JPS6056042A - サ−メツト - Google Patents
サ−メツトInfo
- Publication number
- JPS6056042A JPS6056042A JP16196383A JP16196383A JPS6056042A JP S6056042 A JPS6056042 A JP S6056042A JP 16196383 A JP16196383 A JP 16196383A JP 16196383 A JP16196383 A JP 16196383A JP S6056042 A JPS6056042 A JP S6056042A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tin
- tic
- raw material
- cutting tool
- toughness
- 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.)
- Pending
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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。
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Ｔｉｅを基本成分とする切削性能を大幅に向上
させたサーメットに関するものである。
させたサーメットに関するものである。
Ｔｉｅ基サーメットは従来よシ鋼の高速切削用工具に用
いられ、ＴＩＣの高温における浸れた耐酸化性及び鉄と
の化学的親和性の低さなどから優れた切削性能を示して
きた。しかし、ＷＣ基硬質合金に比べて靭性が低いため
に１．ＴｉＯ基サーすットは本質的に欠けやすいこと、
第二にＴｉｅがｗｅよりも熱伝導率が低く、切削中に刃
先に発生した熱が逃げに＜＜、大きな熱勾配が生じるた
めに刃先の変形が大きくなることなどの欠点を持ってい
る。従ってこの二点を改善すれば、Ｔ１Ｃ基サーメット
が本来持っている性能と相まって優れた工具素材となる
のは明らかである。第一の理由に対しては従来より異種
炭化物、主としてｗＣを’ｒ１ｃ基サーメットに添加し
て改善が行なわれている。しかし、これによって抗折力
は大幅に向上しだが、実際の切削によるチッピングテス
トの結果はまだ不満足なものであった。同様に第二の理
由に対してもＷｅ、ＴａＯなどの炭化物の添加により改
良されてはいるが、満足のできるものではなかった。
いられ、ＴＩＣの高温における浸れた耐酸化性及び鉄と
の化学的親和性の低さなどから優れた切削性能を示して
きた。しかし、ＷＣ基硬質合金に比べて靭性が低いため
に１．ＴｉＯ基サーすットは本質的に欠けやすいこと、
第二にＴｉｅがｗｅよりも熱伝導率が低く、切削中に刃
先に発生した熱が逃げに＜＜、大きな熱勾配が生じるた
めに刃先の変形が大きくなることなどの欠点を持ってい
る。従ってこの二点を改善すれば、Ｔ１Ｃ基サーメット
が本来持っている性能と相まって優れた工具素材となる
のは明らかである。第一の理由に対しては従来より異種
炭化物、主としてｗＣを’ｒ１ｃ基サーメットに添加し
て改善が行なわれている。しかし、これによって抗折力
は大幅に向上しだが、実際の切削によるチッピングテス
トの結果はまだ不満足なものであった。同様に第二の理
由に対してもＷｅ、ＴａＯなどの炭化物の添加により改
良されてはいるが、満足のできるものではなかった。
この理由はこれらの添加物がＴＩＣＩＣ−メットの組成
の大半を占めるＴ’１０相の性能を犬きく向上させるに
到らなかったためである。
の大半を占めるＴ’１０相の性能を犬きく向上させるに
到らなかったためである。
これらの知見に基づき本発明者は靭性と耐熱性を兼備し
た優れたＴ１Ｃ基サーメットを得るべく鋭意研究を重ね
た結果、以下のことが判った。そしてこれらの成果を綜
合することにより、従来のＴｉｅ基サーメットの性能を
大幅に向上させたサーメットを得ることができたもので
ある。
た優れたＴ１Ｃ基サーメットを得るべく鋭意研究を重ね
た結果、以下のことが判った。そしてこれらの成果を綜
合することにより、従来のＴｉｅ基サーメットの性能を
大幅に向上させたサーメットを得ることができたもので
ある。
（１１，ＴｉＣの一部をＴｉＮに置換することによシ靭
性及び刃先の塑性変形を改善する効果がある。
性及び刃先の塑性変形を改善する効果がある。
（２＋、＋１１に加えてＭＯ２Ｃ又はＭＯの添加は靭性
の改善と硬さの向上に顕著な効果がある。
の改善と硬さの向上に顕著な効果がある。
（３＞、（１）に加えてＮｂＣの添加は刃先の靭性変形
を改善する効果がある。
を改善する効果がある。
（４）、（１＋’に加えて結合相の鉄族金属の一部を鉄
族金属と原子半径の異なるＳｌで置換すると結合相の強
化が計られ靭性が向上する。
族金属と原子半径の異なるＳｌで置換すると結合相の強
化が計られ靭性が向上する。
以下、上記の各項およびその成分範囲について詳しく述
べる。
べる。
ＴｉＣを基本成分とするサーメットにおいてＴｉＣの４
〜４０％をＴｉＮで置換すると靭性及び工具刃先の塑性
変形を改善することができる。この理由は従来不明な点
が多かったが、鈴木氏他の研究「雑誌「粉体及び粉末冶
金」、２３巻（１９７６）２２４頁）によると、Ｔ１Ｃ
基サーメットではＴｉＮを添加すると結合相金属中のＭ
Ｏ固溶量が増大することが明らかと々った。本発明者の
研究によると、ＴｉＮの添加量が（ＴｉＮ／ＴｉＮ ±
ＴｉＣ）比でｏ、 ０４ （４％）でも効果が認められ
、（ＴｉＮ／ＴｉＮ −４−Ｔｉｅ ）比が０４（４０
％）まではＴｉＮの添加量と共に減少してい（。（Ｔｉ
Ｎ／ＴｉＮ 十ＴｉＣ！ ）比が０．０４ （４％）で
既に効果があり、０３（３０％）を越えると変化がなく
なる。塑性変形が改善される理由はＴｉＯよりも熱伝導
率の良いＴｉＮを添加することで硬質相の熱伝導が改善
されたこと、及び結合相金属中に固溶するＭＱが増大し
たことによって結合相が強化され変形抵抗が改善された
ものと考えられる。サーメット中のＴｉｅとＴｉＮの合
計量は３０ ｗｔ％未満では耐摩耗性が低く々りすぎ、
又９０ ｗｔ％を越えると結合相金属量が少なくなり、
靭性を維持できなくなる。従ってＴｌＣとＴｉＮの合計
量は３０〜９０ｗｔ％が適当である。
〜４０％をＴｉＮで置換すると靭性及び工具刃先の塑性
変形を改善することができる。この理由は従来不明な点
が多かったが、鈴木氏他の研究「雑誌「粉体及び粉末冶
金」、２３巻（１９７６）２２４頁）によると、Ｔ１Ｃ
基サーメットではＴｉＮを添加すると結合相金属中のＭ
Ｏ固溶量が増大することが明らかと々った。本発明者の
研究によると、ＴｉＮの添加量が（ＴｉＮ／ＴｉＮ ±
ＴｉＣ）比でｏ、 ０４ （４％）でも効果が認められ
、（ＴｉＮ／ＴｉＮ −４−Ｔｉｅ ）比が０４（４０
％）まではＴｉＮの添加量と共に減少してい（。（Ｔｉ
Ｎ／ＴｉＮ 十ＴｉＣ！ ）比が０．０４ （４％）で
既に効果があり、０３（３０％）を越えると変化がなく
なる。塑性変形が改善される理由はＴｉＯよりも熱伝導
率の良いＴｉＮを添加することで硬質相の熱伝導が改善
されたこと、及び結合相金属中に固溶するＭＱが増大し
たことによって結合相が強化され変形抵抗が改善された
ものと考えられる。サーメット中のＴｉｅとＴｉＮの合
計量は３０ ｗｔ％未満では耐摩耗性が低く々りすぎ、
又９０ ｗｔ％を越えると結合相金属量が少なくなり、
靭性を維持できなくなる。従ってＴｌＣとＴｉＮの合計
量は３０〜９０ｗｔ％が適当である。
上記のようにＭＯ又はＭＯ２ＣはＴｉＮ添加Ｔｉｅ基サ
ーメットの靭性に重要な役割を果しているが、更に本発
明者はＴｉＮ添加Ｔｉ（Ｅ基す−メットの硬さの向上に
ＭＯ又はＭＯ２Ｃが多大な効果を示すことを見出した。
ーメットの靭性に重要な役割を果しているが、更に本発
明者はＴｉＮ添加Ｔｉ（Ｅ基す−メットの硬さの向上に
ＭＯ又はＭＯ２Ｃが多大な効果を示すことを見出した。
ＴｉＮ添加Ｔｉｅ基サーメットでは、Ｔ１Ｃ基サーメッ
トと比較してＴｉＨの添加による結晶粒の微細化のため
に硬さが向上することが知られているが、同程度の結晶
粒度を持つＴｉＮ添加Ｔｉｅ基サーメットにおいてもＭ
Ｏ又はＭＯ２Ｃの添加量よって更に硬さが向上すること
を発見したものである。この理由は明確でないが、結合
相金属中のＭＯの固溶量゛の増大による結合相の強化と
関係するものと考えられる。訪０又はＭＯ２Ｃの量は１
ｗｔ％未満ではＴＩＣに対するＮ１の濡れ住改善の効果
は認められるが靭性の改善と硬さの向上に効果が乏しく
、又２０ ｗｔ％を越えるとＴｉＣとＭＯ２Ｃの固溶炭
化物の量の増大が顕著になる。このＴｉｅとＭｏ２０の
固溶炭化物は靭性及び硬さが低いため組織内での固溶炭
化物の割合が増加すると工具としての性能が低下するこ
とになり望ましくない。従ってＭＯ又はＭｏ２Ｃの最適
範囲は１〜２０ ｗｔ％である。
トと比較してＴｉＨの添加による結晶粒の微細化のため
に硬さが向上することが知られているが、同程度の結晶
粒度を持つＴｉＮ添加Ｔｉｅ基サーメットにおいてもＭ
Ｏ又はＭＯ２Ｃの添加量よって更に硬さが向上すること
を発見したものである。この理由は明確でないが、結合
相金属中のＭＯの固溶量゛の増大による結合相の強化と
関係するものと考えられる。訪０又はＭＯ２Ｃの量は１
ｗｔ％未満ではＴＩＣに対するＮ１の濡れ住改善の効果
は認められるが靭性の改善と硬さの向上に効果が乏しく
、又２０ ｗｔ％を越えるとＴｉＣとＭＯ２Ｃの固溶炭
化物の量の増大が顕著になる。このＴｉｅとＭｏ２０の
固溶炭化物は靭性及び硬さが低いため組織内での固溶炭
化物の割合が増加すると工具としての性能が低下するこ
とになり望ましくない。従ってＭＯ又はＭｏ２Ｃの最適
範囲は１〜２０ ｗｔ％である。
次に本発明者はＮｂＣの添加が工具刃先の塑性変形の軽
減に効果を示すことを見出した。従来ｗｅ基超超硬合金
Ｔｉｅ基サーメットではＴａＯの添加が工具刃先の塑性
変形の軽減や高温クリープ強度の改善に効果のあること
が知られているが、本発明者はＴｉＮ添加Ｔｉｅ基サー
メットにおいては実施例３に示すようにＴａＣよりもむ
しろＮｂＣの添加が工具刃先の塑性変形軽減に効果のあ
ることを見出したものである。この理由は硬質相と結合
相聞のＭＯの移動に何らかの影響を及ぼし、結合相金属
の強化を促進するためと推察できる。ＮｂＣの添加量は
０、１ ｗｔ％の添加でも効果が認められるが、３ｗｔ
％を越えるとその効果の増加の程度が小さくなり、また
ａ ｗｔ係を越える添加は靭性を与える重要な成分であ
るＷＣを減らすことになシ、更に多孔性不良の発生も認
められるため望ましくない。従ってＮｂＯの添加の最適
範囲は０１〜３ ｗｔ％である。
減に効果を示すことを見出した。従来ｗｅ基超超硬合金
Ｔｉｅ基サーメットではＴａＯの添加が工具刃先の塑性
変形の軽減や高温クリープ強度の改善に効果のあること
が知られているが、本発明者はＴｉＮ添加Ｔｉｅ基サー
メットにおいては実施例３に示すようにＴａＣよりもむ
しろＮｂＣの添加が工具刃先の塑性変形軽減に効果のあ
ることを見出したものである。この理由は硬質相と結合
相聞のＭＯの移動に何らかの影響を及ぼし、結合相金属
の強化を促進するためと推察できる。ＮｂＣの添加量は
０、１ ｗｔ％の添加でも効果が認められるが、３ｗｔ
％を越えるとその効果の増加の程度が小さくなり、また
ａ ｗｔ係を越える添加は靭性を与える重要な成分であ
るＷＣを減らすことになシ、更に多孔性不良の発生も認
められるため望ましくない。従ってＮｂＯの添加の最適
範囲は０１〜３ ｗｔ％である。
本発明の最大の特徴はＴｉＮ添加添加Ｔ１Ｃ−サーメッ
トいて、Ｓｌの添加による靭性向上の大きな効果を見出
したことである。従来よシサーメットでは結合相金属の
強化の方法としてＮｉ＆ＡＪ等の金属間化合物の析出相
を利用した析出強化を計るなど種々の方法が知られてい
るが、本発明者はこれらに比較して容易であり、かつ効
果の大きい方法を見出した。結合相を形成する鉄族金属
と原子半径の異なるＳｌで結合相金属の一部を置換する
と、結合相金属内の結晶格子が歪み、結合相金属の固溶
体強化が実現される。又Ｓ１はサーメット中に含まれる
一部の炭化物（例えばｗｅ）よりも安定な炭化物（Ｓｉ
Ｏ）を作る。従って合金に添加したＳｌが焼結中にＷｅ
＋５ｉ−Ｗ−１−８ｉＯの反応に従ってＷＣより炭素を
奪い、結合相金属中に金属Ｗを放出し、同時に結合相金
属中に熱伝導率の大きいＳｉＯが分散析出することが期
待できる。この場合にはＳｉによる固溶体強化に加えて
鉄族金属と原子半径の異なるＷによる固溶体強化、さら
に結合相中に分散析出したＳｉＣ相による析出強化の組
合せによって強化されるものと考えられる。このことは
ＳｉＣよシも不安定な他の炭化物についても同様に考え
られるＯ 添加するＳｉＣ量は結合相量のｏ、 ｏ ｓ ４未満で
はほとんど効果はなく、また８％を越えると抵融点の、
金属間化合物が析出し、合金の耐熱性が低下するため好
ましくない。従ってＳｉによる結合相鉄族金属の置換量
はＯ，０５〜８％が適当である。
トいて、Ｓｌの添加による靭性向上の大きな効果を見出
したことである。従来よシサーメットでは結合相金属の
強化の方法としてＮｉ＆ＡＪ等の金属間化合物の析出相
を利用した析出強化を計るなど種々の方法が知られてい
るが、本発明者はこれらに比較して容易であり、かつ効
果の大きい方法を見出した。結合相を形成する鉄族金属
と原子半径の異なるＳｌで結合相金属の一部を置換する
と、結合相金属内の結晶格子が歪み、結合相金属の固溶
体強化が実現される。又Ｓ１はサーメット中に含まれる
一部の炭化物（例えばｗｅ）よりも安定な炭化物（Ｓｉ
Ｏ）を作る。従って合金に添加したＳｌが焼結中にＷｅ
＋５ｉ−Ｗ−１−８ｉＯの反応に従ってＷＣより炭素を
奪い、結合相金属中に金属Ｗを放出し、同時に結合相金
属中に熱伝導率の大きいＳｉＯが分散析出することが期
待できる。この場合にはＳｉによる固溶体強化に加えて
鉄族金属と原子半径の異なるＷによる固溶体強化、さら
に結合相中に分散析出したＳｉＣ相による析出強化の組
合せによって強化されるものと考えられる。このことは
ＳｉＣよシも不安定な他の炭化物についても同様に考え
られるＯ 添加するＳｉＣ量は結合相量のｏ、 ｏ ｓ ４未満で
はほとんど効果はなく、また８％を越えると抵融点の、
金属間化合物が析出し、合金の耐熱性が低下するため好
ましくない。従ってＳｉによる結合相鉄族金属の置換量
はＯ，０５〜８％が適当である。
ＷＣはＴｉＮ添加Ｔｉｅ系サーメットにおいても靭性を
付与する重要な成分であり、又硬質相成分として大きな
熱伝導率を持つため工具刃先に発生した熱の除去に重要
な役割を果す。ｗ’ ｃの添加量が５ ｗｔ％未満では
十分な靭性を与えることができず、工具刃先に発生した
熱の除去効果も小さい。逆に５ Ｑ ｗｔ％を越えて添
加するとサーメット本来の良好な耐摩耗性を維持できな
くなる。従ってｗｅの添加量は５〜５０ ｗｔ％の範囲
が適当である。
付与する重要な成分であり、又硬質相成分として大きな
熱伝導率を持つため工具刃先に発生した熱の除去に重要
な役割を果す。ｗ’ ｃの添加量が５ ｗｔ％未満では
十分な靭性を与えることができず、工具刃先に発生した
熱の除去効果も小さい。逆に５ Ｑ ｗｔ％を越えて添
加するとサーメット本来の良好な耐摩耗性を維持できな
くなる。従ってｗｅの添加量は５〜５０ ｗｔ％の範囲
が適当である。
結合相金属である鉄族金属の量は３ ｗｔ％未満で・は
焼結性が悪くなり、また靭性も低くなる。逆に３０ ｗ
ｔ％を越えると硬さが吐くなり、また工具刃先の塑性変
形も大きくなりすぎるので実用に供することができない
。従って結合相の量は３〜３０ｗｔ％が実用的である。
焼結性が悪くなり、また靭性も低くなる。逆に３０ ｗ
ｔ％を越えると硬さが吐くなり、また工具刃先の塑性変
形も大きくなりすぎるので実用に供することができない
。従って結合相の量は３〜３０ｗｔ％が実用的である。
以下に本発明の実施例を示す。
実施例
各原料粉末の平均粒度がそれぞれ’ｒｉｃ：ｏ、ｓμ、
Ｎｉ３μ０ＭＯ：４μ；ＷＣ： １．５μ、ＮｂＯ：
ｘ、Ｏμ０Ｍｏ、 Ｃ： １．５μ、ＴｉＮ：１００脂
ｓｈ以下、Ｓｉ：３２ｓｍｅｓｈ以下の粉末を使用して
第１表に示す組成に配合して一合した０配合粉末はアセ
トン中で振動ミルによｐ混合を行ない、２チのポリエチ
レングリコールを添加した。更に乾燥、ブレス成形した
後１３５０〜１４５０℃で１時間真空焼結を行なった。
Ｎｉ３μ０ＭＯ：４μ；ＷＣ： １．５μ、ＮｂＯ：
ｘ、Ｏμ０Ｍｏ、 Ｃ： １．５μ、ＴｉＮ：１００脂
ｓｈ以下、Ｓｉ：３２ｓｍｅｓｈ以下の粉末を使用して
第１表に示す組成に配合して一合した０配合粉末はアセ
トン中で振動ミルによｐ混合を行ない、２チのポリエチ
レングリコールを添加した。更に乾燥、ブレス成形した
後１３５０〜１４５０℃で１時間真空焼結を行なった。
得られた合金を研削加工してチップ型式５ＮＧＮ４３２
のスローアウェイ糞チップを作単位 ｗｔ％ 第２表 旋盤による耐衝撃試験の結果
のスローアウェイ糞チップを作単位 ｗｔ％ 第２表 旋盤による耐衝撃試験の結果
図面は第２表の切削状況を示す概略図である０代理人
弁理士 河 内 潤 二
弁理士 河 内 潤 二
Claims (1)
- Ｔｉｅを基本成分とするブーメツ１トにおいて、ＴｌＣ
の４〜４０チをＴｉＮに置換し、ＴｉｅとＴｉＮの合計
量が３０〜ｇ Ｏｗｔ％、硬質相を形成する他の成分と
してｗｅを５〜５０ ｗｔ％、ＭＯ□０ 又はＭＯを１
〜２０ ｗｔ％、ＮｂＯを０．１〜Ｂ Ｗｔチ含み、′
結谷相として鉄族金属を３〜３ Ｑ ｗｔ％含み、更に
鉄族金属の０．０５〜８チを８１に置換したサーメット
０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16196383A JPS6056042A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | サ−メツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16196383A JPS6056042A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | サ−メツト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6056042A true JPS6056042A (ja) | 1985-04-01 |
Family
ID=15745396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16196383A Pending JPS6056042A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | サ−メツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6056042A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102828096A (zh) * | 2012-09-17 | 2012-12-19 | 天津瑞克曼德科技发展有限公司 | 一种金属陶瓷切削工具材料及其制备方法 |
-
1983
- 1983-09-05 JP JP16196383A patent/JPS6056042A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102828096A (zh) * | 2012-09-17 | 2012-12-19 | 天津瑞克曼德科技发展有限公司 | 一种金属陶瓷切削工具材料及其制备方法 |
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