JPS6056782B2 - 切削工具および熱間加工工具用サ−メツト - Google Patents

切削工具および熱間加工工具用サ−メツト

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JPS6056782B2
JPS6056782B2 JP17389783A JP17389783A JPS6056782B2 JP S6056782 B2 JPS6056782 B2 JP S6056782B2 JP 17389783 A JP17389783 A JP 17389783A JP 17389783 A JP17389783 A JP 17389783A JP S6056782 B2 JPS6056782 B2 JP S6056782B2
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JP
Japan
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cutting
powder
cermets
tools
cermet
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JP17389783A
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JPS6067638A (ja
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賢一 西垣
克章 安在
寛範 吉村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高靭性および高硬度を有し、さらにすぐ
れた耐摩耗性、耐塑性変形性、および耐衝撃性を有し、
したがつて、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、熱間鍛造ダース、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
工工具として使用した場合にすぐれた性能を発揮する結
合相がWで構成されたサーメットに関するものである。
近年、加工能率向上のために高速切削化や高送り切削
化が検討されているが、切削速度を高くしたり、送り量
を多くしたりすると、切削工具の刃先温度が上昇し、刃
先が摩耗よりは、むしろ高温に起因する塑性変形によつ
て使用寿命に至る場合が多い。 しかしながら、現在実
用に供されている硬質相が主として炭化タングステン(
以下WCで示す)や炭化チタン(以下TiCで示す)で
構成され、一方結合相が主として鉄族金属て構成されて
いるWC基超硬合金やTiC基サーメットは、刃先温度
が1000℃を越えると急激に軟化するようになるため
に、これらのWC基超硬合金やTiC基サーメットは勿
論のこと、これらの表面に硬質被覆層を形成したものに
おいても、その使用条件は刃先温度が1000℃を若干
上廻る程度に制限されている。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に
すぐれた耐塑性変形性および耐衝撃性、さらに耐摩耗性
が要求される鋼などの高速切削や重切削に切削工具とし
て使用するのに適した材料を開発すべく研究を行なつた
結果、原料粉末として、TiとWの複合金属炭窒化物固
溶体(以下(Ti)W)CNで示す)粉末、Tiと、W
と、Tiを除く元素周期律表の担およびレ族金属のうち
の1種または2種以上との複合金属炭窒化物固溶体(以
下、(Ti..W..M)CNで示す)粉末、さらに元
素周期律表の事、?、およびω族の金属粉末とほう素粉
末、あるいはこれらの金属のほう化物粉末、酸化マグネ
シウム(以下MgOで示す)粉末、およびW粉末を用意
し、これらの原料粉末を所定の配合組成に配合し、以後
通常の粉末冶金法により製造した、重量%で(以下%は
重量%を示す)、(Tl,.W)CNおよび(Ti..
W..M)CNのうちの1種または2種:10〜65%
、元素周期律表の槃、?、および?族金属のほう化物(
以下、これらを総称して金属ほう化物という)のうちの
1種または2種以上:0.1〜5%、MgO:0.01
〜1%、を含有し、残りがWと不可避不純物からなる組
成を有するサーメットにおいては、焼結時に、MgOの
大半が(Ti..W)CNおよび(Ti..WlM)C
N中のCと反応して、そのC量を減少させることから、
(Ti..W)CNおよび(Ti.,WlM)CNの焼
結性が向上し、また金属ほう化物中のほう素あるいはほ
う素単体がW中に固溶する酸素、あるいは酸化皮膜中の
酸素と結合して揮発性のほう素酸化物を形成し、これを
除去することからWの表面が活性化し、その焼結性が一
段と向上するようになるので、結合相形成成分としての
Wのもつ特性と合まつて、すぐれた靭性、すなわち耐衝
撃性をもつようになり、さらに硬質相形成成分としての
(Ti..W)CN、(Ti..W..M)CNl金属
ほう化物、およびMgOによつて高硬度、すなわちすぐ
れた耐摩耗性と耐塑性変形性をもつ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つ
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
(a) (Ti.W)CNおよび(Ti.W.M)CN
これらの成分は、主体硬質相形成成分てあつて、サーメ
ットの耐摩耗性および耐塑性変形性を向上させる作用を
もつが、その含有量が10%未満ではW素地中にスケル
トンを形成することなく均一に分散してしまつて前記作
用に所望の効果が得られず、一方65%を越えて含有さ
せると、相対的に素地を形成するw量が減少し、靭性が
劣化するようになることから、その含有量を10〜65
%と定めた。
)金属ほう化物 これらの成分には、上記の通り、焼結時にW中に固溶す
る酸素、あるいはW表面に形成されている酸化皮膜中の
酸素と反応して揮発性のほう素酸化物を形成し、この結
果W表面が活性化されることから、焼結性が一段と向上
し、サーメットにすぐれた靭性と耐衝撃性を付与する作
用があるほか、自身も硬質相を形成してサーメットの硬
さおよび耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有
量が0.1%未満ては前記作用に所望の効果が得られず
、一方5%を越えて含有させると、金属ほう化物自体が
著しく粒成長するようになつて靭性が低下するようにな
ることから、その含有量を0.1〜5%と定めた。
ご)MgOMgO成分には、その大半が焼結時に(Ti
lW)CNおよび(T1、W..M)CN中のC成分と
反応して、これらの成分中のC量を減少させ、もつてこ
れらの成分の焼結性を向上せしめてサーメットにすぐれ
た靭性および耐衝撃性を付与せしめる作用があるほか、
MgO自身も(TllW)CNおよび(TI.W.M)
CN粒子内およびこれらの粒子とWとの粒界に硬質相形
成成分として析出して、粒成長を抑制する作用があるが
、その含有量が0.01%未満ては上記作用に所望の効
果が得られず、一方1%を越えて含有させると、サーメ
ットの耐塑性変形性が低下するようになると共に、サー
メット中に巣が形成され易くなつて耐衝撃性も劣化する
ようになることから、その含有量を0.01〜1%と定
めた。
0Wおよび不可避不純物 W成分は、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
にすぐれた靭性と耐衝撃性を付与する作用をもつものて
ある。
また不純物としてMO..Cr..Fe..Ni..C
O..Re,.PtlおよびPdなどのうちの1種また
は2種以上を含有する場合があるが、その含有量がそれ
ぞれ1%以下であれば、サーメット特性が何ら損なわれ
るものではない。つぎに、この発明のサーメットを実施
例によりミ体的に説明する。
ミ施例1 原料粉末として、いずれも平均粒径:1.5μmを有す
る完全固溶体の(T1、W)CN粉末、(TilW,.
Zr)CN粉末、(Ti..WlHf)CN粉末、(T
i,.Wl■)CN粉末、(Ti,.W..Nb)CN
粉末、(T1、W..Ta)CN粉末、および(Til
W.Zr.Ta)CN粉末、同じくいずれも1.2μm
の平均粒径を有するTlB2粉末、ZrB2粉末、Hf
l32粉末、VB2粉末、TaB2粉末、NbB2粉末
、CrB粉末、MOB粉末、およびWB粉末、さらに平
均粒径:0.8μmを有するMgO粉末と同0.8μm
(7)W粉末を用意し、これらの原料粉末を所定の配合
組成に配合し、ボールミル中にて7満間湿式粉砕混合し
、乾燥した後、1t0nの圧力にてブレス成形して圧粉
体とし、ついでこの圧粉体を圧力ニ100t0rr′の
窒素雰囲気中、1800〜2200℃の範囲内の所定温
度に1時間保持の条件で焼結することによつて、それぞ
れ第1表に示される成分組成をもつた本発明サーメット
1〜15および比較サーメット1〜6.を製造した。
なお、比較サーメット1〜6は、いずれも構成成分のう
ちのいずれかの成分含有量(第1表に※印を示す)がこ
の発明の範囲から外れた組成を有するものである。
ついで、この結果得られた本発明サーメット1〜15お
よび比較サーメット1〜6について、硬さ(ロックウェ
ル硬さ)と抗折力を測定すると共にこれよりJIS−S
NP433の形状をもつた切削チップを切出し、被削材
:JIS−SNCM−8(硬さ:HB26O)、切削速
度:180TrL,1min1送 りニ0.3wr!N
lrev.、 切込み:2W0ft1 切削時間:10rr1In1 の条件での高速連続切削試験、並びに、 被削材:JIS−SNCM−8(硬さ:HB29O)、
切削速度:100Tr1.Imin、送 りニ0.5w
rm1rev.、 切込み:3T!Rlnl 切削時間:3rnin、 の条件での断続切削試験を行ない、上記高速連続切削試
験では、刃先の逃げ面摩耗幅および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陥の試験切刃のう
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表に合せて示した。また、比較
の目的で、ISOのPlOグレードのWC基超硬合金製
切削チップ(以下従来チップ1という)、およびTiC
−10%MO一15%Nlの組成を有するTlC基サー
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。第1表に示される結果から、本発明
サーメット1〜15は、いずれも高硬度および高靭性を
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、比較サーメット1〜6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
もこの発明の範囲から外れると硬さおよび靭性のうちの
少なくともいずれかの特性が劣るようになり、かつ切削
試験でも耐摩耗性(耐1塑性変形性)および耐衝撃性の
うちの少なくともいずれかの特性が劣つた結果しか示さ
ないことが明らかである。
さらに、従来切削チップ1、2は、本発明サーメットに
比して硬さおよび靭性の劣るものてあるために、切削試
験でも耐摩耗性および耐衝撃性の劣つた結果しか示さな
いことが明らかである。上述のように、この発明のサー
メットは、高硬度および高靭性を有し、かつ耐摩耗性、
耐塑性変形性、および耐衝撃性にもすぐれているので、
これらの特性が要求される鋼の高速切削や重切削などに
切削工具として用いた場合にすぐれた切削性能を示し、
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、さらには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用
いた場合にもすぐれた性能を長期に亘つて発揮するなど
工業上有用な特性を有するのてある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 硬質相形成成分として、TiとWの複合金属炭窒化
    物固溶体、およびTiと、Wと、Tiを除く元素周期律
    表の4aおよび5a族金属のうちの1種または2種以上
    との複合金属炭窒化物固溶体のいずれか一方、または両
    方:10〜65%、同じく硬質相形成成分として、元素
    周期律表の4a、5a、および6a族金属のほう化物の
    うちの1種または2種以上:0.1〜5%、同じく硬質
    相形成成分として、酸化マグネシウム:0.01〜1%
    、を含有し、残りが結合相形成成分としてのWと不可避
    不純物からなる組成(以上重量%)を有することを特徴
    とする切削工具および熱間加工工具用サーメット。
JP17389783A 1983-09-20 1983-09-20 切削工具および熱間加工工具用サ−メツト Expired JPS6056782B2 (ja)

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JPS6067638A JPS6067638A (ja) 1985-04-18
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JPS63125682A (ja) * 1986-11-14 1988-05-28 Daido Steel Co Ltd Cr含有鋼加工用工具
US4983079A (en) * 1987-12-14 1991-01-08 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Twist drill
US5230593A (en) * 1987-12-14 1993-07-27 Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha Twist drill
JP3013853B2 (ja) * 1988-07-19 2000-02-28 大同特殊鋼株式会社 Cr含有鋼を熱間加工するための加工用工具

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