JPS62170452A - ＴｉＣＮ系サ−メツト - Google Patents

ＴｉＣＮ系サ−メツト

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JPS62170452A
JPS62170452A JP1147386A JP1147386A JPS62170452A JP S62170452 A JPS62170452 A JP S62170452A JP 1147386 A JP1147386 A JP 1147386A JP 1147386 A JP1147386 A JP 1147386A JP S62170452 A JPS62170452 A JP S62170452A
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JP
Japan
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metal
black
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Pending
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JP1147386A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Horie
堀江　仁
Toshinao Takahashi
高橋　利尚
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Moldino Tool Engineering Ltd
Original Assignee
Hitachi Carbide Tools Ltd
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/04—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbonitrides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に切削工具として用いた場合、優れた切削
性能を示すＴｉＣＮ系サーメットに関する。
〔従来の技術〕
一般に鋼の切削に際して高速切削化及び高能率切削化に
対応するため１種々の工具材料が実用化されている。現
在、主にＷＣ又はＴｉＣＮなどを硬質金属とし、Ｆｅ族
金属を結合相とする超硬合金やサーメット、さらにこれ
らにＴｉＣやＡＱ２０、等の硬質物質を被覆した表面被
覆超硬合金や表面被覆サーメットが使用されている。
特に従来のＴｉＣＮ系サーメットは原料が安価であるば
かりでなく、高温における耐酸化性や化学的親和性が小
さいため、耐摩耗性の優れた切削工具として使用されて
いるが、■靭性に乏しく耐欠損性に劣る。■高温高圧化
における変形が大きい、■熱疲労特性がＷＣ基超硬合今
に比較し劣るなどの事がらより使用範囲が限定されてい
た。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述のように、ＴｉＣＮ系サーメットにおいて断続切削
等のｔｉｌ撃力を受ける様なところ、又は剛性が低い工
作機械等で使用する場合は、ＷＣＣ超超硬合金比較する
と、ＴｉＣＮ系サーメットは耐熱性、耐酸化性、耐溶着
性に優れるが欠けやすいことは経験的に知られている。
以上の点より本発明は、従来のＴｉＣＮ系サーメットを
高靭性化させ、その切削諸特性を向上させた合金を提供
するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
サーメットの硬質相は、従来の（Ｔｉ、Ｍ）ＣＮで表わ
されるように有芯構造をなし、芯部（Ｃｏｒｅ）はＴｉ
等ＩＶａ族に富み１周辺部はＷ。
Ｔａ等Ｖａ族、ＶＩａ族に富み、耐摩耗性と耐欠損性を
持たせている。
そこでサーメットの性能向上を計るため、硬質相に着目
し、高靭性化、すなわち靭性の高いＶａ族、ＶＩａ族を
周辺部ではなく芯部まで富む相、を分散させることによ
り、合金の強度の改良を検討した結果、黒色相と白色相
を適量分散させることにより耐摩耗性、耐欠損性、耐衝
撃性に優れた性能を有している事が分かった。
従って、本発明は上記の知見に基づいてなされたもので
あり、硬質相を結合するＦｅ族、Ｃｒ族からなる結合金
属と、硬質相を主として形成するための金属成分および
非金属成分とから成り、前記結合金属はＦｅ族、Ｃｒ族
の１種又は２種以上；５〜１５％前記硬質相を主として
形成するための金属成分はＴｉを主成分とし、Ｔｉを除
く周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族のうちの１種又は２
種以上及び非金属成分はＣＮからなり、金属成分と非金
属成分の比は０．８〜１．０７で構成される複炭窒化物
相；８５〜９５ｗｔ％からなるサーメットにおいて、硬
質相は通常の有芯構造；芯部（Ｃｏｒａ）はＴｉ等ｒＶ
ａ族に富み１周辺部（ｓｕｒｒｕｎｄｉＢ　５ｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ）はＷ、Ｔａ等Ｖａ族、ＶＩａ族に富む（黒色
相）のほかに芯部（Ｃｏｒｅ）がＷ、Ｔａ等Ｖａ族、■
ａ族に富む相（白色相）の複数からなり、かつ黒色相／
白色相＝５１５〜２／８の範囲に分散させた事を特徴と
するＴｉＣＮ系サーメットである。
以下に数値限定した理由を説明する。
■炭窒化物の含有量 その含有量が８５％未満では、所望の優れた耐溶着性、
耐熱性を合金に付与する事ができず、一方９５％を超え
ると相対的に結合金属の含有量が低下し、所望の靭性を
付与することが出来なくなるため、その含有量を８５〜
９５％と限定した。
さらに金属部分と非金属部分の比を０．８〜１．０７と
したのは、該比率が０．８未満では硬質相がＭ−Ｃタイ
プの複炭化物と共存し、また１、０７を超えるとフリー
カーボンと共存し、共に靭性の低下の原因となるためで
ある。
■Ｆｅ族、Ｃｒ族金属の含有量 Ｆｅ族、Ｃｒ族金属の含有量が５％未満では合金に十分
な靭性を与えることができず、一方１５％を超えて含有
すると合金の耐塑性変形性が劣化するため、その含有量
を５〜１５％とした。
■黒色相／白色相の比 黒色相／白色相の比を５１５〜２／８としたのは５１５
未満では、所望の優れた耐欠損性を付与することができ
ず、又２／８を超えると相対的に黒色相の含有量が低下
し、所望の耐溶着性、耐摩耗性が付与することができな
くなるため、その含有量を５１５〜２／８とした。
以下、実施例について説明する。
〔実施例〕
実施例１ （Ｗ、Ｔｉ）ＣとＴｉＮを所定の比に混合後１８００℃
真空中２時間保持して（Ｗ、Ｔｉ）ＣＮの固溶体を製造
した。次に処理した固溶体をジェットミルで粉砕し、平
均粒度１．０〜１．５μｍの固溶体粉末を作成した。市
販のＴｉＣＮ粉末（平均粒度Ｌμｍ）、ＴａＣ粉末（同
１．２μｍ）Ｃｏ粉末（同１　μｍ）　＋　Ｎ　ｉ粉末
（同１μｍ）を用意し、これらと固溶体粉末を第１表に
示す組成に配合し、ボールミル中で湿式粉砕、混合を９
６時間行ない、乾燥処理後ＩＴｏｎ／ａ＋ｆの圧力でプ
レス成形した。
次に真空中１．４００’Ｃで焼結し１本発明のサーメッ
トによるＪＩＳ　　Ｂ１２Ｏ３に規定される抗折力試験
片を製造した。これらの硬さ及び抗折力を測定した結果
も第１表に合わせて記入した。
次に鏡面にラップし、走査型電子顕微鏡で観察し、イメ
ージアナライザーにより黒色相の粒と白色相の粒との面
積比率を求めた。その結果も第１表に合わせて記入した
。
実施例２ 実施例１の合金を用いて下記の条件で切削試験を行ない
、その性能を評価した。
■寿命試験　　　゛ 被剛材　　　ＳＣＭ４４０　　（Ｈｓ４０）チップ　Ｓ
ＮＭＮ４３２　（ホーニング０．０３ｍｍ）切削速度　
　２００　ｍ／ｍｉｎ 送り　　　　　０．２ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み　　２ｍ 切削時間　　１０ｍ１ｎ 評価　　　逃げ面摩耗幅、すくい面摩耗深さ■耐欠損性
試験 被剛材　　　ＳＣＭ４４０　　（Ｈｓ４０）（４ツ溝入
） チップ　ＳＮＭＮ４３２　（ホーニング０．０３ｍｍ）
切削速度　　１００　ｍ／ｗｉｎ 送り　　　　　０　、３〜１．０　ｍ＋／ｒｅｖ切り込
み　　２ｒｍ 切削時間　　１　ｍｉｎ 評価　　　　０．３ｍｍ／ｒｅｖより開始し、クリアー
した場合には、０．０５ｎｎ＋ ／ｒｅｖ送りを上げさらに切削試 験を続は順次送りを増加した。
これらの測定結果を第２表に示す。
第２表に示される結果より、本発明合金は黒色相／白色
相を適度に分散させ耐摩耗性と靭性を兼ね備えた性能を
示す事が明らかである。
実施例３ （Ｗ、Ｔｉ）ＣＮとＴａＣ粉末（平均粒度１．０μｍ　
５％ＮｂＣ含有）、ＺｒＣ粉末（同１．０μｍ）、Ｈｆ
ｃ扮末（同１　、０　ｐ　ｍ）　＋　Ｍ　Ｏ粉末（同１
．０μｍ）、ｋＱＮ粉末（同１．０μｍ）及びＷＣ粉末
（同１．０μｍ）を所定の比に混合後１８００℃Ｎ２雰
囲気中に２時間保持して（Ｗ。
Ｔｉ、Ｍ）ＣＮ　（ＭはＷ、Ｔｉ以外の４ａ、５ａ。
６ａ族及び／又はＡＱを示す）の固溶体を製造した。以
下、実施例１と同様の工程で試料を作成した。これらの
固溶体粉末と実施例１で用いたＣｏ。
Ｎｉ等を第３表に示す組成に配合し、以下、実施例１と
同様の工程で製造した。
次に、これらの硬さ、抗折力及び黒色相／白色相の比率
を測定した結果も第３表に合わせて記入した。耐熱性、
耐衝撃性を評価するため切削試験用チップ５ＰＧＮ４２
３を製造し、 被剛材　　　ＳＣＭ４４０ 切削速度　　２００ｍ／ｍｉｎ 送り　　　　０．２１ｍ１／刃 切削時間　　１０ｍ１ｎ の条件で正面フライスによる切削試験を行ない、逃げ面
摩耗幅を測定した。さらに被剛材をより刃先温度が上昇
し、耐熱性、耐酸化性が要求される５ＫＤ−６１（■材
）に代えて同一条件で試験を行なった。その結果も合わ
せて記入する。第４表から明らかなように黒色相、白色
相の相乗効果により耐熱性、耐摩耗性、耐溶着性に優れ
フライス切削に対応した優れた性能を示した。さらに実
施例３により、本発明が広い汎用性を持っていることも
明らかである。
上記実施例では、原料としてＺｒＣ，ＴａＣ等の炭化物
を使用しているが、さらにＺｒＮ、ＴａＮ等の窒化物や
炭窒化物等の粉末を利用しても同様の効果が得られてい
る。
〔発明の効果〕
本願サーメットは、通常の有芯構造のほかに芯部（Ｃｏ
ｒｅ）がＷ、Ｔａ等Ｖａ族、Ｖｉａ族に富む相（白色相
）の複数からなり、かつ黒色相／白色相を最適な比率で
分散させた事により耐欠損性、耐摩耗性、耐熱性、耐溶
着性が大巾に向上し、高送り切削が可能な切削工具材料
として好適なものである。
第１表 第２表 第３表 比率：黒色相／白色相の比率を示す　徒漬梨電子顕微鏡
観察による）。
第４表

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 硬質相を結合するＦｅ族、Ｃｒ族からなる結合金属と硬
    質相を主として形成するための金属成分および非金属成
    分とから成り、前記結合金属はＦｅ族、Ｃｒ族の１種又
    は２種以上；５〜１５ｗｔ％、前記硬質相を主として形
    成するための金属成分はＴｉを主成分とし、Ｔｉを除く
    周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族のうちの１種又は２種以上
    及び非金属成分はＣＮからなり、金属成分と非金属成分
    の比は、０．８〜１．０７で構成される複炭窒化物相；
    ８５〜９５ｗｔ％からなるサーメットにおいて、 硬質相は通常の有芯構造；芯部（Ｃｏｒｅ）はＴｉ等I
    Vａ族に富み、周辺部（ｓｕｒｒｕｎｄｉｎｇ　ｓｔｒ
    ｕｃｔｕｒｅ）はＷ、Ｔａ等Ｖａ族、VIａ族に富む相（
    以下黒色相と略す）のほかに、芯部（Ｃｏｒｅ）がＷ、
    Ｔａ等Ｖａ族、VIａ族に富む相（以下白色相と略す）の
    複数からなり、かつ黒色相／白色相＝５／５〜２／８の
    範囲に分散させた事を特徴とするＴｉＣＮ系サーメット
    。
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