JPS6365050A

JPS6365050A - 切削工具用サーメット部材

Info

Publication number: JPS6365050A
Application number: JP20689186A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yasui; 一安井
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1986-09-04
Filing date: 1986-09-04
Publication date: 1988-03-23
Anticipated expiration: 2009-03-09
Also published as: JPH0617532B2

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）本発明は優れた耐摩耗性、耐欠損性を有し、特にフライ
スなどの断続切削に使用するの１＝適したサーメツト材
質に係るものである。

（従来の技術）（本発明が解決すべき問題点）近時サー
メツト材質の優れた特性に注目し、各種の工兵用材料が
開発明されている。

中でも’ＦｉＣ系サーメットは耐摩耗性、耐酸化性及び
耐溶着性（：優れているものの機櫨的及び熱疲労、熱衝
撃的な耐欠損性に劣っているため、断続旋削、プライス
切削で特性を充分に発揮できない。

〒ＩＮ系サーメットはその特性として耐摩耗性、耐欠損
性共に優れているが、その含有量が多くなると焼結性が
低下し、工具を作製するのが困難となる。

ｗｅ基合金は耐欠損性に優れているものの耐摩耗性、耐
酸化性及び耐溶着性の点では前記したＴｉｃ系サーメッ
トや〒ＩＮ系サーメットに遠く及ばず、又％　Ｗが極め
て高価なために得られる製品がコスト高になる欠点があ
る。

（問題点を解決する手段）本発明は上記の事実に鑑み種々検討の結果以下の組成の
セラミックが従来の技術の欠点を克服した切削工具を得
られることを見出した。

その概要は以下に記載するとおりである。

（Ａ）　　硬質分散相〔下記のｉｉ）　＋　Ｉ）又はｌ
）　＋　ｌ）　＋ｌ１ｌ）よりなる〕・・・・・・・・
・７５〜９５重量憾ｉｉ）　ＴｉＮ又は’！’ｉ　（Ｃ
、Ｈ）・・・・・・−２５〜５０重量優ただし〒１＜ｃ
ｏＮ）ｔ＝ついては次式を満足するものであること。

０．４≦　／Ｃ＋Ｈ＜１（モル比） υ　（ｌａ　、　ｘｂ　、　Ｗ　）　Ｃ又は（Ｔａ　、
　Ｗｂ　、　Ｗ　。

鳥直ｏ）Ｃ−−・−＝ＳＳ　　〜　ア　０　重Ｊｉ　　
タ１　、（なおこれらは各々単独添加でも複合炭化物固
溶体による添加でもよい）ただし０．４≦（（Ｔａ　、　Ｎｏ　）　Ｃ相当量／ｌ
）頂金炭化物量〕≦ｏ、ａ（ｖｔ比）にしてかつること
。

なお上記ｉｉ）項及び層）項の一部又は全部を複合炭窒
化物として添加する場合を含むものであり、その−例を
挙げれば（Ｔｉ　、　Ｗ　）　（Ｃ，Ｎ）＋　（？ＩＬ
　＠　ＮｂＣ胃）　Ｃ、（Ｔｉ　、　Ｔａ　、　Ｎｂ　
、　Ｗ）（Ｃ，Ｎ）＋Ｍｏ、Ｃ，などである。

ｉｌ）　　ｖｃ若しくは■・・・・・・・・・０．５〜
１０重量憾（単独添加するか又はｌ）　、　ｌ）項の複
合炭化物、窒化物、炭窒化物に含めた形での添加を含む
）（Ｂ）　　結合相〔下記ｏＦＶ）又はＶ））又はｖｔ
）又はｖｉｉ）よりなる〕・・・・・・・・・５〜２５
重量憾ｌｖ）鉄族金属０１種又は２種以上 ■）〜）項のもの＋　（：；ｒ　（Ｃｒ又１ｆｔ　ＣＩ
　Ｃｍ又はＣｒ、Ｃ，又はＣｒ、Ｈによる添加を含む）
ただし０．０５　（Ｃｒ相轟量／結金相尚量）＜０．４
（重量比）を満足すること。

ｖｉ）１り項のもの÷Ａｌ（Ａｍ、Ｃ１により添加）た
だし０．２≦（Ｈ１量／結合相全量）≦１０．０５≦（
Ａｌ量／Ｎｉ量）≦０．３５（重量比）を満足すること。

ｖｉｌ）　　ｌｖ）項のもの＋Ｖ）項のＣｒ　＋　ｙｌ
）項ＯＡｌなお本発明で用いられる成分中特遮；重視さ
るべきものはＴｉＮ　、　ＴａＣ、Ｎｔ）Ｃであり、こ
れらを含めて適正な成分組成ζニすることにより、Ｔｉ
Ｃ基サーメットの耐摩耗性、耐酸化性耐溶着性を低下さ
せることなく、機械的及び熱疲労、熱衝撃的な耐欠損性
を向上させた切削工具用サーメツト材質（！１Ｎ−（Ｔ
ａ、　Ｎｏ、　Ｗ　）　Ｃ系す−メットンを提供するも
のであり、各成分の特徴について記せば以下０とおりで
多る。

０〒ＩＮ・・・靭性に富み、遷移金属の窒化物中ＺｒＮ
と並んで最も安定な窒化物であると共に、高硬度（Ｈマ
＋＋＋＋＋＋　１９５０１１７ｄ　）を持つことと相ま
って、焼結時における硬質分散相の粒成長抑制効果を持
つ。

Ｑ　ＴａＣわ。）　ＴａＣ、ＮｂＣは炭化物のうちでは比較的低硬
度（各々Ｅマ１３５０．２０５０）で、結合相との溶解度が比較的低いという特性を有する
が、焼結過程でＴｉＮ　、　’！’ｉ（Ｃ，Ｎ）、ＩＣ
，Ｍｏ、Ｃ，ＶＣ，ＶＮなどとＢ１量複合炭窒化物を生
成し、合金の機械的及び熱疲労、熱衝撃的な耐欠損性、
高温での耐塑性変形性を著しく向上させる・ ○ＷＣ工。３゜Ｊ−ＶＣについては耐クレータ摩耗性などで〒
１０に比べ劣るが、機械的、熱的な耐衝撃欠損性に優れ
ており、　ＩＣ、Ｍｏ５Ｃは共に硬質分散相の粒成長抑
制効果を有し、鉄族金属のＴ１を含むＢｌ型複合炭窒化
物への濡れ性を著しく向上させる。

　ＶＣ ■）・・・硬質分散相Ｏ結合（スケルトン）を防止する
と共に、Ｔｉ１ｌ或いは’ｌ’ｉ　（Ｃ、Ｎ　）に固溶
し、合金の機械的及び熱疲労、熱衝撃的な耐欠損性を著
しく向上させる。

Ｑ　Ｃｒ　、　Ｃｒ、Ｃ，、Ｃｒ、Ｃ，、Ｃｒ、Ｎ　−
−−−−−結合相に固溶し、これを強化し、耐熱亀裂性
、耐塑性変形性を向上させる。又、硬質分散相との濡れ
性を向上させる。

Ｑ　Ａｌ、　Ｃ，・・・結合相（Ｎｉ）（：固溶し、ど
相（Ｎｌ、Ａｌ（？す〕を均−書二分散析出させ機械的
及び熱疲労、熱衝撃的な耐欠損性、高温での耐摩耗性、
耐溶着性を向上させる。

次に本発明６：おける各成分の組成範囲の限定理由につ
いて説明する。

硬質分散相を７５〜９５重量囁とした理由は７５重量％
未満では耐摩耗性、耐酸化性、耐ｍ性変形性が劣り、９
５重量％を越えると靭性が低下し、所望の耐欠損性を得
ることができなくなる為である。

硬質分散相中ＴｉＮ又はＴｉ　（Ｃ、Ｎ　）を２５〜５
０ｘｆｆｉチとした理由は、２５重量％未満ではＴｉＮ
若しくはＴｉ　（Ｃ、Ｎ　）の持つ耐摩耗性、耐溶着性
が得られず、５０重量％を越えると、合金のＣに対する
Ｎの量が相対的に多くなり過ぎて合金製造において、Ｋ
、の分解発生が起ってボアや巣などの欠陥が発生するよ
うになり、却って脆化する為である。

なおＴｉ（Ｃ，Ｎ）Ｃついて０．４≦Ｎ／Ｃ＋　Ｎ（１
（モル比）を満足させるのは　Ｎ／ｃ÷４（モル比）が
０．４未満ではＴｉＮの持つ優れた特性（靭性、硬質分
散相の粒成長抑制作用ンが充分に得られない為である。

（テａ、Ｎｂ、Ｗ）Ｃ又は（テａ　、　Ｎｂ　、　Ｗ　
、　Ｍｏ）Ｃを３５〜７０重量％とする理由は、３５重
量％未満ではＴ１０〔及び’Ｌ’ｉ　（Ｃ、Ｎ　）　）
基サーメットに比べ、耐欠損性で充分優れているという
結果が得られず、７０重量％を越えると、耐摩耗性、耐
溶着性が低下し、所望の性能が得られなくなる為である
。

なお０．４≦〔（テａ　、　Ｎｂ　）　Ｃ相当分／ｉｉ
））Ｊ全炭化物量〕≦０．８（重量比）としたのは、０
．４未満の場合前記の？ａＣ％Ｎｉｉ）Ｃの優れた特性
を十分に発揮することができず、０．８を越えると硬質
分散相のスケルトン化が進み過ぎることと、靭性に富ん
だＷＣの相対的な量が少なくなり過ぎて、耐欠損性が低
下するからである。

又、（〒ａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ）Ｃの場合、Ｍｏ、ｃ相当
量についてＯ（Ｍｏ、　Ｃ≦１０重量係としたのは、１
０重量％を越えると合金の靭性、硬度が共に低下するこ
とと、ＭＯの硬質分散相、結合相への固溶限度を越すと
Ｍｏ、Ｃ相が析出し、著しく脆化するからである。

ＶＣ若しくはＶＮを０．５〜１０重量％としたのは０．
５重量係未満では前記Ｏｖｃ、ｖＮの優れた特性を十分
に発揮することができず、１０重量％を越えると靭性が
低下することと、焼結性が著しく悪くなることから却っ
て合金に悪影響を及ぼすようになるからである。

結合相を５〜２５重量−としたのは、結合相が５重量憾
未満では靭性が低下して所望の耐欠損性を得ることがで
きず、２５重量％を越えるとサーメツ）Ｏ持つ優れた耐
摩耗性、耐ｍ性変形性が低下するからである。

結合相中Ｃｒｌ一ついて０．０５　（（Ｃｒ相当量／結
合相全量）＜０．４（重量比）としたのは０．０５未満
では前記所望の効果が得られず、０．４を越えると耐摩
耗性、耐酸化性が低下し、結合相中で金属間化合物を形
成し、結合相を弱化させるからであるＯ又、結合相中Ａｍについて０．２≦（Ｎｌｆｌ／Ｍ合相
全量）二相全量、０５≦（Ａｌ相当量／Ｎｉ量）≦０．
３５　（いづれも重量比）としたのは、前者はＮ１量が
０．２未満ではｒ′相（ａｉ、Ａｘ（Ｔｉ）　）による
所望の効果が充分に得られないためであり、後者はＡｌ
相当量のＮ１量に対する比が００５未満の場合と相（Ｎ
ｉ、Ａｌ（テｉｉ）〕の析出量が充分でないので、前記
の所望の効果を得ることができず、０．３５を越えると
、脆しν、金属間化合物であるＮｉＡｌ　、　Ｎｉ、Ａ
−などが析出して靭性が劣化するからである。

（実施例）次に実施例について説明する。

例１ａ）原料粉末として以下のものを用意した。

ｏ平均粒径１．ＳＪ寓Ｏ！！Ｌ（Ｃ，Ｎ）固溶体？ｉＣ
：　？ｉＮ　（重量比）＝１：１．２：１．７：！ＳＱ
３種類を用意した。

Ｏ平均粒径１．５μ層の？ｉＣ，？ｉＮＯ干均粒径１．
５−の（Ｔａ　、　Ｎｂ　、　Ｗ　）　Ｃ固溶体テａＣ：　ＮｂＣ：　ＷＣ（重量比）＝１　：　１　：
　１．１：１：２．２：１：１，５：５：ＩＱ４種類を
用意した。

０平均粒径１，５　ｐｗａ　ノ？ａＣ、ＮｂＣ％ＷＣＯ
平均粒径２．Ｑμｍの（’ｆ１．　Ｗ　、　Ｔａ　、　
Ｗｂ　）（Ｃ，Ｎ）固溶体Ｔｉｃ　：　？ｉＮ　：テａＣ：　ＮｂＣ：　ＷＣ（ｌ
ｉ重量比：　１５　：　１５　：　１２，５　：　１２
，５　：　２５Ｏ平均粒径１．５μ躊の（〒１．賃）（
Ｃ，Ｎ）固溶体〒ＩＣ：〒ｉ、Ｎ　：　ＩＣ（重量比）＝５：５：２０
平均粒径２，５μ諧のＭｏ、ＣＯ平均粒径１．ＯＡａｍ　ノＶＣ、ＶＮＯ平均粒径２．
０μ屑のＮｉ・Ｇ。

ｂ）配合組成については第１表のとおりとした。

リ　焼結体の作製方法ステンレス製ボールミルでア七トント共に１００　ｈｒ
湿式混合した後、乾燥し、パラフィンを１．０重量嘩加
えて混合し、１．５＃、／ｄでプレスした。

次に真空炉で脱脂した後、１０００℃まではＱ、ｊ　ｔ
（Ｉｒｒの真空下で、又１０００℃以上は２０　ｔｇｒ
ｒのＮ、ガス雰囲気下で１４５０°Ｃにて４　Ｑ　ｍｉ
ｎ保持して焼結した。

ｄ）テスト条件は以下のとおりである・ただしφ１６０
０フライスカッターによりテストしたＯ・）硬度（ＨＲム）、抗折力測定０硬度・・・ＪＩＥｉ−Ｚ−２２４５によるロックウェ
ル硬さの試験方法Ｏ抗折カーＪＩＳ−Ｂ−４１Ｑ　４　（：規定しである
曲げ試験方法各試料について行なった試験結果は第２表に示すとおり
である。

例２ａ）原料粉末として以下のものを用意した。

Ｏ実施例１と同様な粒径な有する！１Ｃ９○平均粒径２
．５μ肩のｃｒｓｃ。

のＣｒ、Ｃ。

’　　　１．０７ｍｏＣｒ、Ｎ ’　　　５．０　ｐｗａ（Ｑ　Ｃｒ１３．０μ肩のＡｍ４Ｃ。

ｂ）配合組成については第３表のとおりとした。

Ｃ）焼結体の作製方法ステンレス製ボールミルでア七トンと共に１００　ｈｒ
湿式混合した後、乾燥し、パラフィンを１．０重量慢加
えて混合し、１．５　ｋｇ７ｔｍ”でプレスした。

次１：真空炉で脱脂した後、１０００℃まではｏ、ｔ　
ｔｏｒｒの真空下で、又１０００℃以上は２０　ｔｏｒ
ｒ　ｙ）　Ｎ、ガス雰囲気下で１４５０℃×６０　ｗｉ
ｎ保持して焼結し１０００℃まで−０，５”Ｑ　／　ｗ
ｉｎの速度で冷却した。

勾　テスト条件は実施例１と同一である。

リ　硬度（ＨＲＡ　）　、抗折力測定は実施例１と同一
である。

各試料について行なった試験結果は第４表ζ；示すとお
りである。

（発明の効果）前記試験例１から判るように、本発明によるものは工具
材料として極めて優れたものであり、特に第２表１＝よ
る実施例の合金は耐摩耗性と耐欠損性、硬度と抗折力と
云う相反する性質を共に向上させるものであって、特に
耐欠損性に優れていることを示している。

又、前記試験例２から本発明礪；よるものはＣｒ。

Ｃｒｓ　Ｃｓ　、　ＣＴ？　Ｃａ２　＋　Ｃｒ、　Ｎ　
ｍム１４Ｃ１を添加することにより耐摩耗性及び耐欠損
性が（〆改善されることが判った。

なお本発明は上述の実施例にのみ限定されるものではな
く、例えば更に他の特性を制御する為ζミ他の物質を１
種又は２種以上添加することも行ない得る。

代理人　弁理士　竹　内　　　守手続補正書昭和６１年１１月６日特許庁長官　黒　ｉｉ）明　雄　殿を事件の表示昭和６１年特許願第２（１６８９１、発明の名称切削工具用サーメツト材質五補正をする者事件との関係特許出願人住　所　愛知県名古屋市瑞穂区高辻町１４番１８号名　
称　日本特殊陶業株式会社４、代理人〒１０１居　所　東京都千代田区内神田二丁目１５番１Ｓ号＆補
正により増加する発明の数　　Ｏ７補正の対象明細書の特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明の欄ｔ　特許請求の範囲を別紙のとおり訂正する■２．　明
細書第２頁下から３行「開発明」とあるのを「開発」に
訂正する。

五　明細書第３頁１３行「本発明」とあるのを「本発明
者」に訂正する。

屯　明細１１第３頁１４行「セラミックが」とあるのを
「サーメツト材質にすることにより」と訂正する。

５　明細書第４頁２行のｒ　’／ｃ　＋　Ｎ　ＪをｒＮ
／（ｃ＋Ｎ）Ｊに訂正する。

＆ｌ１１１細書菖４頁下から１行のｒ　Ｖ　）　）Ｊと
あるのをｒＶ）Ｊ（二訂正する。

７、　明細書第５頁５行〜６行の「０．０５　（Ｏｒ相
相当量／結合相部量≦０．４（重量比ン」とあるのを「
０．０５≦Ｃｒ相当量／結合相全量≦０．４（重量比）
」に訂正する。

ａ　明細書第５頁１６行「耐酸化性」の次に「、及び又
は」を挿入する。

究　明細書第７頁下から８行「機械的及び」とあるのを
削除する。

１０、明細書ｔＪ８頁１１行「Ｎ／ｃ＋、Ｊ　　とある
のを（Ｃ◆Ｎ）Ｊ　に訂正する。

１ｚ明細書第９頁３行「相当分」とあるのを「相当量」
と訂正する。

１五明細書第１０頁７行〜８行「０．０５（（Ｃｒ相当
量／結合相全量）　＜　０．４　Ｊとあるのを「ｏ、０
５≦（Ｃｒ相当量／結合相全量）≦０．４」と訂正する
。

１歳明細書第１２頁１３行〜１５行の「１０００℃まで
・・・−＝　＝−−−−２０ｔｏｒｒの」　とある文を
削除する。

１４＃１細書ｇｔｓ頁の表の３行目の条件１のところの
「８０Ｍ４４Ｇ（１１！ｔＣ３２）Ｊとあるのを（−８
４５ＣＪに訂正する。

１６　明細書第１３頁の表の３行目の条件璽のとこロノ
空欄１：　ｌ−ＳＣＭ　４４０　（ＢｍＣ５２）　Ｊを
挿入する。

１７、明細書第１３頁の表の最下行の条件１のところに
「平均」とあるのを「メジアン値」毫；訂正する。

１８、明細書第１７頁１７〜１９行の「１０００℃まで
・・・・・・・−−−２０ｔｏｒｒの」　とある文を削
除する。

２特許請求の範囲ｉｉ）！Ｉ）ＴｉＮ又はＴｉ　（Ｃ、Ｎ　）　（ただし
〒ｉ（Ｃ，Ｎ）はＱ、４≦”／（Ｃ◆Ｎ）〈１モル比を
満足する）が２５〜５０重量％ｉｉ）　　（Ｔａ、　Ｗｂ　、　Ｗ　）　Ｃ又は（Ｔａ
　、　Ｎ’Ｏ、Ｗ　。

Ｍｏ　）　Ｃ（ただし０．４≦（（？＆　、　Ｎｔｌ　
）　Ｃ相轟量／υ頂金炭化物量〕≦０．８重量比、及び
（Ｔａ。

Ｎｂ　、　Ｗ　、　Ｍｏ　）　Ｃの場合、Ｍｏ、　Ｃ相
当量が０〈Ｍｏ、０５１０重量−（全量に対して）を満
足する）が３５〜７０重量− １ｉｉ）　　ｖｃ若しくはＶＮが０．５〜１０重量−の
範囲で前記ｉｉ）とｌ）からなるか前配りと■）とｍ）
とからなる（Ａ）硬質分散相７５〜９５重量−と、ｉＶ
）鉄族金属の１種又は２種以上ｖ）　　ｌｖ）の鉄族金属の１種又は２種以上とＱｒ（
ただし０．０５≦（Ｃｒ相ａｆｉｋ／結合相全ｉｌ）５
０．４重量比を満足する）ｖｉ）　　ｉｖ）　　の鉄族金属の１種又は２種以上と
フルミニラム（＾１．Ｃ３として添加）（ただし０．２
≦（Ｎｉ皿／結金相全量）≦１１１１１比１ニジ″ＣＤ
、０５≦（ＡＸ量／Ｎｉｆｆｉｉ）≦０．３５３量比を
満足する）ｖｉｌ）　　ｌｖ）の鉄族金属の１１！１又
は２種以ヰＶ）項に規定されたＣｒとｖｉ）項に規定さ
れたＡｌとの合計

Claims

【特許請求の範囲】ｉ）ＴｉＮ又はＴｉ（Ｃ、Ｎ）（ただしＴｉ（Ｃ、Ｎ）
は０．４≦Ｎ／Ｃ＋Ｈ＜１モル比を満足する）が２５〜
５０重量％ｉｉ）（Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ）Ｃ又は（Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍ
ｏ）Ｃ（ただし０．４≦〔（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ相当量／ｉ
ｉ）項金炭化物量〕≦０．８重量比、及び（Ｔａ、Ｎｂ
、Ｗ、Ｍｏ）Ｃの場合、Ｍｏ＿２Ｃ相当量が０＜Ｍｏ＿
２Ｃ≦１０重量％（全量に対して）を満足する）が３５
〜７０重量％ｉｉｉ）ＶＣ若しくはＶＮが０．５〜１０重量％の範囲
で前記ｉ）とｉｉ）からなるか前記ｉ）とｉｉ）とｉｉ
ｉ）とからなる（Ａ）硬質分散相７５〜９５重量％と、ｉｖ）鉄族金属の１種又は２種以上ｖ）ｉｖ）の鉄族金属の１種又は２種以上とＣｒ（ただ
し０．０５＜（Ｃｒ相当量／結合相全量）＜０．４重量
比を満足する）ｖｉ）ｉｖ）の鉄族金属の１種又は２種以上とアルミニ
ウム（Ａｌ＿４Ｃ＿３として添加）（ただし０．２≦（
Ｎｉ量／結合相全量）≦１重量比にして０．０５≦（Ａ
ｌ量／Ｎｉ量）≦０．３５重量比を満足する）ｖｉｉ）
ｉｖ）の鉄族金属の１種又は２種以上のＣｒとｖ）項に
規定されたＣｒとｖｉ）項に規定されたＡｌとの合計とするときに、前記ｉｖ）又はｖ）又はｖｉ）又はｖｉ
ｉ）からなる（Ｂ）結合相５〜２５重量％からなること
を特徴とする切削工具用サーメット材質