JPH05116006A - 耐熱塑性変形性のすぐれた炭窒化チタン基サーメツト製切削工具 - Google Patents

耐熱塑性変形性のすぐれた炭窒化チタン基サーメツト製切削工具

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Publication number
JPH05116006A
JPH05116006A JP30973591A JP30973591A JPH05116006A JP H05116006 A JPH05116006 A JP H05116006A JP 30973591 A JP30973591 A JP 30973591A JP 30973591 A JP30973591 A JP 30973591A JP H05116006 A JPH05116006 A JP H05116006A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutting tool
ticn
powder
cutting
forming component
Prior art date
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Pending
Application number
JP30973591A
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English (en)
Inventor
Takashi Koyama
孝 小山
Susumu Uchida
晋 内田
Takeshi Yanagii
健 楊井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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Priority to US07/960,693 priority patent/US5376466A/en
Priority to DE69213152T priority patent/DE69213152T2/de
Priority to EP92117631A priority patent/EP0537741B1/en
Publication of JPH05116006A publication Critical patent/JPH05116006A/ja
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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱を伴なう苛酷な条件下での切削にすぐれ
た耐熱塑性変形性を発揮するTiCN基サーメット製切
削工具を開発する。 【構成】 切削工具を、重量%で、結合相形成成分とし
てのCoおよびNiのうちの1種または2種:0.2〜
8%、分散相形成成分としてのZrO2 および安定化Z
rO2 のうちの1種または2種:5〜30%、分散相形
成成分としてのZrCN:1〜44%、を含有し、残り
が分散相形成成分としての50%以上のTiCNと不可
避不純物からなる組成を有するTiCN基サーメットで
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐熱塑性変
形性を有し、したがって高熱発生を伴なう苛酷な条件下
での切削にも熱変形することなく、長期に亘ってすぐれ
た耐摩耗性を発揮する炭窒化チタン(以下、TiCNで
示す)基サーメット製切削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、鋼やダクタイル鋳鉄などの切削
に、例えば特開昭52−94814号公報に記載される
通り、重量%で(以下%は重量%を示す)、 Niを主成分とする結合相:10〜49%、 TiCNからなる分散相:残り、 からなる組成を有するTiCN基サーメットで構成され
たTiCN基サーメット製切削工具が用いられているこ
とは良く知られるところである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化および高速化に対する要求は厳しく、これに伴
ない、高速切削や、高送りおよび高切込みなどの重切削
を余儀なくされ、このような苛酷な条件下での切削では
きわめて高い発熱を伴なうものであるため、切削工具に
はすぐれた耐熱塑性変形性を具備することが必要とされ
るが、上記の従来TiCN基サーメット製切削工具はじ
め、その他多くのTiCN基サーメット製切削工具は、
いずれも結合相の含有割合が相対的に高いために熱変形
し易く、これらの要求に十分満足に対応することができ
ないのが現状である。
【0004】
【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、苛酷な条件下での切削にもすぐ
れた耐熱塑性変形性を示すTiCN基サーメット製切削
工具を開発すべく研究を行なった結果、 (a) 上記の従来切削工具を構成するTiCN基サー
メットにおいて、これの結合相の含有割合である10〜
49%を8%以下に低くすれば、耐熱塑性変形性は改善
されるようになるが、このように低い結合相の含有量で
は良好な焼結性を確保することができず、強度低下が著
しいこと。
【0005】(b) しかし、TiCN基サーメット製
切削工具において、これを構成するTiCN基サーメッ
トに、ジルコニア(以下ZrO2 で示す)および安定化
ZrO2 のいずれか、または両方を5〜30%の割合で
含有させると、結合相含有量を8%以下にしてもすぐれ
た焼結性を示すので、十分な強度を確保することがで
き、さらに炭窒化ジルコニウム(以下ZrCNで示す)
を1〜44%の割合で含有させると、このZrCNの作
用ですぐれた熱伝導性を具備するようになり、この結
果、結合相含有量を8%以下に低減できることと相まっ
て、すぐれた耐熱塑性変形性をもつようになり、切削工
具として高熱発生を伴なう苛酷な条件下での切削にも熱
変形することなく長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮
すること。以上(a)および(b)に示される研究結果
を得たのである。
【0006】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、結合相形成成分としてのCoお
よびNiのうちの1種または2種:0.2〜8%、分散
相形成成分としてのZrO2 および安定化ZrO2 のう
ちの1種または2種:5〜30%、分散相形成成分とし
てのZrCN:1〜44%、を含有し、残りが分散相形
成成分としての50%以上のTiCNと不可避不純物か
らなる組成を有するTiCN基サーメットで構成してな
るTiCN基サーメット製切削工具に特徴を有するもの
である。
【0007】つぎに、この発明の切削工具において、こ
れを構成するTiCN基サーメットの成分組成を上記の
通りに限定した理由を説明する。 (a) CoおよびNi これらの成分には、焼結性を向上させ、かつ焼結後は結
合相を形成して強度を向上させる作用があるが、その含
有量が0.2%未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が8%を越えると耐熱塑性変形性が
低下するようになることから、その含有量を0.2〜8
%と定めた。
【0008】(b) ZrO2 および安定化ZrO2 ここで云うZrO2 は純ZrO2 を意味し、また安定化
ZrO2 は、Y,Ca,Mg、および希土類元素の酸化
物のうちの1種以上を1〜10%の割合で固溶したZr
2 を意味するものであり、これらの成分には、上記の
通り焼結性を著しく向上させる作用があり、したがって
結合相の含有量を8%以下に低減してもすぐれた焼結性
を確保できるので、十分な強度が得られ、しかもこのよ
うな結合相含有量の低減により切削工具の耐熱塑性変形
性が向上するようになるが、その含有量が5%未満では
前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量
が30%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5〜30%と定めた。
【0009】(c) ZrCN ZrCN成分には、熱伝導性を一段と向上させる作用が
あり、これによって切削に伴なう発熱がすみやかに逃が
され、切削工具の熱変形が抑制されるようになるが、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、一方その含有量が44%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1〜44%と定
めた。
【0010】(d) TiCN TiCNはきわめて硬質であり、したがって50%未満
の含有では所望のすぐれた耐摩耗性を確保することがで
きないことから、その含有量を50%以上と定めた。
【0011】なお、この発明の切削工具を構成するTi
CN基サーメットにおいて、構成成分であるTiCNお
よびZrCNのC/N原子比は2/8〜8/2であるこ
とが望ましい。
【0012】
【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも0.5〜
1.5μmの範囲内の平均粒径を有する各種のTiCx
NyおよびZrCxNy粉末、ZrO2 粉末、Y
2 3 :3%固溶の安定化ZrO2 粉末、CaO:8%
固溶の安定化ZrO2 粉末、MgO:10%固溶の安定
化ZrO2 粉末、CeO2 :10%固溶の安定化ZrO
2 粉末、La2 3 :10%固溶の安定化ZrO2
末、Co粉末、およびNi粉末、さらにMo粉末、炭素
粉末を用意し、これら原料粉末を表1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
した後、1ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、こ
の圧粉体を窒素雰囲気中、1400〜1600℃の範囲
内の所定温度に1時間保持の条件で普通焼結し、さらに
引続いて圧力:1500気圧、温度:1400℃の条件
でHIP処理することにより、実質的に配合組成と同じ
成分組成をもち、かつSNGN120408のスローア
ウェイチップ形状を有する本発明TiCN基サーメット
製切削工具(以下、本発明切削工具という)1〜8およ
び従来TiCN基サーメット製切削工具(以下、従来切
削工具という)1〜3をそれぞれ製造した。
【0013】
【表1】
【0014】つぎに、この結果得られた各種の切削工具
について、 被削材:SCM440、 切削速度:340m/min 、 送り:0.3mm/rev. 、 切込み:1.5mm、 切削時間:20min 、 の条件で鋼の湿式高速連続切削試験を行ない、切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。これらの結果を強度を評価する
目的で測定した抗析力と共に表1に示した。
【0015】
【発明の効果】表1に示される結果から、本発明切削工
具1〜8は、いずれもこれを構成するTiCN基サーメ
ットにおける結合相の含有量が相対的に低いにもかかわ
らず、ZrO2 および安定化ZrO2 の作用で、すぐれ
た焼結性が確保されるので、同結合相の含有量が相対的
に高い従来切削工具1〜3と同等の強度を有し、かつこ
のように結合相含有量が低く、かつ熱伝導性向上効果を
有するZrCNの作用で、すぐれた耐熱塑性変形性をも
つようになるので、高温発生を伴なう高速切削でもすぐ
れた耐摩耗性を発揮するのに対して、従来切削工具1〜
3は、結合相含有量が高いことが原因で、切削開始後す
ぐに塑性変形を起し、切削不能に至ることが明らかであ
る。
【0016】上述のように、この発明のTiCN基サー
メット製切削工具は、すぐれた耐熱塑性変形性を有する
ので、特に発熱を伴なう高速切削や重切削などの苛酷な
条件下での切削にすぐれた耐摩耗性を示し、長期に亘っ
てすぐれた切削性能を発揮するのである。
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】
【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも0.5〜
1.5μmの範囲内の平均粒径を有する各種のTiCx
NyおよびZrCxNy粉末、ZrO2 粉末、Y
2 3 :3%固溶の安定化ZrO2 粉末、CaO:8%
固溶の安定化ZrO2 粉末、MgO:10%固溶の安定
化ZrO2 粉末、CeO2 :10%固溶の安定化ZrO
2 粉末、La2 3 :10%固溶の安定化ZrO2
末、Co粉末、およびNi粉末、さらにMo粉末、炭素
粉末を用意し、これら原料粉末を、本発明切削工具1〜
3、5、7、および8、並びに従来切削工具1〜3につ
いては表1に示される配合組成に配合し、混合ボールと
して粒径:1mmの焼結ZrO2 ボールを用い、ボール
ミルにて72時間湿式混合し、また本発明切削工具4お
よび6については、原料粉末としてCo粉末およびNi
粉末を使用せず、これに代っていずれも粒径:1mmを
有する組成:TiC0.5 0.5 −30%CoおよびTi
0.5 0.5 −40%Niのセラミックボールを用い、
ボールミルでの湿式混合時間を、本発明切削工具4につ
いては60時間、本発明切削工具6については12時間
とし、上記セラミックボールの混合時の摩耗によりCo
およびNiを供給して表1に示される配合組成とし、い
ずれも乾燥した後、1ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレス
成形し、この圧粉体を窒素雰囲気中、1400〜160
0℃の範囲内の所定温度に1時間保持の条件で普通焼結
し、さらに引続いて圧力:1500気圧、温度:140
0℃の条件でHIP処理することにより、実質的に配合
組成と同じ成分組成をもち、かつSNGN120408
のスローアウェイチップ形状を有する本発明TiCN基
サーメット製切削工具(以下、本発明切削工具という)
1〜8および従来TiCN基サーメット製切削工具(以
下、従来切削工具という)1〜3をそれぞれ製造した。
なお、上記実施例の場合、原料粉末として、Co粉末お
よびNi粉末のほかに、炭素粉末との共存下でCoO粉
末やNiO粉末、さらにCo3 Ti粉末およびNi3
i粉末を用い、これら粉末の焼結時の分解反応によって
所定量のCoおよび/またはNiを生成せしめて結合相
を形成するようにしてもよい。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 結合相形成成分としてのCoおよびNiのうちの1種ま
    たは2種:0.2〜8%、 分散相形成成分としてのジルコニアおよび安定化ジルコ
    ニアのうちの1種または2種:5〜30%、 分散相形成成分としての炭窒化ジルコニウム:1〜44
    %、を含有し、残りが分散相形成成分としての50%以
    上の炭窒化チタンと不可避不純物からなる組成を有する
    炭窒化チタン基サーメットで構成したことを特徴とする
    耐熱塑性変形性のすぐれた炭窒化チタン基サーメット製
    切削工具。
JP30973591A 1991-10-17 1991-10-29 耐熱塑性変形性のすぐれた炭窒化チタン基サーメツト製切削工具 Pending JPH05116006A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30973591A JPH05116006A (ja) 1991-10-29 1991-10-29 耐熱塑性変形性のすぐれた炭窒化チタン基サーメツト製切削工具
US07/960,693 US5376466A (en) 1991-10-17 1992-10-14 Cermet blade member
DE69213152T DE69213152T2 (de) 1991-10-17 1992-10-15 Cermet Schneidkörperblatt
EP92117631A EP0537741B1 (en) 1991-10-17 1992-10-15 Cermet blade member

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2131224A2 (en) 2008-06-04 2009-12-09 Olympus Corporation Microscope system and its magnication modifying method

Cited By (1)

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