JPH04341580A - 硬質層被覆サーメット - Google Patents

硬質層被覆サーメット

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JPH04341580A
JPH04341580A JP2418976A JP41897690A JPH04341580A JP H04341580 A JPH04341580 A JP H04341580A JP 2418976 A JP2418976 A JP 2418976A JP 41897690 A JP41897690 A JP 41897690A JP H04341580 A JPH04341580 A JP H04341580A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高速切削で優れた耐
摩耗性を示し、断続切削で硬質層が剥離を起こしにくく
かつ優れた耐欠損性を示す、硬質層被覆サーメットに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、結合相形成成分がＣｏ，Ｎｉな
どの鉄族金属のうち１種または２種以上からなり、残り
が、硬質分散相形成成分として、組成式（Ｔｉ，Ｍ）（
Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍは、Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｗ，
ＭｏおよびＣｒのうち１種または２種以上〕で表される
炭窒化物および不可避不純物からなる組成を有するサー
メット基体表面に、ＴｉＸ〔ただし、Ｘは、Ｃ，Ｎ，Ｏ
，Ｂのうち１種または２種以上〕およびＡｌ２　Ｏ３　
のうちの１種の単層または２種以上の複数層で構成され
た平均層厚：０．５〜２０μｍを有する硬質層（以下、
硬質層という）を被覆してなる硬質層被覆サーメットは
知られている。
【０００３】例えば、特開昭５２−４６３４８号公報に
は、上記サーメット基体表面にＴｉＣＯ，ＴｉＣＮＯな
どのＴｉの酸化物を含む化合物とＡｌ２　Ｏ３　のうち
の１種の単層または２種以上の複数層で構成された平均
層厚：０．５〜２０μｍを有する硬質層を被覆してなる
硬質層被覆サーメットが記載されており、特開昭５４−
１７３４００公報には、上記サーメット基体表面にサー
メットの結合相形成成分が分散したＴｉＣ中間層を介し
てＴｉＣ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物とＡｌ２　Ｏ３
　のうちの１種の単層または２種以上の複数層で構成さ
れた硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメットが記載
されており、特開昭６１−２８０２６８公報には、上記
サーメット基体表面に平均粒径：０．５μｍ以下のＴｉ
Ｃ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物のうち１種ま
たは２種以上の硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメ
ットが記載されており、また、特開昭６３−１５５９５
７公報には、表面部が硬質分散相形成成分だけからなる
サーメット基体表面に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなど
のＴｉの化合物のうちの１種または２種以上の硬質層を
被覆してなる硬質層被覆サーメットが記載されており、
さらに、特開昭６３−１７３４６６公報には、表面部の
Ｃ／Ｃ＋Ｎが内部に比べて高いサーメット基体表面に、
ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物のうちの
１種または２種以上の硬質層を被覆してなる硬質層被覆
サーメットが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、省力化
および高能率化に対する強い要求から、従来に比べて切
削スピードが向上し、さらに一層過酷な条件での断続切
削が求められる傾向にあり、従来の硬質層被覆サーメッ
トを用いて高速切削を行うと、耐摩耗性が不足し、さら
に断続切削に際しては刃先部に欠損が生じ、使用寿命が
極端に短くなるという課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような課題を解決し、一層苛酷な条件での高速切
削および断続切削に用いた場合にも優れた性能を示す硬
質層被覆サーメットを得るべく研究を行った結果、サー
メット基体の表面に形成される表層部の硬さを、上記表
層部の内側に存在する部分（以下、内部という）の硬さ
よりも高くし、この硬さの高いサーメット基体の表層部
に硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメットは、耐欠
損性と耐摩耗性の本来相反する特性を同時に向上させ、
一層苛酷な条件での高速切削および断続切削に用いた場
合でも優れた性能を示すという知見を得たのである。
【０００６】この発明は、かかる知見にもとづいて成さ
れたものであって、結合相形成成分として、Ｃｏ，Ｎｉ
，Ｆｅ，およびＡｌのうち１種または２種以上：５〜３
０重量％を含有し、残りが、硬質分散相形成成分として
、組成式（Ｔｉ，Ｍ）（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍは、Ｔａ
，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種また
は２種以上〕で表される炭窒化物および不可避不純物か
らなる組成を有するサーメット基体表面に、ＴｉＸ〔た
だし、Ｘは、Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｂのうち１種または２種以上
〕およびＡｌ２　Ｏ３　のうちの１種の単層または２種
以上の複数層で構成された平均層厚：０．５〜２０μｍ
を有する硬質層（以下、硬質層という）を被覆してなる
硬質層被覆サーメットにおいて、上記サーメット基体の
表層部は、内部に比べて硬さが高い硬質層被覆サーメッ
トに特徴を有するものである。
【０００７】この発明の硬質層被覆サーメットは、先ず
、結合相形成成分として、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，およびＡ
ｌのうち１種または２種以上の粉末：５〜３０重量％を
含有し、残りが、硬質分散相形成成分として、組成式（
Ｔｉ，Ｍ）（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍは、Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ
，Ｚｒ，Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種または２種以上
〕で表される炭窒化物および不可避不純物からなる通常
の組成を有するサーメット圧粉体を、常温から１１００
〜１３００℃までの範囲の温度に真空雰囲気中にて加熱
し、続いて１１００〜１３００℃の温度を越え液相発生
温度以下の範囲内で窒素ガスを導入し、サーメット基体
の表層部が脱窒する程度の減圧窒素雰囲気（窒素圧力：
５〜１００Ｔｏｒｒ）で焼結を行ない、冷却は真空中で
行なうと、サーメット基体表層部が内部に比べて硬さが
高いサーメットが得られ、この状態でサーメット基体表
面にＣＶＤ法やＰＶＤ法でＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮな
どのＴｉの化合物およびＡｌ２　Ｏ３　のうち１種の単
層または２種以上の複数層で構成された硬質層を施すこ
とにより製造される。
【０００８】さらに、この発明の硬質層被覆サーメット
において、サーメット基体の結合相形成成分として、Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，およびＡｌのうち１種または２種以上
の粉末：５〜３０重量％を含有することが必要であり、
この結合相形成成分は、通常の成分範囲である。また、
サーメット基体表層部の上に被覆される硬質層の厚さは
、平均層厚：０．５〜２０μｍであることが好ましい。 この硬質層の付着強度は、サーメット基体、特に、サー
メット基体表層部の硬さが影響を及ぼし、サーメット基
体表層部の硬さがＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉ
の化合物およびＡｌ２　Ｏ３　のうちの１種の単層また
は２種以上の複数層で構成された硬質層の硬さとほぼ同
一の硬さを有することが好ましく、サーメット基体表層
部の硬さが低いと、硬質層との間に硬さの不連続部分が
発生し、断続切削などにおいて衝撃を受けた際に、サー
メット基体表層部が変形し、硬質層の剥離が生じ、付着
強度が低下する。しかし、サーメット基体内部の硬さが
高すぎると、靭性が不足し、クラックの伝播抵抗を低下
せしめるため、断続切削などの苛酷な切削条件で使用す
る欠損が発生するので好ましくない。このため、ＴｉＣ
，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物およびＡｌ２　
Ｏ３　のうち１種の単層または２種以上の複数層で構成
された硬質層を被覆するこの発明のサーメット基体表層
部の硬さは、ビッカース硬さで２０００以上あることが
必要であり、内部の硬さは２０００未満であることが好
ましい。
【０００９】
【実施例】つぎに、この発明を実施例に基づいて具体的
に説明する。
【００１０】原料粉末として、いずれも１．５μｍの平
均粒径を有する、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉末
、ＮｂＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｍｏ２　Ｃ粉末、ＶＣ粉末、
Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、を用意し、これら原料粉末をそれ
ぞれ表１および表２に示される配合組成に配合し、ボー
ルミルにて７２時間湿式混合し、乾燥したのち、１．５
ｔｏｎ／ｃｍ２　の圧力で圧粉体にブレス成型し、この
圧粉体を表３および表４に示される条件にて焼結してサ
ーメット基体ア〜フを作製した。ついで、このサーメッ
ト基体ア〜フの表面に表５および表６に示される方法で
硬質層を被覆し、本発明硬質層被覆サーメット１〜１４
および比較硬質層被覆サーメット１〜１４を作製した。
【００１１】これら本発明硬質層被覆サーメット１〜１
４および比較硬質層被覆サーメット１〜１４の表面から
２０μｍの表層部と表面から１ｍｍの内部の硬さをビッ
カース硬さ計１００ｇの荷重で測定し、その結果を表７
および表８に示した。
【００１２】次に、これら本発明硬質層被覆サーメット
１〜１４および比較硬質層被覆サーメット１〜１４を用
いてＩＳＯ規格のＣＮＭＧ１２０４０８を作製し、これ
ら各種の硬質層被覆サーメットについて、被削材：ＳＣ
Ｍ４１９（ブリネル硬さ：１４０）の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ　、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、 切込み：１．０ｍｍ、 切削時間：３０ｍｉｎ．、 の条件で高速切削を行い、切り刃の逃げ面摩耗幅を測定
して耐摩耗性を調べ、その結果を表７および表８に示し
、さらに、 被削材：ＳＣＭ４４０（ブリネル硬さ：２２０）の溝付
き丸棒、 切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ　、 送り：０．１８ｍｍ／ｒｅｖ．、 切込み：１．０ｍｍ、 切削時間：３ｍｉｎ．、 の条件で高速断続切削を行い、切り刃の欠損割合を測定
して耐欠損性を調べ、その結果を表７および表８に示し
た。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【表３】
【００１６】
【表４】
【００１７】
【表５】
【００１８】
【表６】
【００１９】
【表７】
【００２０】
【表８】
【００２１】
【発明の効果】表１〜表８に示される結果から、温度：
１１００〜１３００℃に加熱した時点で窒素を導入し、
この窒素の導入量を焼結体表層部が脱窒する程度の減圧
雰囲気（窒素分圧：５〜１００Ｔｏｒｒ）とし、冷却中
は真空で焼結を行なうことにより得られたサーメット基
体ア〜セの表面に表５の硬質層を形成した本発明硬質層
被覆サーメット１〜１４は、基体内部よりも基体表層部
の硬さが高く、その表層部の硬さもビッカース硬さ（１
００ｇ荷重）で２０００以上あり、この条件を満足する
本発明硬質層被覆サーメット１〜１４は、この条件から
外れた条件で製造されたサーメット基体ソ〜フの表面に
表６の硬質層を形成した比較硬質層被覆サーメット１〜
１４に比べて連続切削における逃げ面摩耗幅および断続
切削における欠損割合が少ないことがわかる。
【００２２】上述のように、この発明の硬質層被覆サー
メットは、硬質連続切削および苛酷な条件の断続切削に
用いても、優れた耐摩耗性および耐欠損性を有するので
、実用に際しては、優れた性能を長期にわたって発揮す
ることにより工業上優れた効果をもたらすものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　結合相形成成分として、Ｃｏ，Ｎｉ，
    Ｆｅ，およびＡｌのうち１種または２種以上：５〜３０
    重量％を含有し、残りが、硬質分散相形成成分として、
    組成式（Ｔｉ，Ｍ）（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍは、Ｔａ，
    Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種または
    ２種以上〕で表される炭窒化物および不可避不純物から
    なる組成を有するサーメット基体表面に、ＴｉＸ〔ただ
    し、Ｘは、Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｂのうち１種または２種以上〕
    およびＡｌ２　Ｏ３　のうちの１種の単層または２種以
    上の複数層で構成された平均層厚：０．５〜２０μｍを
    有する硬質層（以下、硬質層という）を被覆してなる硬
    質層被覆サーメットにおいて、上記サーメット基体の表
    層部は、内部に比べて硬さが高いことを特徴とする硬質
    層被覆サーメット。
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