、靭性に劣
っていることからこれらを改善するために、■ＭＯある
いはＭ−０２Ｇを添加し、焼結時の炭化物の粒成長を抑
制するとともに結合相金属とのぬれ性を改良する。

■ＷあるいはＷＣを添加し、ＭＯあるいはＭＯ２Ｃ添加
と同時の効果をはかる。

などの手段がとられているが、いり゛れの場合も炭化物
粒子の周辺に形成される複炭化物相の偵が多く、炭化物
粒子の成長が大きいため満足な靭性は得られない。また
、結合相中のｗ、Ｍｏ固溶量を多くすれば炭化物と結合
相のぬれ↑１１が改西され靭性が向上づるのであるが、
従来の〜ＶＣ，ＭＯ２Ｃを単独に添加する形Ｃは結合相
中の〜Ｖ、〜１０固溶聞は増加せず満足な靭性を得るに
至っていない。

また、従来のＴｉＣ基４ノーメノトは、ＷＣＣ超超硬合
金比べ主成分炭化物の性質上、高温で変形しゃすいどと
およびＩｌｉｌ切続切削時→ノイクルによる熱クラツク
が生じ易い欠点がある。これらの欠点に対しては、 ■合金のＷＣ含含有を多くし、熱伝導↑１を向上さける ■ＷＣ、ｔｖｌｏ　２　Ｇを添加し、炭化物と結合相の
ぬれ性を向１さＵる ■結合相４固溶強化もしくは析出強化りることが従来考
えられてきている。このうち■に関しては、従来の様に
単にＷ、ＷＣ，ＭｏあるいはＭＯＣを添加すると、これ
らの成分はＴｉＣに比べ耐摩耗性が劣るため合金の耐摩
耗性を劣化させる結果となり、多量に含有できないのが
現状である。

また■に関しでは＋”＋；　ｉＩｉの如く、結合相のＷ
、ＭＵ固溶吊を増加させζ１５る必要があり、これに対
し従来ＷメタルあるいはＭＯメタルを結合相と構成する
ＮｉあるいはＣＯ粉末に混合する方法もと、られている
が、これらの方法では焼結中に＼ＩＶＣあるいはＭＯ２
Ｃどなり、結合相中にＷあるいはＭＯどして固溶づ−る
石が減り、炭化物と結合相のぬれ性改善は十分になされ
ていない現状である。

また■の固溶強化に関しても、■で述べたと同じ様に、
結合相中に固溶づ゛る〜’、ＮＩＯ濃度が限られＣいる
ため十分ではｔにい。析出強化に対しＣは、ＡＩ、Ｔｉ
等の添加が考えられ−Ｃいるが析出強化をはかると合金
の靭性が劣化し好ましくない。

本発明者らは上述のような観点から、高温におい−Ｃ高
い強疫をもつと共に靭性、耐塑性変形性および耐摩耗性
に優れたサーメットを得るべく仙究を重ねた結果、１７
００℃以上Ｃ固溶化処理をしｔこ（Ｗ、Ｔｉ　、Ｍｏ　
、Ｚｒ　）ＣＮを原料粉末として用いると、 ■炭化物周辺組成聞が少なくなること ■結合相中に固溶するＷ、　ＭＯ１ｌｌｆｌｌが増加し
、結合相が固溶強化されると共に炭化物とのぬれ性が改
善されること ■炭化物結合組成（以下メタル１〜ンと呼ぶ）を形成し
、高温で合金が変形しにくくなること■耐摩耗性を劣化
することなくＷＣを多量に含有し靭性が向上できる という驚く′べぎ結果を得たのである。

上記■の理由は、炭化物の周辺組成を形成する成分を前
も一ノー（Ｉｉｉξわ１粉末の中に固溶さＵでおくため
に、焼結中にこれら成分が炭化物中に拡散りることが少
なく、これにより周辺組成量が減じ合金の靭性が向−１
，ｔ、　／、：ものど考えられる。

■の押出どしＣは、焼結中に副炭化物原材中のＷ、Ｍｏ
が液相中に焼結温痕での固溶限ま（・溶解するが、冷却
中複炭化物相中に既に多ｉのＷ、　Ｍが含有させ【ある
ために、油相に固溶したＷあるいはＭＯの複炭化物中へ
の拡散が遅れるため結合相中に多量に残るものと思われ
る。このことが結合相中に多量のＷ、ＶＩｏが固溶し、
結合相を固溶強化づ°ると同Ｕνに、炭化物と結合相の
ぬれ性を改善し結合相−炭化物界面強度を向上せしめ、
合金の靭性、熱クランク性を向上させると占えられる。

■の押出は発明者らにも詳細は明らかでない。

■の理由は（Ｗ、’ｒｉ　、ＭＯ，７ｒ　）ＣＮを使う
ことにＪ、リスケルトン形成が促進され、このスケルト
ン形成により耐摩耗性が向上し、耐摩耗性に劣るＷＣ，
Ｍｏ　２　Ｇ添加にもかかわらず合金の耐摩耗性を劣化
させないものと考えられる。

また、ＺｒＣを添加すること【こＪ、り合金の耐摩耗性
、耐塑性変形性が向１することはよく知られ−Ｃいるが
、７ｒＣを甲独に添加づると合金の靭１１を著しく劣化
覆る。本発明以前に、Ｚｒの添加に対しＣは水素化物あ
るいは窒化物どしての添加が提案されているが、前者は
焼結過程で炭化され／Ｃを添加した時と同様な結果とな
る。後者においては、７ｒＮはきわめて安定なため焼結
性が悪く、また焼結後もＺｒＮが単相で残るため合金の
靭性を損う。

本発明はこれらＺ「の添加に伴なう焼結性の劣化に基づ
く靭性の劣化をも改善した。つまり、原料中に前もって
７ｒを固溶Ｊることにより、焼結性を改善しＺｒ添加に
よっても靭性を損うことなくＺｒの利点を生かし得た。

Ｚｒを固溶体に含有させるにはＺｒＣを用いくもよいが
、７ｒあるいはＺｒＯを用いて低温で均一な固溶体を作
ることもできる。

次にこ６発明の強靭性サーメッ１−におい−（上述のよ
うに数値限定した理由について述べる。

（１）複炭化物相ど結合相 複炭化物相の念右量が１０％未満ではこれに対応し結合
相ｍが９０９６を越えるため耐摩耗性が損われるため複
炭化物相は１０％以」含有さけなければならない。しか
し複ｊ尖化物相が９ｊ）％を越えて含有すると、これに
対応し結合相が５％未満となり、靭性が劣ＩＩ；　Ｌτ
しまうため複炭化物相含有吊を１０・〜９５％、結臼相
端を５・〜９０％と限定した。＜（お、実用切削＝［具
としては複炭化物相４０・〜９５％の含有が望ましい。

（２）固溶化処理瀉麿 固溶化処理）晶麿が１７００℃以Ｔ；　’ｒあると、Ｗ
Ｃ２Ｔｌ（／おＪ、びＭｏ　２　Ｇが均一（’Ｌ固溶体
どなり得ないので固溶化処理温葭は１７００℃以−１と
限定しＩ（。

（３）固溶体中のＷＣ，、Ｍｏ　２　Ｇ吊（ＷｗＴｉｘ
　ＭＯ，Ｚｒ、）ＣＮにおいて、Ｗを０．１−０．５．
　Ｖを０．０２・〜０，１どした即山は、×が０．１未
満、■が０．０２未満（・は炭化物ど結合相のぬれ性を
改良りるに至らず添加効果が認められないためＸは０．
１１Ｊ、ｌ、　Ｖは０．０２以上と限定した。またＸが
０．５．　Ｖが０．０２を越えて含有さけると、ＴｉＣ
のもつ耐摩耗性に優れる寄与が弱まり、合金の耐摩耗性
が劣化することＪ３よびスケルトン量が増え合金の靭性
が劣化するため、ＸはＯｂ以下、■は０．１以下と限定
した。２は０．０５未満ては７ｒＣの有する利点のうち
耐摩耗性の向−１という特長をやや生かし得ないこと、
また０、１を越えると（Ｗ、Ｔｉ　、Ｍｏ　、Ｚｒ　）
Ｃどし、７ｒＣを添加し−（も靭性の劣化をややきたす
ため０．０５以Ｊ−０，１未満とじｌｃ。

ついでこの発明の強靭性Ｖ−メツ１−を実施例より詳述
する。

実施例１ 平均粒度１．０μのＴｉＣ粉末、同１．３μのＷＣ粉末
、同１．７μのＭＯ２Ｃ粉末を用いこれらの粉末を適当
量配合し、真空中１７００℃・〜１８００℃で１時間反
応させ（”固溶体化し、ついｅこれをボールミル粉砕し
平均粒度１．０μの複炭化物原料を作製した。また結合
相形成のために平均粒度１．０μのＮｉ粉末を用いた。

これらの粉末および平均粒１ｉ１．！ｉμのＴｉＣ粉末
を用い、第１表の組成に配合し、ボールミル粉砕、成形
後１４００℃で１時間真空焼結を行ない、本発明強靭性
Ｉナーメツト１・〜・８を製造した。前記本発明ザーメ
ツ１−１・−８の成分組成が−どの特性と共に第１表に
示されている。なお第１表には、製）Δ方法の違う比較
サーメツ＋−Ａ・−Ｅが併記されている。高温強度は１
０００℃応カフ０ＫＯ／ｌｌ１ｌＩ１２下で短時間クリ
ープ）ストを行な・ノた０、′１の破断までの時間を示
す。

第１表から明らかなように、本発明ザーメノ１−におい
ては抗折力、高渇強疫が比較４ｊ−メツトＪ、り格段に
優れていることがわかる。

ついＣ゛上記発明サすメッ＋−４，ｃおよび７．比較１
ノーメツｔ−Ｂ、ＣおよびＤに関し、以下に示づ切削条
件で連続切削試験および断続試験を行４１いこの結果を
第２表に示しＩ５゜ ■連続切削試験１ 被削材　　Ｊ　Ｉｓ　　８０Ｍ３　（１−ｌｃ　　４０
　）切込み　　　２　ａｓ 送り速度　　０．４１１１１　／　ｒｅＶ切削速度　　
２００　　ｍ、’＋ｎｉｒ＋切削時間　　１　！ｉ　Ｉ
ｌｌ　ｉ　ｒｌ■断続切削条ｆ′１ 被削（Ａ　　　、）Ｉ　Ｓ　　８０Ｍ　：’３　（ＩＩ
　３４０）切込み　　　２ｍｍ 切削速１５　　　ＥＯ＋ｎＭｍｉｎ 切削時間　　各送り３　　ｍｉｎ 第２表 第２表からも明らかなように、本発明サーメットは耐摩
耗性ａ３よび耐欠損性、特に耐欠損性が比較サーメット
より格段に優れ−Ｃいることがわかる。

次に耐熱クラック性、耐塑性変形性と比較するため］記
試オ′）１におい（次の条（！ｌ　’Ｕ’切削試験を行
ない第３表にその結果を示しｔこ。

耐熱クラック試験 被削材　　　Ｊ　Ｉｓ　　３０Ｍ３　（ト１ｓ４０）切
込み　　　２　ｍｍ 送り　　　　　０．３　ｍ１ｌｌ　７’刃切削速度　　
１５０…７　ＩＩＩ　ｉ　ｎ切削時間　　４Ｉｌｌｉｎ 耐塑性変形試験 被削材　　　”１’　ｉｆ　Ｄ　２　Ｇ　（ｌ−ｌ　　
４１５）送り　　　　　０．２１１１１１１　／’刃切
込み　　　２ｎ＋ｍ 切削達磨　　１００　ｍ　／　１ｌｌｉｎｌｌ時間　　
１　ｍｉｎ 第３表 第３表から明らかなように、本発明サーメットは比較サ
ーメットに比べ、熱クラツクが発生しにくいとともに刃
先の塑ｆ’ｌ変形にＪ：るダレのｆｉが格段に少ないこ
とが４つかる。

実施例２ 実施例１において使用したと同じ原料粉末を用いるどと
もに、同様な製造条件によつＣ１本本発明サーメット９
・−１４と比較υ−メツ１〜Ｆ・〜１−１を製造した。

これら両す−メッｉ・の成分、特性、用いた原料粉末が
第４表に示されている。

第４Ｐにから明らかなＪ、・）に、本発明強靭性４ノー
メツ１−におい（は抗折力、高揚強度が比較１ノーメツ
トより格段に暖れ【いることがわかる。

ついで上記発明十）−メント１′ｌ、１３および１４、
比較υ−メンＩＧに関し、実施例１に示したど同−条（
’＋で切削試験を１１ないこの結果を第５表に示した。

第５表 第５表からも明らかなように、本発明リーメッｔ・は耐
摩耗性おＪ：び耐欠損性、特に耐欠損性が比較サーメッ
トＪこり格段に優れでいることがわかる。

ついで実施例１に示したど同様に耐熱クランク廿１Ｍ塑
性変形牲ど比較した結果を第６表に示した。

第６表 第６表から明らかなように、本発明４ノーメツトは比較
サーメツ］−に比べ耐熱クランク竹、耐塑性変形性に格
段に優れていることがわかる。

実施例３ 実施例１において使用しｌｃど同じ原料粉末を用いると
どもに同様な製造条件によって製造した比較１ｙ−メツ
１〜■・−Ｋを＋Ａ８した。これらど本発明り゛−メン
ト４および６の成分、特性、用いｊこ原料粉末ａ５よび
実施例１と同様の切削条（１ｒ切削試験を行なった結果
が第７表に示されＣい〈）。

第７表より、本発明り一−メッＩ１．Ｌ（Ｗ、丁１゜Ｍ
Ｏ，７ｒ　）（ＥＮ以外の固溶体を使用した場合に比べ
抗折力、耐摩耗性、耐欠損ｖ１に（９れることが４つか
る。

本発明は１述のＪ、うに構成しｌｃものであり、原料固
溶体の中に７ｒ、Ｉｆｆに固溶りることにより、合金の
靭性を（こなうことなくＺｒ、ｆ−Ｈの多聞の添加を可
能どした。

・Ｊ“１　わυ　ンｆｌｊ　　、ｉｌヨ　着ｎ事１′［
の表示 昭和５７　、（’ｆ　　１、＋ｉ　ｍ〕’　Ｍ　　第１
８８０５０号発明の名称　　強靭竹号−メットの製造方
法補正をする賃 事件どの関係　　特許出願人 住所　東京都千代田区丸ノ内二丁目１番２号名称　（５
０８）日立金属株式会社 電話　東京０３−２８４−、ＩＧ、１２明細化の「特ｚ
′１請求の範囲＝１の欄、および「発明の詳細な説明」
の欄。

補止の内容 別紙の通り １、明細書の「特許請求の範囲」の欄の記載を次の通り
ｉｉ’ｌ’　ｉＴ’　”Ｊる。

１１０−９５重量％の複炭化物相ど５＝−９０重量％の
ｒ’ａ　、　Ｇｏ　、　Ｎｉの１１÷叉は２種の結合相
とからなるサーメットにおいて、前記複炭化物相を構成
するための原料粉末として１７００℃以上で１時間。

真空中Ｃ固溶化処理をした１以上のＣ／Ｎ比の複炭化物
原料（ＷＷＴ　＋　（ＭＯｙ　　７　ｒ　２　　）　Ｃ
Ｎを用い、前記ｗ、ｘ、ｙ、ｚがそれぞれ次に示す＠量
化範囲の組成をイｊすることを特徴どする強靭性量ナー
メツト。

０．１≦Ｗ≦　０．５ ０．１≦Ｘ≦　０．５ ０．０２≦ｙ≦０．１ ０．０１≦Ｚ　＜　０．１ ｗ　−ｔ−ｘ　＋ｙ　＋ｚ　＝　　ｉ 」 ２、明細四の［発明の詳細な説明」の欄の記載を下記の
通りａ］正する。

記 （１）明細書第２頁第８行の「同時の」を「同様の１に
訂Ｊ′Ｉｌする。

（２）同書第３頁第８行のｒＭｏあるいはＭＯＣＪをｒ
　Ｉ’ｖ１０あるいはＭ（１２，ｃＪに訂正する。

（３）同化第４頁第１１行の１組成量１を「組織量」に
５Ｊ正覆る。

（４）同書同頁第１５行の１組成」を「組織」にＲ■正
Ｊる。

（５）同書第５頁第７行のｒＭＪをｒＭｏ、Ｊに訂正づ
る。

（６）同店第６頁第６行の１７」を［Ｚ　ｒ　、Ｊに訂
正する。

（７）同ｍ同頁末行の［改１め限定１を１゛数値限定１
に訂ｉ二する。

（８）同書第７頁第１７行の１”×」を「Ｗ」に訂正す
る。

（９）同ｉｆ　１ｉｉ１頁未行の「×−１をｒＷＪにｉ
Ｊ正する。

（１０）同化第８頁第１行の「×が０．５．　Ｖが０．
０２　Ｊを「Ｗが０．５．　Ｖが０．１」に訂正する。

（１１）同書同頁第４行の「×１をｒＷＪに訂正する。

（１２）同書同頁第１５行の「ＭＯ２Ｃ粉末」の後に「
および、同１．４μのＺｒＣ粉末」を挿入する。

（１３）同書第１０頁第１行のｒＴｉｃＪを［丁ａｃＪ
に訂正づる。

（１４）同門同頁第１８行の「（１−１ｃ　４０）　Ｊ
をｒ　（Ｈ３４０）　Ｊに訂正する。

（１５）同門箱１１頁末行の「耐塑性変形性と」を「耐
塑性変形性を」に訂正−りる。

（１６）同書第１２頁第９行の［（１−１４１５）　Ｊ
をＭｌ、　　４１５）　Ｊに訂正づる。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １０・〜９５重量％の複炭化物相とｊ）・・・９０重量
   ％のＦ。 ｃｏ、Ｎｉの１秤又は２種の結合相とからなるサーメッ
   トにおいで、前記複炭化物相を構成するための原Ｐｌ粉
   末として１７００℃以上で１時間、真空中Ｃ固溶化処理
   をした１以トのＣ／　Ｎ比の複炭化物原料（ＷＷＴ！ｘ
   　ＭＯ，ｙ　Ｚｒｚ　　）ＣＮを用い、前記Ｗ、Ｘ、Ｖ
   、／’がイれぞれ次に示す重量比範囲の組成を右するこ
   とを特徴とする強靭性」Ｊ−メツト。 ０．１区Ｗ二０．５ ０．１ＷＸ　１０．５ ０．０２　ｆＶ−０，１ ０，０５孟ｌ≦０．１ Ｗ　−ｉ’Ｘ　＋ｙ＋Ｚ　＝　　１