JPS6245293B2 - - Google Patents
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- JPS6245293B2 JPS6245293B2 JP58083786A JP8378683A JPS6245293B2 JP S6245293 B2 JPS6245293 B2 JP S6245293B2 JP 58083786 A JP58083786 A JP 58083786A JP 8378683 A JP8378683 A JP 8378683A JP S6245293 B2 JPS6245293 B2 JP S6245293B2
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Description
この発明は、高硬度および高靭性を有し、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
するサーメツトの製造法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分散相
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で構成されている
WC基超硬合金やTiC基サーメツトは、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基サーメツ
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。 また、分散相が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、このサーメツトを高速切削や重切削に
切削工具として用いる試みもなされているが、こ
の従来サーメツトは、焼結性が悪く、しかも原料
粉末として使用される（Ti、Ｗ）CN粉末におけ
るＣ濃度が比較的高いために、焼結時にその一部
がＷ粉末の一部と反応して脆いW2Cを形成し、
このW2Cの存在によつて耐衝撃性の劣つたもの
となることから、十分満足する切削性能を示さな
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、特にすぐれた耐塑性変化性および耐衝撃性、
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つた結果、 圧粉体の配合組成を、分散相形成成分として、
少なくともTiとＷの複合金属炭窒化物（以下、
（Ti、Ｗ）CNで示す）粉末：10〜65重量％を含有
し、さらに結合相形成成分として、少なくとも酸
化タングステン（以下WO3で示す）粉末：１〜
10重量％とＷ粉末：25〜89重量％を含有したもの
とし、 この圧粉体を、真空、窒素、あるいは不活性ガ
スの雰囲気中、1600〜1900℃の範囲内の温度で焼
結すると、この焼結は、前記WO3が分散相形成
成分としての（Ti、Ｗ）CN中のＣと反応し、還
元されて生成した活性なＷの存在下で行なわれる
ようになることから、焼結性が著しく促進される
ようになり、この結果、組織がきわめて微細にし
て緻密になると共に、前記（Ti、Ｗ）CN中のＣ
量が相対的に低くなることと相まつてW2Cの生
成が皆無となるので、得られたサーメツトは、高
靭性およびすぐれた耐衝撃性をもつようになり、
さらに（Ti、Ｗ）CN分散相によつてすぐれた耐
摩耗性および耐塑性変形性も具備するものとな
り、しかして、このサーメツトを高速切削や重切
削などの切削工具として用いた場合にはすぐれた
切削性能を発揮す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、以下に配合組成および焼結条件を上
記の通りに限定した理由を説明する。 (a) （Ti、Ｗ）CN粉末の配合量 この成分は、主体分散相形成成分であつて、
サーメツトにすぐれた耐摩耗性（高硬度）と耐
塑性変形性を付与する作用をもつが、その配合
量が10重量％未満（以下％は重量％を意味す
る）では、ＷまたはＷ合金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
越えて配合すると、相対的に素地を形成するＷ
またはＷ合金量が減少し、靭性が低下するよう
になることから、その配合量を10〜65％と定め
た。 なお、分散相形成成分として、TiとＷを除
く周期律表の4a、5a、および6a族金属の炭化物
粉末のうちの１種または２種以上を配合しても
よい。 (b) WO3粉末の配合量 この成分は、焼結中に分散相形成成分中のＣ
と反応し、分散相形成成分中のＣ量を低減せし
める一方、自身もきわめて活性なＷとなり、か
つこの結果生成した還元性COガスと共に焼結
を著しく促進させ、もつてサーメツト組織の微
細化および緻密化を図る作用があるが、その配
合量が１％未満では所望の焼結性向上効果が得
られず、一方10％を越えて配合すると、焼結時
における還元性COガスの発生量が多くなりす
ぎて、サーメツトに亀裂や微小巣が発生し易く
なることから、その配合量を１〜10％と定め
た。 なお、WO3粉末と共に、酸化モリブデン
（以下MoO3で示す）粉末および酸化クロム
（以下Cr2O3で示す）のうちの１種または２種
を配合してもよい。 (c) Ｗ粉末の配合量 この成分は、その一部が分散相に固溶する
が、大部分は、上記WO3の還元によつて生成
した活性なＷと共に結合相として存在して、分
散相と強固に結合し、サーメツトにすぐれた耐
衝撃性を付与する作用をもつが、その配合量が
25％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方89％を越えた配合は、相対的に分散相
の量を低くすることになるから、所望の耐摩耗
性および耐塑性変化性をもつたサーメツトを製
造することができなくなり、かかる点から、そ
の配合量を25〜89％と定めた。 また、Ｗ粉末と共に、結合相形成成分とし
て、Mo粉末、Cr粉末、およびRe粉末のうちの
１種または２種以上を配合してもよい。 (d) 焼結条件 焼結雰囲気としては、窒素、不活性ガス、あ
るいは真空のいずれでも良いが、焼結過程で発
生するCOガスを焼結雰囲気外へ早く引出す方
が良く、その意味では減圧下での焼結が好まし
い。なお、一旦COガスを雰囲気外へ排出した
後は、常圧の窒素またはアルゴン雰囲気中での
焼結でもよい。 また、焼結温度が1600℃未満では、十分満足
する焼結性を確保することができず、一方焼結
温度が1900℃を越えると結晶粒成長が著しく、
脆化の原因となることから、焼結温度を1600〜
1900℃と定めた。 さらに、上記の焼結後のサーメツトに、温
度：1500〜1800℃、圧力：1000〜2000Kg/cm2の
条件で熱間静水圧（HIP）処理を施してやる
と、サーメツトのより一層の特性向上がはかれ
るようになる。 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 実施例 原料粉末として、平均粒径：1.2μｍを有する
完全固溶体の（Ti0.7W0.3）Ｃ0.7Ｎ0.3粉末（括弧
内の数値は原子比を示す）、いずれも同1.5μｍを
有するZrC粉末、VC粉末、TaC粉末、NbC粉
末、Cr3C2粉末、およびMo2C粉末、同じくいず
れも同0.7μｍを有するWO3粉末、MoO3粉末、お
よびCr2C3粉末、さらに同１μｍのＷ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72時間湿式粉
砕混合し、乾燥した後、10Kg/mm2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、
圧力：200torrの窒素雰囲気中にて、同じく第１
表に示される温度に２時間保持の条件で焼結する
ことによつて、本発明法によるサーメツト（以下
本発明サーメツトという）１〜31、および比較法
によるサーメツト（以下比較サーメツトという）
１〜４をそれぞれ製造した。 なお、比較サーメツト１〜４は、配合組成がこ
の発明の範囲から外れた条件（第１表の※印が本
発明範囲外）で製造されたものである。 ついで、この結果得られた本発明サーメツト１
〜31および比較サーメツト１〜４について、全Ｃ
量、ロツクウエル硬さ（Ａスケール）、および
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
するサーメツトの製造法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分散相
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で構成されている
WC基超硬合金やTiC基サーメツトは、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基サーメツ
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。 また、分散相が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、このサーメツトを高速切削や重切削に
切削工具として用いる試みもなされているが、こ
の従来サーメツトは、焼結性が悪く、しかも原料
粉末として使用される（Ti、Ｗ）CN粉末におけ
るＣ濃度が比較的高いために、焼結時にその一部
がＷ粉末の一部と反応して脆いW2Cを形成し、
このW2Cの存在によつて耐衝撃性の劣つたもの
となることから、十分満足する切削性能を示さな
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、特にすぐれた耐塑性変化性および耐衝撃性、
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つた結果、 圧粉体の配合組成を、分散相形成成分として、
少なくともTiとＷの複合金属炭窒化物（以下、
（Ti、Ｗ）CNで示す）粉末：10〜65重量％を含有
し、さらに結合相形成成分として、少なくとも酸
化タングステン（以下WO3で示す）粉末：１〜
10重量％とＷ粉末：25〜89重量％を含有したもの
とし、 この圧粉体を、真空、窒素、あるいは不活性ガ
スの雰囲気中、1600〜1900℃の範囲内の温度で焼
結すると、この焼結は、前記WO3が分散相形成
成分としての（Ti、Ｗ）CN中のＣと反応し、還
元されて生成した活性なＷの存在下で行なわれる
ようになることから、焼結性が著しく促進される
ようになり、この結果、組織がきわめて微細にし
て緻密になると共に、前記（Ti、Ｗ）CN中のＣ
量が相対的に低くなることと相まつてW2Cの生
成が皆無となるので、得られたサーメツトは、高
靭性およびすぐれた耐衝撃性をもつようになり、
さらに（Ti、Ｗ）CN分散相によつてすぐれた耐
摩耗性および耐塑性変形性も具備するものとな
り、しかして、このサーメツトを高速切削や重切
削などの切削工具として用いた場合にはすぐれた
切削性能を発揮す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、以下に配合組成および焼結条件を上
記の通りに限定した理由を説明する。 (a) （Ti、Ｗ）CN粉末の配合量 この成分は、主体分散相形成成分であつて、
サーメツトにすぐれた耐摩耗性（高硬度）と耐
塑性変形性を付与する作用をもつが、その配合
量が10重量％未満（以下％は重量％を意味す
る）では、ＷまたはＷ合金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
越えて配合すると、相対的に素地を形成するＷ
またはＷ合金量が減少し、靭性が低下するよう
になることから、その配合量を10〜65％と定め
た。 なお、分散相形成成分として、TiとＷを除
く周期律表の4a、5a、および6a族金属の炭化物
粉末のうちの１種または２種以上を配合しても
よい。 (b) WO3粉末の配合量 この成分は、焼結中に分散相形成成分中のＣ
と反応し、分散相形成成分中のＣ量を低減せし
める一方、自身もきわめて活性なＷとなり、か
つこの結果生成した還元性COガスと共に焼結
を著しく促進させ、もつてサーメツト組織の微
細化および緻密化を図る作用があるが、その配
合量が１％未満では所望の焼結性向上効果が得
られず、一方10％を越えて配合すると、焼結時
における還元性COガスの発生量が多くなりす
ぎて、サーメツトに亀裂や微小巣が発生し易く
なることから、その配合量を１〜10％と定め
た。 なお、WO3粉末と共に、酸化モリブデン
（以下MoO3で示す）粉末および酸化クロム
（以下Cr2O3で示す）のうちの１種または２種
を配合してもよい。 (c) Ｗ粉末の配合量 この成分は、その一部が分散相に固溶する
が、大部分は、上記WO3の還元によつて生成
した活性なＷと共に結合相として存在して、分
散相と強固に結合し、サーメツトにすぐれた耐
衝撃性を付与する作用をもつが、その配合量が
25％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方89％を越えた配合は、相対的に分散相
の量を低くすることになるから、所望の耐摩耗
性および耐塑性変化性をもつたサーメツトを製
造することができなくなり、かかる点から、そ
の配合量を25〜89％と定めた。 また、Ｗ粉末と共に、結合相形成成分とし
て、Mo粉末、Cr粉末、およびRe粉末のうちの
１種または２種以上を配合してもよい。 (d) 焼結条件 焼結雰囲気としては、窒素、不活性ガス、あ
るいは真空のいずれでも良いが、焼結過程で発
生するCOガスを焼結雰囲気外へ早く引出す方
が良く、その意味では減圧下での焼結が好まし
い。なお、一旦COガスを雰囲気外へ排出した
後は、常圧の窒素またはアルゴン雰囲気中での
焼結でもよい。 また、焼結温度が1600℃未満では、十分満足
する焼結性を確保することができず、一方焼結
温度が1900℃を越えると結晶粒成長が著しく、
脆化の原因となることから、焼結温度を1600〜
1900℃と定めた。 さらに、上記の焼結後のサーメツトに、温
度：1500〜1800℃、圧力：1000〜2000Kg/cm2の
条件で熱間静水圧（HIP）処理を施してやる
と、サーメツトのより一層の特性向上がはかれ
るようになる。 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 実施例 原料粉末として、平均粒径：1.2μｍを有する
完全固溶体の（Ti0.7W0.3）Ｃ0.7Ｎ0.3粉末（括弧
内の数値は原子比を示す）、いずれも同1.5μｍを
有するZrC粉末、VC粉末、TaC粉末、NbC粉
末、Cr3C2粉末、およびMo2C粉末、同じくいず
れも同0.7μｍを有するWO3粉末、MoO3粉末、お
よびCr2C3粉末、さらに同１μｍのＷ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72時間湿式粉
砕混合し、乾燥した後、10Kg/mm2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、
圧力：200torrの窒素雰囲気中にて、同じく第１
表に示される温度に２時間保持の条件で焼結する
ことによつて、本発明法によるサーメツト（以下
本発明サーメツトという）１〜31、および比較法
によるサーメツト（以下比較サーメツトという）
１〜４をそれぞれ製造した。 なお、比較サーメツト１〜４は、配合組成がこ
の発明の範囲から外れた条件（第１表の※印が本
発明範囲外）で製造されたものである。 ついで、この結果得られた本発明サーメツト１
〜31および比較サーメツト１〜４について、全Ｃ
量、ロツクウエル硬さ（Ａスケール）、および
【表】
【表】
抗折力を測定すると共に、これよりSNP43の形状
をもつた切削チツプを切出し、 被削材：SNCM−８（硬さＨB270）、 切削速度：150m/min、 送り：0.45mm/rev.、 切込み：２mm、 切削時間：10min、 の条件での連続高送り切削試験、並びに、 被削材：SNCM−８（硬さＨB270）、 切削速度：100m/min、 送り：0.75mm/rev. 切込み：２mm、 切削時間：2min、 の条件での断続切削試験を行ない、上記連続高送
り切削試験では、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、
10個の試験切刃のうち、その刃先に欠損が発生し
た切刃数を測定し、これらの測定結果を第２表に
示した。また、第２表には、比較の目的で、ISO
のP10グレードのWC基超硬合金製切削チツプ
（以下従来切削チツプ１という）、およびTiC−10
％Mo−15％Niの組成を有するTiC基サーメツト
製切削チツプ（以下従来切削チツプ２という）の
同一条件での切削試験結果も示した。 第２表に示される結果から、本発明法サーメツ
ト１〜31は、いずれも高硬度と高靭性を有し、か
つ切削試験では従来切削チツプ１、２に比して著
しくすぐれた耐摩耗性および耐衝撃性を示すのに
対して、比較サーメツト１〜４に見られるよう
に、配合組成がこの発明の範囲から外れると、前
記特性のうち、特に耐衝撃性がいずれも低下する
ようになり、さらにWO3の配合量がこの発明の
範囲を外れて低い場合には、耐摩耗性も劣つたも
のになることが明らかである。 上述のように、この発明の方法によれば、高靭
性と高硬度を有し、さらに耐摩耗性、耐塑性変形
性、および耐衝撃性にすぐれたサーメツトを製造
することができ、したがつて、このサーメツト
を、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はすぐれ
た性
をもつた切削チツプを切出し、 被削材：SNCM−８（硬さＨB270）、 切削速度：150m/min、 送り：0.45mm/rev.、 切込み：２mm、 切削時間：10min、 の条件での連続高送り切削試験、並びに、 被削材：SNCM−８（硬さＨB270）、 切削速度：100m/min、 送り：0.75mm/rev. 切込み：２mm、 切削時間：2min、 の条件での断続切削試験を行ない、上記連続高送
り切削試験では、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、
10個の試験切刃のうち、その刃先に欠損が発生し
た切刃数を測定し、これらの測定結果を第２表に
示した。また、第２表には、比較の目的で、ISO
のP10グレードのWC基超硬合金製切削チツプ
（以下従来切削チツプ１という）、およびTiC−10
％Mo−15％Niの組成を有するTiC基サーメツト
製切削チツプ（以下従来切削チツプ２という）の
同一条件での切削試験結果も示した。 第２表に示される結果から、本発明法サーメツ
ト１〜31は、いずれも高硬度と高靭性を有し、か
つ切削試験では従来切削チツプ１、２に比して著
しくすぐれた耐摩耗性および耐衝撃性を示すのに
対して、比較サーメツト１〜４に見られるよう
に、配合組成がこの発明の範囲から外れると、前
記特性のうち、特に耐衝撃性がいずれも低下する
ようになり、さらにWO3の配合量がこの発明の
範囲を外れて低い場合には、耐摩耗性も劣つたも
のになることが明らかである。 上述のように、この発明の方法によれば、高靭
性と高硬度を有し、さらに耐摩耗性、耐塑性変形
性、および耐衝撃性にすぐれたサーメツトを製造
することができ、したがつて、このサーメツト
を、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はすぐれ
た性
【表】
【表】
能を発揮し、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、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
効果がもたらされるのである。
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
効果がもたらされるのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 分散相形成成分として、少なくともTiとＷ
の複合金属炭窒化物粉末：10〜65重量％を配合
し、さらに結合相形成成分として、少なくとも酸
化タングステン粉末：１〜10重量％とＷ粉末：25
〜89重量％を配合してなる混合粉末より成形した
圧粉体を、 真空、窒素、あるいは不活性ガス雰囲気中、
1600〜1900℃の範囲内の温度に加熱し、上記酸化
タングステンの還元により生成した焼結性促進作
用を有する活性なＷの存在下で焼結を行なうこと
を特徴とする高硬度高靭性サーメツトの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58083786A JPS59229430A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 高硬度高靭性サ−メツトの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58083786A JPS59229430A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 高硬度高靭性サ−メツトの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59229430A JPS59229430A (ja) | 1984-12-22 |
| JPS6245293B2 true JPS6245293B2 (ja) | 1987-09-25 |
Family
ID=13812319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58083786A Granted JPS59229430A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | 高硬度高靭性サ−メツトの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59229430A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7645315B2 (en) * | 2003-01-13 | 2010-01-12 | Worldwide Strategy Holdings Limited | High-performance hardmetal materials |
| EP3141625A4 (en) | 2014-05-30 | 2018-01-17 | A.L.M.T. Corp. | Heat-resistant tungsten alloy, friction stir welding tool, and method for manufacturing same |
| JP6578532B2 (ja) * | 2015-12-02 | 2019-09-25 | 日本アイ・ティ・エフ株式会社 | 被覆層を有する耐熱合金製工具および加工装置 |
-
1983
- 1983-05-13 JP JP58083786A patent/JPS59229430A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59229430A (ja) | 1984-12-22 |
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