JPH02270957A - 耐摩耗性および耐欠損性にすぐれた炭化タングステン基超硬合金製工具部材 - Google Patents

耐摩耗性および耐欠損性にすぐれた炭化タングステン基超硬合金製工具部材

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JPH02270957A
JPH02270957A JP9218489A JP9218489A JPH02270957A JP H02270957 A JPH02270957 A JP H02270957A JP 9218489 A JP9218489 A JP 9218489A JP 9218489 A JP9218489 A JP 9218489A JP H02270957 A JPH02270957 A JP H02270957A
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中原 啓
Keiichi Sakurai
桜井 恵一
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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〕 この発明は、耐摩耗性および耐欠損性にすぐれ、特にス
ローアウェイチップやエンドミル、さらに小径ドリルや
ドリルなどの切削工具部材、並びに絞り加工、プレス加
工および引抜き加工用ダイスや、熱間および冷間圧延用
ロール、熱間加工用ガイドローラおよびシュー、さらに
製缶用シーミングロールなどの耐摩耗工具部材などとし
て適用した場合にきわめてすぐれた性能を著しく長期に
互って発揮する炭化タングステン(以下WCで示す)超
超硬合金製工具部材に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、上記の各種工具部材が、粉末冶金法にて、重量
%で(以下%は重量%を示す)、結合相形成成分として
CO:1〜25%、分散相形成成分としてWを除く元素
周期律表の4a、5a、および6a族金属の炭化物、並
びにこれらのWCを含む2種以上の複合炭化物固溶体(
以下これらを総称して「金属炭化物」という)のうちの
1種または2種以上=0.5〜30%、を含有し、残り
が同じく分散相形成成分としてのWCと不可避不純物か
らなる組成を有するWCC超超硬合金素材成形し、この
素材に研削加工を施して所定の最終形状(寸法)に仕上
げることにより製造されることは良く知られるところで
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記の各種工具部材のうち、切削工具部材とし
て連続切削や断続切削に用いられているスローアウェイ
チップを例にとるならば、近年の省力化および高能率化
に対する強い要求から、これを、高速切削や、窩送りお
よび高切込みなどの重切削に用いる傾向にあり、これは
各種の耐摩耗工具部材に対しても同様で、使用条件が一
段と苛酷になる傾向にあるが、上記の従来WCC超超硬
合金製工具部材は、耐摩耗性および耐欠損性不足が原因
で、これに十分対応することができないのが現状である
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来WCC超超硬合金製工具部材着目し、これの耐摩耗
性および耐欠損性の向上をはかるべく研究を行なった結
果、上記の従来WCC超超硬合金製工具部材おいては、
その表面に対するX線回折で、WCの(211)面に、
単一のピーク波形か、あるいは高低差のある2つの連続
ピーク波形が現われ、かつ前記2つの連続ピーク波形の
場合、2つの連続ピーク間の谷部から高い方のピーク高
さをり、同じく低い方のピーク高さをgとすると、L/
lが40以上になる回折曲線を示すが、これに、例えば
圧カニ1気圧以下の窒素雰囲気あるいは浸炭性雰囲気な
どの非酸化性雰囲気中、1000〜1500℃の範囲内
の所定温度に所定時間保持の熱処理を施すと、その表面
に対するX線回折で、WCの(211)面に現われる波
形が、第1図に例示される通り上記の2つの連続ピーク
波形ではあるが、L/Ωの比が35以下の高低差の小さ
くなった回折曲線を示すようになり、このような熱処理
による波形の変化は、表面の研削加工時に表面に圧着あ
るいはこれに圧入して欠けやチッピングなどの起点とな
っていた切削屑が上記加熱温度で結合相中に固溶し、冷
却時に析出して結晶化することによる切削屑の工具部材
表面部での一体化、切削時に発生した裏面部内部歪の除
去、および工具部材を構成する分散相形成成分の部材表
面部への拡散移動に伴なう分散相濃度の高い表面硬質層
の形成に原因があるものと推定され、したがって上記熱
処理後の波形を示すWCC超超硬合金製工具部材耐欠損
性にすぐれ、かつ表面硬質層の形成によって耐摩耗性に
もすぐれたものとなり、これを上記の各種の切削工具部
材や耐摩耗工具部材などとじて適用した場合、苛酷な使
用条件下でも欠けやチッピング、さらに割れなどの発生
なく、すぐれた性能を長期に亘って発揮するようになる
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、 結合相形成成分としてCo:1〜25%、分散相形成成
分として金属炭化物のうちの1種または2種以上;0.
5〜30%、 を含有し、残りが分散相形成成分としてのWCと不可避
不純物からなる組成を有するWCC超超硬合金製工具部
材して、この工具部材は、その表面に対するX線回折で
、WCの(211)面に、高低差のある2つの連続ピー
クからなり、かつ前記2つの連続ピーク間の谷部から高
い方のピーク高さをL1同じく低い方のピーク高さをg
とした場合、L/l:35以下を満足する波形が現われ
る回折曲線を示すと共に、 その表面部に、0.5〜10ρの平均層厚で、相対的に
分散相濃度の高い表面硬質層を形成してなる耐摩耗性お
よび耐欠損性のすぐれたWCC超超硬合金製工具部材特
徴を有するものである。
つぎに、この発明の工具部材において、上記の通り数値
限定した理由を説明する。
(a)  Co含有量 Co成分には、工具部材の靭性および強度を向上させる
作用があるが、その含有量が1%未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含Hmが25%を越える
と耐摩耗性が低下するようになることから、その含有量
を1〜25%と定めたものであり、特に耐摩耗性が強く
要求される切削工具部材にあっては5〜lO%の含有が
望ましい。
(b)  金属炭化物の含有量 金属炭化物には、WCとの共存において耐摩耗性を一段
と向上させる作用があるが、その含有量が0.5%未満
では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その含有
量が30%を越えると靭性低下が著しいことから、その
含有量を0.5〜30%と定め/こ。
(c)  ピーク波形のL/Ω 上記の通り、従来WCC超超硬合金製工具部材おけるよ
うに、LlII比が40以上では十分な耐摩耗性および
耐欠損性を示さず、上記条件での熱処理を加えて、L/
ρ比を35以下にすることによってはじめて、工具部材
は十分な耐摩耗性と耐欠損性をもつようになる。また、
このL/l:35以下のピーク波形は、熱処理時の加熱
温度を1000℃以上とすることにより可能となり、一
方その加熱温度が1500℃を越えると結晶粒が粗大化
して強度が低下するようになるので、前記加熱温度は1
000〜1500℃とするのが望ましく、その場合の保
持時間は、例えば切削工具部材としてのスローアウェイ
チップで30〜90分で十分である。
(d)  表面硬質層の平均層厚 表面硬質相の形成は、熱処理時の加熱雰囲気、加熱温度
、および保持時間によって影響を受け、したがって、こ
れらの熱処理条件を適宜制御することによって所定の層
厚をもった表面硬質層を形成することができるが、その
厚さが平均I4厚で0.5−未満では所望のすぐれた耐
摩耗性を確保することができず、一方その厚さが同じ<
LOuraを越えても耐摩耗性により一層の向上効果は
見られず、経済性も考慮して、その平均層厚を0.5〜
10ρと定めた。
〔実 施 例〕
つぎに、この発明の工具部材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、いずれも0,5〜10−の範・凹円の
所定の平均粒径を有するWC粉末、各種の金属炭化物粉
末、およびCo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、ボールミルで7
2時時間式混合し、乾燥した後、1.5ton/cシの
圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、I X 
lO’torrの真空中、1350〜1500℃の範囲
内の所定温度に90分間保持の条件で焼結して配合組成
と実質的に同一の成分組成をもったWCC超超硬合金工
具素材成形し、この素材の上下面および外周面に研削加
工を施して、CIS (超硬工具協会)規格5PP42
2の形状をもった切削工具部材としてのスローアウェイ
チップ(このチップは従来スローアウェイチップに相当
するものなので、以下従来切削チップという)1〜12
を製造し、引続いてこれら従来切削チップ1〜12のそ
れぞれの半分を用い、これに第1表に示される条件で熱
処理を施すことにより本発明切削チップ1〜12をそれ
ぞれ製造した。
ついで、この結果得られた各種の切削チップについて、
ロックウェル硬さ(Aスケール)を測定すると共に、表
面硬質層の有無について観察し、表面硬質層形成の場合
はその平均層厚を測定し、さらにチップ表面に対して、 管 球: Cu s   フィルタ:N1.。
管電圧: 40kV、   管電流 :4hA、、時定
数:5、 レコーダー速度: 40mm/ 2θ(度)、L/(l
比を算出した。
さらに、上記の各種の切削チップについて、被削材: 
S N CMt39(硬さ: HB250)の丸棒、切
削速度: 140 m/m1n 。
送   り二0.2報/rev、、 切込み: 1.59% 切削時間: 80mtn 。
の条件での鋼の乾式高切込み連続切削試験を行ない、切
刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測定して耐摩耗
性を評価し、さらに、 被削材: S N CM2B5(硬さ: HB2BO)
の溝入材、切削速度: 130 m/rAin 。
送   リ: OJ5m+s/ rev、、切込み:2
mm、 切削時間: 3m1n % の条件での鋼の乾式同送り断続切削試験を行ない、切刃
10個のうちの欠損発生数を測定して耐欠損性を評価し
た。これらの結果を第1表に示した。
第1表に示される結果から、本発明切削チップ1〜12
は、X線回折で、いずれもWCの(211)面における
波形が高低差のある2つの連続ピーク波形にして、その
L/(l比が35以下の回折曲線を示し、さらに表面部
には平均層厚で0.5〜10μsの表面硬質相が形成さ
れているので、苛酷な条件下での切削となる上記断続切
削でも、欠けやチッピングの発生がなく、すぐれた耐欠
損性を示し、また上記連続切削ではすぐれた耐摩耗性を
示すのに対して、従来切削チップ1〜12では、WCの
(211)面における波形が単一波形か、2つの連続ピ
ーク波形を示しても両ピークの高低差が著しく大きく、
いずれもLlI比が40以上となっており、この結果耐
欠損性不足となるため断続切削ではほとんどの切刃に欠
けが発生しており、また表面硬質層の形成もないので、
連続切削では高い摩耗を示すことが明らかである。
実施例 2 実施例1で用いたと同じ原料粉末を用い、co=6%、
Tic:6%、TaC:4%、WC;残りからなる配合
組成に配合し、実施例1におけると同一の条件で混合し
、乾燥した後、圧粉体にプレス成形し、その圧粉体を、
I X 1O−3torrの真空中、温度: 1360
℃に90分間保持の条件で焼結して、実質的に配合組成
と同じ組成、並び直径:100m+wX高さ:35om
の寸法をもったWCC超超硬合金工具素材成形し、さら
にこの素材に研削加工を施して、その形状をΔ径:98
m+*X内径’: 3’3m+mとすることにより耐摩
耗工具部材としての深絞り加工ダイス(このダイスは従
来深絞り加工ダイスに相当するものである)を複数本製
造し、さらにこれら従来深絞り加工ダイスのうちの半分
に、0.8気圧の窒素雰囲気中、温度: 1250℃に
60分間保持の条件で熱処理を施すことにより本発明深
絞り加工ダイスを製造した。
この結果得られた本発明深絞り加工ダイスおよび従来深
絞り加工ダイスは、第2表に示される通りの特性を示し
、また、これを用いて厚さ:0.3mmの鋼板の深絞り
加工を行ない、深絞り製品の内径寸法がダイス摩耗によ
り0.5關縮径となった時点を使用寿命とし、使用寿命
に至るまでの深絞り加工回数を測定し、第2表に示した
第2表に示される結果から明らかなように、本発明深絞
り加工ダイスは従来深絞り加工ダイスに比しbAA−て
−段とすぐれた耐摩耗性を示し、使用寿命の著しい延命
化を可能とするものである。
〔発明の効果〕
上述のように、この発明のWCC超超硬合金製工具部材
、すぐれた耐摩耗性と耐欠損性を兼ね備えているので、
これを切削工具部材や耐摩耗工具部祠などとして適用し
た場合、すぐれた性能を著しく長期に亘って発揮するの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のWCC超超硬合金製工具部材X線回
折で、WCの(211)面に現われた波形を例示する図
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結合相形成成分としてCo:1〜25%、分散相
    形成成分としてWを除く元素周期律表の4a、5a、お
    よび6a族金属の炭化物、並びにこれらの炭化タングス
    テンを含む2種以上の複合炭化物固溶体のうちの1種ま
    たは2種以上:0.5〜30%、 を含有し、残りが同じく分散相形成成分としての炭化タ
    ングステンと不可避不純物からなる組成(以上重量%)
    を有する炭化タングステン基超硬合金製工具部材にして
    、この工具部材は、 その表面に対するX線回折で、炭化タングステンの(2
    11)面に、高低差のある2つの連続ピークからなり、
    かつ前記2つの連続ピーク間の谷部から高い方のピーク
    高さをL、同じく低い方のピーク高さをlとした場合、
    L/l:35以下を満足する波形が現われる回折曲線を
    示すと共に、その表面部に、0.5〜10μmの平均層
    厚で相対的に分散相濃度の高い表面硬質層を形成せしめ
    たことを特徴とする耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた
    炭化タングステン基超硬合金製工具部材。
JP9218489A 1989-04-12 1989-04-12 耐摩耗性および耐欠損性にすぐれた炭化タングステン基超硬合金製工具部材 Expired - Lifetime JP2621474B2 (ja)

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DE69005348T DE69005348T2 (de) 1989-04-12 1990-04-11 Oberflächenbeschichteter Werkzeugteil aus Hartmetall auf der Basis von Wolframcarbid.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012511437A (ja) * 2008-12-10 2012-05-24 セコ ツールズ アクティエボラーグ 高い寸法精度が必要とされている切削工具インサートの製造方法
JP2022079855A (ja) * 2020-11-17 2022-05-27 Mmcリョウテック株式会社 超硬合金工具

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012511437A (ja) * 2008-12-10 2012-05-24 セコ ツールズ アクティエボラーグ 高い寸法精度が必要とされている切削工具インサートの製造方法
JP2022079855A (ja) * 2020-11-17 2022-05-27 Mmcリョウテック株式会社 超硬合金工具

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