JPS602647A - 切削工具用炭化タングステン基超硬合金 - Google Patents

切削工具用炭化タングステン基超硬合金

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JPS602647A
JPS602647A JP11060983A JP11060983A JPS602647A JP S602647 A JPS602647 A JP S602647A JP 11060983 A JP11060983 A JP 11060983A JP 11060983 A JP11060983 A JP 11060983A JP S602647 A JPS602647 A JP S602647A
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JP
Japan
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carbide
cutting
cemented carbide
phase
wcc
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JP11060983A
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Hironori Yoshimura
吉村 寛範
Hiroyuki Oi
浩之 大井
Munenori Nakajima
中島 宗紀
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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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、高硬度および高靭性を有し、かつ切削工具
として用いた場合にすぐれた耐摩耗性および耐衝撃性を
示す炭化タングステン(以下WCで示す)超超硬合金に
関するものである。
Wa基超超硬合金、5chr5tθrにより発明され、
1926年には商品化された材料で、その後研究が進み
、今日ではWC−Co系超硬合金と、wC−(Ti、 
W、 Ta) C=OoCo系超硬合金成し、JISで
も規格化され、切削工具用としては、POI〜P50、
M10〜M40.およびKOI〜に40の規格がある。
しかし、これらの従来WCC超超硬合金、硬さおよび靭
性の点で未だ十分満足する特性を備えていないものであ
るため、特に鋼の高速切削や、高速シ切削および高切込
み切削などの重切削などに切削工具として用いた場合に
は耐摩耗性不足や耐衝撃性不足をきたし、所望のすぐれ
た切削特性を確保することができないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、2− WCC超超硬合金高硬度と高靭性を付与し、もって切削
工具として用いた場合にすぐれた耐摩耗性と耐衝撃性を
示すWCC超超硬合金開発すべく研究を行なった結果、
WCC超超硬合金、重量%で、Oo:5〜15チ、 TiとWの固溶炭化物〔以下、(Ti、W)Oで示す〕
:5〜60チ、 窒化チタン(以下、TiNで示す):5〜40係、炭化
タンタル(以下、TaOで示す)、炭化ニオブ(以下、
NbCで示す)、およびTaとNbの固溶炭化物〔以下
、(Ta、 Nb) Oで示す〕のうちの1種または2
種以上=1〜15%、 を含有し、残りがWCと不可避不純物からなる組成を有
し、かつ硬質分散相が、WC相と、TiとWとTaおよ
びNl)のうちの1種または2種の固溶炭窒化物〔以下
、(Ti、 W、 Ta/Nb) c Nで示す〕相と
、TiN相との3相からなるもので構成すると、前記の
(Ti、w)cはTaC、NbC! 、TiNが固溶す
ることによって、(Ti、 W、 Ta/Nb) ON
を形成し、その際wc’l析出するため、(Ti、W、
Ta/3− Nb)CN相は微細に分散して、その平均粒径が2μm
以下に保持されることから、合金の靭性、すなわち耐衝
撃性が著しく向上するようになシ(シたがって、この場
合平均粒径が2μmを越えて大きくなると、この特性は
得られない)、さらに前記の(Ti、 W、 Ta/N
b) ONには、合金を切削工具として用いた場合、刃
先の耐逃げ面摩耗性を向上させる作用があり、また、一
方TiN相には刃先の耐すくい面摩耗性を向上させる作
用があるので、すぐれた切削性能を発揮するようになる
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、以下に組成を上記の通りに限定した理由を説明する
(a)’C。
CO酸成分は、合金の靭性を高めて耐衝撃性を向上させ
る作用があるが、その含有量が5チ未満では所望の耐衝
撃性を確保することができず、一方15チを越えて含有
させると、合金の硬さが低下し、耐摩耗性が劣化するよ
うになることから、そ4− の含有量を5〜15%と定めた。
(b) (T1. w ) a (Ti、W)O成分は、焼結中にTiHの一部と、(T
a、 Nb) C、TaC、およびNbCと固溶して平
均粒径:2μm以下を有する微細な(Ti、 W、 T
a/Nb)ONを形成し、前記の通シ、この(Ti、W
、Ta/Nb) ONが微細に分散することによって、
合金の靭性(耐衝撃性)が著しく向上し、合金を切削工
具として用いた場合に刃先の耐逃げ面摩耗性が向上する
ようになるが、その含有量が5q6未満では形成される
( Ti 、 W 、 Ta / Nb ) ONの量
が少なすぎて所望の耐逃げ面摩耗性を確保することがで
きず、一方60チを越えて含有させると合金の耐衝撃性
が劣化するようになることから、その含有量を5〜60
チと定めた。
(c) TiN TiN成分は、上記の通り、その一部が焼結中に(Ta
、 Nb ) O、Ta(! 、およびNbOとともに
(Ti。
W)Cに固溶して微細な(Ti 、 W 、 Ta /
 Nb ) ONを形成し、合金を切削工具として使用
した場合の5− 刃先の耐逃げ面摩耗性を向上させ、残9のTiNは硬質
分散相として残存して、(Ti、 W、 Ta/Nb)
ONの粒成長を抑制して、とれを2μm以下の平均粒径
に保持し、かつ刃先の耐すくい面摩耗性を内街撃性が低
下するようになることから、その含有量を5〜40チと
定めた。
(a)(Ta、 Nb) O、TaO、およびNbOこ
れらの成分は、上記した通シ、(Ti、W)0および(
T1.W)CN中に固溶して、(T5 w。
Ta/Nb)Cおよび(Ti 、 W 、 Ta / 
Nb ) ONを形成し、切刃の耐摩耗性を向上させる
作用があるが、その含有量が1チ未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方15%を越えて含有させると
、耐摩耗性に劣化傾向が現われるようになることから、
その含有量を1〜15チと定めた。
なお、この発明のWCC超超硬合金、不可避不純物とし
て、Ma r Or + F e r N i + M
+ S i + および02などのうちの1種または2
種以上を含有する場合6− があるが、その含有量が合計量で1チ以下であれば、そ
の特性が何ら損なわれるものではない。
つぎに、この発明のWCC超超硬合金実施例により具体
的に説明する。
実施例 1 原料粉末として、平均粒径1.5μmk有するwC粉末
、同1.2μmf有する完全固溶した(Ti、W)C粉
末(TiC! / W C= 30/70、重量比、以
下同じ)、同1.0 pmのTi1J粉末、同1.8 
pmを有する完全固溶した(Ta、Nb) C粉末(T
aC/ NbO= 90/10)、さらに同1.2μm
のCC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48時時
間式で粉砕・混合した後、15Kf/−の圧力で圧粉体
にプレス成形し、ついでとの圧粉体を、10 mmHg
のX空中、温度: 1480℃に2時間保持の条件で焼
結することによって、本発明WCC超超硬合金〜7およ
び比較wCC超超硬合金〜6をそれぞれ製造した。
なお、比較WCC超超硬合金〜6は、いずれも7− 構成成分のうちのいずれかの成分含有量(第1表に※印
を付したもの)がこの発明の範囲から外れた組成をもつ
ものである。
つぎに、この結果得られた本発明WCC超超硬合金〜7
および比較WCC超超硬合金〜6について、ロックウェ
ル硬さくAスケール)および抗折力を測定すると共に、
これより5NP432の形状をもった切削チップを切出
し、 被削材:EINCM−8(硬さHB240)の丸棒、切
削速度:150m/min、 送シ:0.36胡/rθV1、 切込み:1.5能、 切削時間:iom=。
の条件での調達続切削試験、および、 被削材: SNCM−8(硬さHB 270 )の角材
、切削速度’ 110 m / rrwr、送シ:0.
3澗/ rev、、 切込み:2m+n、 切削時間:最高3 min、 の条件での鋼断続切削試験を行ない、前者の調達−〇− 続切削試験では刃先の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さ
を測定し、また後者の鋼断続切削試験では10個の試験
切刃のうちの欠損発生切刃数を測定した。また、比較の
目的で市販の工SO・Ploのwe基超超硬合金以下従
来WCC超超硬合金という)についても同一の条件で試
験を行なった。
これらの結果を第1表に合せて示した。
第1表に示される結果から、本発明WCC超超硬合金〜
7は、いずれも硬質分散相が、wC相と、(Ti、 W
、 Ta、 Nb) ON相と、TiN相の3相からな
シ、かつ高硬度と高靭性を有するので、切削試験では従
来Wa基超超硬合金に比してすぐれた耐摩耗性および耐
衝撃性を示すのに対して、比較wCC超超硬合金〜6に
見られるように、構成成分のうちのいずれかの成分含有
量でもとの発明の範囲から外れると、前記の特性のうち
少なくともいずれかの特性が劣ったものになることが明
らかである。
実施例 2 原料粉末として、平均粒径3.0μmf有するWC10
− 粉末、同1.0 pmのTiN粉末、同2.0 pmの
TaC粉末。
同2.2μmのNbC粉末、および同1.2μm’x有
する完全固溶した(Ti、W)O粉末(TiC/wa=
30/70)、さらに同1.2μmのCo粉末を用意し
、これらの原料粉末をそれぞれ第2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粉砕
・混合して圧粉体に成形し、ついでとの圧粉体を、lm
mHgの窒素雰囲気中、温度: 1430℃に1.5時
間保持の条件で焼結することによって本発明we基超超
硬合金〜12および比較WCC超超硬合金、8をそれぞ
れ製造した。
つぎに、この結果の本発明WCC超超硬合金〜12およ
び比較WCC超超硬合金、8について、調達続切削試験
の条件を、 被削材: SNC!M−8(硬さHB240)の丸棒、
切削速度: 110 m 1m1n。
送り:0.36闇/ reV、、 切込み:2.0調、 切削時間:10mm、 とし、さらに鋼断続切削試験の条件を、被削材:SNC
M−8(硬さHB270)の角材、切削速度:90m/
mii、 送り :0.335づ/ rev、、 切込み:2gm、 切削時間:最高3 mI7+、 とする以外は、実施例1におけると同一の条件で諸特性
を測定した。また、比較の目的で、従来WCC超超硬合
金として市販のIEIO−P20e用意した。これらの
測定結果を第2表に示した。
実施例2においても実施例1におけると同様の結果を示
し、本発明WCC超超硬合金〜12は、構成成分のうち
のいずれかの成分含有量(第2表に※印を付したもの)
がこの発明の範囲から外れた比較we基超超硬合金、8
.および従来WCC超超硬合金に比して、すぐれた耐衝
撃性を示し、かつ従来we基超超硬合金に比してすぐれ
た耐摩耗性をもつことが明らかである。
実施例 3 原料粉末として、平均粒径5゜0μmを有するwc粉末
、および同1.5μmf有する完全固溶した(Ta、 
Nb)C粉末(TaO/ NbC! = 60/40 
) 、さらに実施例2で用いたと同じ(Ti、 W )
 C粉末。
TiN粉末、およびCOC粉末用意し、これら原料粉末
を第3表に示される配合組成に配合し、ついで、焼結条
件を、3mmHgの窒素雰囲気中、温度:1400℃に
1時間保持とする以外は、実施例1におけると同一の条
件にて、本発明WCC超超硬合金3〜17および比較W
CC超超硬合金、10をそれぞれ製造した。
つぎに、上記本発明WCC超超硬合金3〜17、および
構成成分のうちのいずれかの成分含有量(第3表に※印
を付したもの)がこの発明の範囲から外れた組成を有す
る比較we基超超硬合金、10について、同様に、調達
続切削試験条件全、被削材: sNcM−8(硬さHB
 240 )の丸棒、切削速度:90m/扉、 送り:0.45■/ rev、、 切込み:3.0mm1 切削時間:10mm。
とし、また鋼断続切削試験条件を、 15− 被剛材:SNC!M−8(硬さHB 270 )の角材
、切削速度:80m/扉、 送シ:0.425慎/ rev、、 切込み:3,0咽、 切削時間:最高3.0m1n。
とする以外は、実施例1におけると同一の条件で緒特性
を測定した。また、比較の目的で、従来WCC超超硬合
金として市販のISO・P30’に用意した。これらの
測定結果を第3表に示した。
実施例3においても実施例1および2におけると同様の
結果を示し、本発明WCC超超硬合金3〜17は耐摩耗
性および耐衝撃性のいずれにおいてもすぐれた結果を示
すのに対して、比較WCC超超硬合金、10および従来
WCC超超硬合金は、これらの特性のうち少なくともい
ずれかの特性が劣ったものになっている。
上述のように、この発明のWCC超超硬合金、。
高硬度および高靭性を具備し、かつ切削工具として用い
た場合にはすぐれた耐摩耗性および耐衝撃性を示し、長
期に亘ってすぐれた切削性能を発揮16− 】 ゐ () (の リ。
出願人 三菱金属株式会社 代理人 富 1)和 夫 外1名 17−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Oo:5〜15チ、 T1とWの固溶炭化物:5〜60チ、 窒化チタン:5〜40q6、 炭化タンタル、炭化ニオブ、およびTaとNbの固溶炭
    化物のうちの1種または2種以上:1〜15%、炭化タ
    ングステンおよび不可避不純物:残シ、からなる組成(
    以上重量%)を有し、かつ硬質分散相が、炭化タングス
    テン相と、平均粒径:2μm以下を有するT1とWとT
    aおよびNbのうちの1種または2種の固溶炭窒化物相
    と、窒化チタン相との3相からなることを特徴とする切
    削工具用炭化タングステン基超硬合金。 1−
JP11060983A 1983-06-20 1983-06-20 切削工具用炭化タングステン基超硬合金 Granted JPS602647A (ja)

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JP11060983A JPS602647A (ja) 1983-06-20 1983-06-20 切削工具用炭化タングステン基超硬合金

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JPS6141980B2 JPS6141980B2 (ja) 1986-09-18

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