JPS605662B2

JPS605662B2 - タングステン基サ−メツト

Info

Publication number: JPS605662B2
Application number: JP23040882A
Authority: JP
Inventors: 寛範吉村; 直久伊藤; 賢一西垣; 克章安在
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1985-02-13
Also published as: JPS59123737A

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、ざらに耐摩耗
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Ｗの複合金属炭窒化物（以下、（
Ｔｉ、Ｗ）ＣＮで示す）で構成され、一方結合相がＷ−
Ｍｏ合金で構成されたサーメツ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、２００
０ｑｏを越える温度での暁綾が必要であるため、構成成
分である（Ｔｉ、Ｗ）ＣＮやＷに粒成長が起ることから
、比較的靭性が低く、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、特に鋤性、耐
衝撃性、および耐酸化性が要求される銅などの重切削や
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、鞠性、耐衝撃性、および耐酸化性を付与すべく研
究を行なった結果、サーメットを、重量％で、（Ｔｉ、
Ｗ）ＣＮ：１０〜５０％、酸化アルミニウム（以下、山２０３で示す）：０．５〜
１０％、Ｗおよび不可避不純物：残り、からなる組成で構成すると、このサーメツトにおいては
、硬質相形成成分としてのＡＩ２０３によって、焼給が
一段と促進されるようになることから、比較的低温で完
全嫁結体が得られるようになり、しかもこのように低温
凝結が可能であるために、硬質相形成成分としての（Ｔ
ｉ、Ｗ）ＣＮと結合相形成成分としてのＷの粒成長が起
らず、むしろ山２０３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、耐酸化性も向上するようになり、こ
の結果前記サーメツトは、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、
さらにすぐれた耐摩耗性および耐塑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との焼絹性も極めて良好で
、高温特性にもすぐれているが、その含有量が１の重量
％未満では、（Ｔｉ、Ｗ）ＣＮ相はＷ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
ず、一方５の重量％を越えて含有させると、Ｗマトリッ
クスの量が少なくなりすぎる結果、轍性が不足するよう
になることから、その含有量を１０〜５の重量％と定め
た。

‘ｂ’山２０３この成分は、そのほとんどがＷマトリックス中に均一に
分散して焼縞性を向上させると共に、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０．５重量％未満では、前記作用に所望の効果
が得られず、一方１の重量％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
０．５〜１の重量％と定めた。

なお、この発明のサーメットにおけるＷは、その一部が
硬質相に固溶するが、大部分は結合相として存在して硬
質相と強固に結合し、サーメットに山２０３との共存に
おいてすぐれた靭性（耐衝撃性）を付与する作用を有す
る成分である。また、この発明のＷ基サーメツトは、不
可避不純物としてＭｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｊ、Ｃｏ、Ｒｅ
などのうちの１種以上を含有しても、それぞれの成分の
含有量が１％以下であればサーメツ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Ｗ基サーメツトは、原料粉末として
用意した（Ｔｉ、Ｗ）ＣＮ粉末、ＡＩ２０３粉末「およ
びＷ粉末を、所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：１８００〜２５０
ぴ０で常圧暁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：１０００〜２００
山ｔｍの条件で熱間静水圧プレス処理を行なってもよい
。

つぎに「この発明のＷ基サーメットを実施例により具
体的に説明する。

実施例１原料粉末として、平均粒径：１．５ム肌を有する完全固
溶体の（Ｔｉｏ．８５Ｗｏ．，５）（ＣＭｏＮｏ．磯）
粉末（括弧内の数値は原子比を示す。

以下同じ）、同０．５仏ののＡＩ２ぴ粉末、同０．８仏
ののＷ粉末を用意し、これらの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−ルミルにて７餌時
間湿式混合し、乾燥した後、１５ｋ９′磯の圧力にてプ
レス成形して圧粉体とし、ついでこの圧粉体を７６瓜ｏ
ｒｒの窒素雰囲気中、２０００〜２３００ｑｏの範囲内
の所定温度に２時間保持の条件にて暁結することによっ
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１〜４および比較サーメット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サーメット１〜４およ
び比較サーメット１、２の硬さ（ロックウェル硬さＡス
ケール）および抗折力を測定すると共に、これよりＳＮ
Ｐ４３３の形状をもつ切削チップを切出し、被削材：Ｓ
ＮＣＭ−８（硬さ：ＨＢ２４０）、切削速度：２００ｍ
′ｍｉｎ「送り：０．３脚′ｒｅｖへ切込み：２肋「切削時間：１仇ｈｊｎ、の条件での高速連続切削試験、および、被削村：ＳＮＣＭ−８（硬さ：ＨＢ２７０）、切削速度
：１２０凧／ｍｉｎ、送り：０．４柳／ｒｅｖへ功込み：３柵、切削時間：Ｓｈｉｎ、の条件での断続切削試験を行ない、上記高速達続切削試
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１の固の謙験切刃のうち
、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ＦＩＯグレードのＷＣ基超硬合金製切削チッ
プ（以下従来切削チツプ１という）およびＴＩＣ−１０
％Ｍｏ一１５％Ｎｉの組成（以上重量％）を有するサー
メット製切削チップ（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。（※ＥＯ：本発明範囲外）第１表第１表に示されるように、本発明サーメツト１〜４は、
いずれも高硬度および高鞠性を有し、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
、釘２０３を含有しない比較サーメット１は、鞠性およ
び耐酸化性が劣るものであるために、高速連続切削試験
では酸化による境界摩耗とクレーター摩耗の急激な発達
により７分で切刃に欠損が生じ切削不能となり、断続切
削試験では靭一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（Ｔｉ、Ｗ）ＣＮ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、級‘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。
さらに従来切削チップ１、２は、耐摩耗性および軌性（
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で用いた原料粉末のほかに、
平均粒径：１．５仏のを有する完全団顔体の（ＴＩＭ５
Ｗｏ．２５）（Ｃｏ．８ｏＮｏ．２ｏ）粉末、同１．８
仏肌の（Ｔｉｏ．？ｏＷｏ．３ｏ）（Ｃｏ．７ｏＮｏ．
３ｏ）粉末、および同２．０り仇の（Ｔｉｏ．鰍Ｗｏ．
数）（Ｃ船ｏＮ岬ｏ）粉末を用意し、これら原料粉末を
、第２表に示される配合組成に配合した後、実施例１に
お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：２００
０ｑｏ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
ツト５〜１５をそれぞれ製造した。

第２表ついで、この結果得られた本発明サーメツト５〜１５に
ついて、硬さおよび抗折力を測定すると共に、これより
ＳＮＰ４３３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ＩＳＯのＰ３０グレードのＷＣ基超硬
合金製切削チップ（以下従来切削チップ３という）と共
に、被削材：ＳＮＣＭ−８（硬さ：ＨＢ２６０）、切削
速度：１００ｍ／ｍｉｎ、送り：０．８肌／ｒｅｖへ切込み：４側、切削時間：１０ｈｉｎ、の条件での高送り連続切削試験、および被削材：ＳＮＣＭ−８（硬さ：ＨＢ２７０）、切削速度
：１００の／ｍｉｎ、送り：０．４５肋／ｒｅｖへ切込み：３脚、切削時間：３ｈｉｎ、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５〜１５は、いずれ
も高硬度および高籾性を有し、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
連続切削試験では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ＡＩ２０３粉末およ
びＷ粉末のほかに、平均粒径：１．５仏肌を有する完全
固溶体の（ＴｉＭｏＷｏ．２ｏ）（ＣＭｏＮＭｏ）粉末
、さらに不純物として、同０．８山肌のＭｏ粉末「同２
．５ｒｍのＮｉ粉末、同１．２山肌のＣｏ粉末、および
同３．０山肌のＲｅ粉末を用意し、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、３０ｍｏｒｒ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ット１６〜２４および
比鮫サ−メツト３〜５をそれぞれ製造した。

つぎに、これらの本発明サーメット１６〜２４および比
較サーメット３〜５について、硬さおよび鞄性を測定す
ると共に、これよりＳＮＰ４３３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ＩＳＯのＰ
４０グレードのＷＣ基超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、被削材：ＳＮＣＭ−８（
硬さ：ＨＢ２６０）、切削速度：６０の／ｍｉｎ、送り
：０．７肋／ｒｅｖへ切込み；１仇舷、切削時間：１仇ｈｉｎ、の条件での高送り連続切削試験、および被削材：ＳＮＣＭ−８（硬さ：ＨＢ２７０）、切削速度
：８０仇／ｍｉｎ、送り：０．５脚／ｒｅｖへ切込み：３側、切削時間：３ｈｉｎ、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、並びに欠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。（※印；本
発明範囲外）第３表第３表に示される結果から、本発明サーメツト１６〜２
４は、いずれも高硬度および高鞠性を示し、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、Ｎｉ、Ｃｏ、またはＲｅ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
ット特性にほとんど影響を及ぼさないことが明らかであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１硬質相形成成分としてのＴｉとＷの複合金属炭窒化
物：１０〜５０重量％、同じく酸化アルミニウム：０
．５〜１０重量％、結合相形成成分としてのＷおよび
不可避不純物：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性にすぐれたタングステン基サ
ーメツト。