JPH05239587A - ＴｉＣＮ基サーメット合金 - Google Patents
ＴｉＣＮ基サーメット合金Info
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- JPH05239587A JPH05239587A JP4075298A JP7529892A JPH05239587A JP H05239587 A JPH05239587 A JP H05239587A JP 4075298 A JP4075298 A JP 4075298A JP 7529892 A JP7529892 A JP 7529892A JP H05239587 A JPH05239587 A JP H05239587A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＴｉＣＮ基サーメット合金において、その結
合相中のＴｉ、Ｗの固溶量とその比率を特定することに
より、高速時の切削に優れた性能を示すサーメットを提
供する。 【構成】 ＴｉＣＮを主体とする硬質相及びＣｏ、Ｎｉ
等からなる結合相とからなり、結合相中Ｔｉ、Ｗおよび
Ｍｏ含有量が６．０≦Ｔｉ＋Ｗ＋Ｍｏ、１．０≦（Ｗ＋
Ｍｏ）／Ｔｉ を固溶させたＴｉＣＮ基サーメット合
金。
合相中のＴｉ、Ｗの固溶量とその比率を特定することに
より、高速時の切削に優れた性能を示すサーメットを提
供する。 【構成】 ＴｉＣＮを主体とする硬質相及びＣｏ、Ｎｉ
等からなる結合相とからなり、結合相中Ｔｉ、Ｗおよび
Ｍｏ含有量が６．０≦Ｔｉ＋Ｗ＋Ｍｏ、１．０≦（Ｗ＋
Ｍｏ）／Ｔｉ を固溶させたＴｉＣＮ基サーメット合
金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】発明は、炭窒化チタン（以後「Ｔ
ｉＣＮ」と言う）基サーメット合金に関し、特に結合相
を強化することにより高強度、高靱性を兼備したＴｉＣ
Ｎ基サーメット合金に関するものである。
ｉＣＮ」と言う）基サーメット合金に関し、特に結合相
を強化することにより高強度、高靱性を兼備したＴｉＣ
Ｎ基サーメット合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、窒素を含有する炭窒化チタン（以
後、ＴｉＣＮと記す）基合金が工具用サーメット合金と
して主流をなしている。このＴｉＣＮ基サーメット合金
は、従来のＴｉＣ基サーメット合金、超硬合金に比べ、
室温強度、耐酸化性、ならびに切削性能が改良されてい
る。
後、ＴｉＣＮと記す）基合金が工具用サーメット合金と
して主流をなしている。このＴｉＣＮ基サーメット合金
は、従来のＴｉＣ基サーメット合金、超硬合金に比べ、
室温強度、耐酸化性、ならびに切削性能が改良されてい
る。
【０００３】ＴｉＣＮ基サーメット合金はともに芯部
（ＴｉＷ）Ｃ、（ＴｉＷＴａ）ＣＮとこれを取り囲む周
辺組織（それぞれ（ＴｉＷＴａ）Ｃ、（ＴｉＷＴａ）Ｃ
Ｎからなる有芯構造の粒子により硬質相を形成し、強度
を向上させ、ＴｉＣＮ基サーメット合金は粒子径が窒素
含有によって微細化されている。さらにＴｉＣＮ基サー
メット合金は、複炭窒化物中にＺｒ、Ｈｆ等を固溶させ
ることにより、優れた高温強度を有することなども知ら
れている。
（ＴｉＷ）Ｃ、（ＴｉＷＴａ）ＣＮとこれを取り囲む周
辺組織（それぞれ（ＴｉＷＴａ）Ｃ、（ＴｉＷＴａ）Ｃ
Ｎからなる有芯構造の粒子により硬質相を形成し、強度
を向上させ、ＴｉＣＮ基サーメット合金は粒子径が窒素
含有によって微細化されている。さらにＴｉＣＮ基サー
メット合金は、複炭窒化物中にＺｒ、Ｈｆ等を固溶させ
ることにより、優れた高温強度を有することなども知ら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】以上のようにＴｉＣ
Ｎ基サーメット合金はＴｉＣ基サーメット、超硬等に比
較し硬質相は優れた特性を有しているが、結合相に関し
ては超硬の延長線上にありＣｏ、Ｎｉ等に濡れ性を改善
するためＭｏを添加するか、または金属間化合物を分散
させることが行われている程度である。そのため結合相
の強化、とくに結合相の組成にに着目し、強度とくに耐
熱的特性を向上させるべき検討を行った。
Ｎ基サーメット合金はＴｉＣ基サーメット、超硬等に比
較し硬質相は優れた特性を有しているが、結合相に関し
ては超硬の延長線上にありＣｏ、Ｎｉ等に濡れ性を改善
するためＭｏを添加するか、または金属間化合物を分散
させることが行われている程度である。そのため結合相
の強化、とくに結合相の組成にに着目し、強度とくに耐
熱的特性を向上させるべき検討を行った。
【０００６】この耐熱性については、物性とくに高温強
度に大きく影響し、クリープ試験、切削試験等に於いて
現れる。クリープ試験は高温、応力下において塑性変形
を起こしにくくし、この現象はある程度の高速切削を行
う場合に相関する。そのため本発明は、ＴｉＣＮ基サー
メット合金の結合相に着目しその強化を計ることによ
り、高温での靱性を向上させるとともに、特に優れた硬
さを有するＴｉＣＮ基サーメット合金の提供を目的とす
る。
度に大きく影響し、クリープ試験、切削試験等に於いて
現れる。クリープ試験は高温、応力下において塑性変形
を起こしにくくし、この現象はある程度の高速切削を行
う場合に相関する。そのため本発明は、ＴｉＣＮ基サー
メット合金の結合相に着目しその強化を計ることによ
り、高温での靱性を向上させるとともに、特に優れた硬
さを有するＴｉＣＮ基サーメット合金の提供を目的とす
る。
【０００７】
【問題を解決するための手段】結合相の強化には、Ｍｏ
の固溶量を増加させれば容易であることは当業者で有れ
ば周知の事柄であるが、ＴｉＣＮ基サーメット合金の場
合、特に高速切削に対応するような用途には耐熱性に優
れるＷ固溶量を増加させることができないことには、耐
熱性を向上させることが出来ない。
の固溶量を増加させれば容易であることは当業者で有れ
ば周知の事柄であるが、ＴｉＣＮ基サーメット合金の場
合、特に高速切削に対応するような用途には耐熱性に優
れるＷ固溶量を増加させることができないことには、耐
熱性を向上させることが出来ない。
【０００８】そこで本発明者は、ＴＩＣＮを基とし、そ
の一部をＴｉを除く４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物または
炭窒化物１種または２種以上で置換し、Ｆｅ族金属で結
合して成るＴｉＣＮ基サーメット合金において、結合相
に固溶されるためのＷ供給源を炭化物（ＷＣ）、複炭化
物、金属Ｗとすることについて詳細な検討を行った結
果、結合相中のＷ固溶量は増加させるには、単に結合相
中のＷ固溶量が増加するのみではなく、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ
の固溶量と所定の関係にある場合に結合相強化が図ら
れ、その結果ＴｉＣＮ基サーメット合金の強度、特に熱
的な強度が改善することができることがわかった。
の一部をＴｉを除く４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物または
炭窒化物１種または２種以上で置換し、Ｆｅ族金属で結
合して成るＴｉＣＮ基サーメット合金において、結合相
に固溶されるためのＷ供給源を炭化物（ＷＣ）、複炭化
物、金属Ｗとすることについて詳細な検討を行った結
果、結合相中のＷ固溶量は増加させるには、単に結合相
中のＷ固溶量が増加するのみではなく、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ
の固溶量と所定の関係にある場合に結合相強化が図ら
れ、その結果ＴｉＣＮ基サーメット合金の強度、特に熱
的な強度が改善することができることがわかった。
【０００９】本発明者はこの知見に基づきなされたもの
で、ＴｉＣＮを主体とする硬質相及びＣｏ、Ｎｉ等から
なる結合相とからなり、結合相中Ｔｉ、ＷおよびＭｏ含
有量が ６．０≦Ｔｉ＋Ｗ＋Ｍｏ １．０≦（Ｗ＋Ｍｏ）／Ｔｉ の条件を満足することを特徴とするＴｉＣＮ基サーメッ
ト合金である。以下数値限定した理由について詳細に説
明する。
で、ＴｉＣＮを主体とする硬質相及びＣｏ、Ｎｉ等から
なる結合相とからなり、結合相中Ｔｉ、ＷおよびＭｏ含
有量が ６．０≦Ｔｉ＋Ｗ＋Ｍｏ １．０≦（Ｗ＋Ｍｏ）／Ｔｉ の条件を満足することを特徴とするＴｉＣＮ基サーメッ
ト合金である。以下数値限定した理由について詳細に説
明する。
【００１０】本発明において、結合相中のＴｉ、Ｗおよ
びＭｏ含有量が６ｗｔ％以上とするのは、結合相強化の
ために最低限必要な量だからである。ここで、Ｔｉ、Ｗ
およびＭｏ含有量は、結合相中における重量％であり、
後述の実施例で詳述するＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌ
ｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）発光分析法により
求めることができる。
びＭｏ含有量が６ｗｔ％以上とするのは、結合相強化の
ために最低限必要な量だからである。ここで、Ｔｉ、Ｗ
およびＭｏ含有量は、結合相中における重量％であり、
後述の実施例で詳述するＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌ
ｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）発光分析法により
求めることができる。
【００１１】優れた靱性、硬さを兼備するためには、結
合相中ＴｉおよびＭｏ含有量の総量を上記範囲とするだ
けでなく、Ｗ、ＭｏとＴｉの量比が１．０≦Ｗ＋Ｍｏ／
Ｔｉの条件を満足する必要がある。それは、後述の実施
例で示すように１．０未満では靱性の改善が図れないか
らである。結合相は、ＣｏおよびＮｉの１種または２種
を主体とし、その強化元素として硬質相の構成元素であ
るＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ及び不可避不純物を含有
する。
合相中ＴｉおよびＭｏ含有量の総量を上記範囲とするだ
けでなく、Ｗ、ＭｏとＴｉの量比が１．０≦Ｗ＋Ｍｏ／
Ｔｉの条件を満足する必要がある。それは、後述の実施
例で示すように１．０未満では靱性の改善が図れないか
らである。結合相は、ＣｏおよびＮｉの１種または２種
を主体とし、その強化元素として硬質相の構成元素であ
るＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｈｆ及び不可避不純物を含有
する。
【００１２】
【実施例】配合に使用した原料は市販のＴｉＣＮ粉末
（平均粒度１．０μｍ） 、ＷＣ粉末（同１．０μｍ）
、ＴａＣ粉末（同１．０μｍ） 、また上記粉末を使用
してＷＣ−ＴｉＣ−ＴｉＮ−ＴａＣの固溶体を作成し
た。固溶体は ＷＣ／ＴｉＣ／ＴｉＮ ／Ｔａ＝２／３
／３／２となるよう配合し、乾燥後、１６００℃ ２時
間、Ｎ雰囲気中で固溶化処理し、粒度調整を行い、平均
粒度０．８μｍの粉末を作成した。
（平均粒度１．０μｍ） 、ＷＣ粉末（同１．０μｍ）
、ＴａＣ粉末（同１．０μｍ） 、また上記粉末を使用
してＷＣ−ＴｉＣ−ＴｉＮ−ＴａＣの固溶体を作成し
た。固溶体は ＷＣ／ＴｉＣ／ＴｉＮ ／Ｔａ＝２／３
／３／２となるよう配合し、乾燥後、１６００℃ ２時
間、Ｎ雰囲気中で固溶化処理し、粒度調整を行い、平均
粒度０．８μｍの粉末を作成した。
【００１３】これらの粉末を表１に示す様に種々な組成
で混合し、乾燥し、ＴＥＥ４３３のスローアウェイチッ
プをプレス成形し、真空中１５００℃１ｈｒ 焼結した
のち、所定の形状に加工した。なお固溶体はＴａ量を基
本としＴｉ、ＷはＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＷＣ等を
用いて添加した。
で混合し、乾燥し、ＴＥＥ４３３のスローアウェイチッ
プをプレス成形し、真空中１５００℃１ｈｒ 焼結した
のち、所定の形状に加工した。なお固溶体はＴａ量を基
本としＴｉ、ＷはＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＷＣ等を
用いて添加した。
【００１４】次に物性を確認するため上記チップを研
磨、ラップした後、ビッカース硬度、靱性を表すクラッ
ク抵抗（ｋｇ／ｍｍ）、結合相中の元素の固溶量（結合
相中の溶解量を１００％として求めた）を求めた。ビッ
カース硬度は、ＪＩＳ規格に準じダイアモンド圧子で３
０ｋｇの荷重をかけ、対角線長さを測定し硬度換算表よ
り求めた。クラック抵抗（ｋｇ／ｍｍ）は、ビッカース
硬度と同じ様にダイアモンド圧子で５０ｋｇの荷重をか
け、圧痕の４角に生ずるクラックの距離を計り、荷重／
クラックの長さの和 により求めた。
磨、ラップした後、ビッカース硬度、靱性を表すクラッ
ク抵抗（ｋｇ／ｍｍ）、結合相中の元素の固溶量（結合
相中の溶解量を１００％として求めた）を求めた。ビッ
カース硬度は、ＪＩＳ規格に準じダイアモンド圧子で３
０ｋｇの荷重をかけ、対角線長さを測定し硬度換算表よ
り求めた。クラック抵抗（ｋｇ／ｍｍ）は、ビッカース
硬度と同じ様にダイアモンド圧子で５０ｋｇの荷重をか
け、圧痕の４角に生ずるクラックの距離を計り、荷重／
クラックの長さの和 により求めた。
【００１５】結合相中の元素固溶量は、結合相を混酸水
溶液で溶解、抽出し、ＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ
ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）発光分析法によって
結合相中の各元素を定量することにより求めた。表２に
ビッカーズ硬度、靱性をクラック抵抗（ｋｇ／ｍｍ）、
結合相中のＴｉ＋Ｗ＋Ｍｏ量（ｗｔ％）、Ｍｏ＋Ｗ／Ｔ
ｉを示す。さらに下記の切削諸元により試験を行った。 切削速度 ２００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．０８ｍｍ／刃 切込み １．０ｍｍ 被削材 ＳＣＭ４４０ チップ形状 ＴＥＥ４３３ カッター形状 φ８０ １枚刃 その結果を表３に示す。切削試験は、切削時のヒートサ
イクルにより生ずる熱亀裂より、チッヒ゜ンク゛に至るまでの
摩耗量と時間を測定した。
溶液で溶解、抽出し、ＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ
ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）発光分析法によって
結合相中の各元素を定量することにより求めた。表２に
ビッカーズ硬度、靱性をクラック抵抗（ｋｇ／ｍｍ）、
結合相中のＴｉ＋Ｗ＋Ｍｏ量（ｗｔ％）、Ｍｏ＋Ｗ／Ｔ
ｉを示す。さらに下記の切削諸元により試験を行った。 切削速度 ２００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．０８ｍｍ／刃 切込み １．０ｍｍ 被削材 ＳＣＭ４４０ チップ形状 ＴＥＥ４３３ カッター形状 φ８０ １枚刃 その結果を表３に示す。切削試験は、切削時のヒートサ
イクルにより生ずる熱亀裂より、チッヒ゜ンク゛に至るまでの
摩耗量と時間を測定した。
【００１６】
【表１】 試番 ＴｉＣ ＴｉＮ ＷＣ ＴａＣ Ｍｏ Ｃｏ Ｎｉ 本発明例 １ 27.0 27.0 21.0 10.0 - 7.5 7.5 本発明例 ２ 27.0 27.0 19.0 10.0 2.0 7.5 7.5 本発明例 ３ 27.0 27.0 16.0 10.0 5.0 7.5 7.5 本発明例 ４ 40.5 13.5 16.0 10.0 5.0 7.5 7.5 本発明例 ５ 40.5 13.5 16.0 10.0 5.0 7.5 7.5 比較例 ６ 35.0 35.0 - 10.0 5.0 7.5 7.5
【００１７】
【表２】 試番 サーメットの結合相分布(WT%) W+Mo Ti+Mo+W (W+Mo)/Ti 硬さ クラック抵 抗 Ti W Mo Co Ni Ｈｖ Kg/mm １ 3.0 3.5 - 46 bal 3.5 6.5 1.1 1420 105 ２ 3.2 2.3 4.4 45 bal 5.5 9.9 3.1 1460 102 ３ 2.3 1.7 6.0 45 bal 4.0 10.0 1.7 1460 110 ４ 1.2 1.5 5.5 46 bal 7.0 8.2 5.8 1490 113 ５ 1.2 1.0 4.8 46 bal 5.8 7.0 4.8 1490 102 ６ 1.0 - 4.0 47 bal 5.0 7.0 2.5 1410 105
【００１８】
【表３】 試番 切削時間(min) 逃げ面最大摩耗量 備考 １ ４５ ０．３８ ２ ４０ ０．２９ ３ ４５ ０．３１ ４ ５０ ０．３２ ５ ３８ ０．３８ ６ ２０ ０．０５ 切り刃脱落あり
【００１９】表３の結果より、比較サーメットではチッ
ピングを生じた後、欠損に至り寿命となったのに対し、
本発明サーメットでは超硬合金Ｐ系と同様、ある程度、
欠損を生ぜずに熱疲労亀裂が発生しても切削が可能であ
った。また、これらの切削試験において、本発明例は欠
損が生じにくい為長寿命化が達成された。
ピングを生じた後、欠損に至り寿命となったのに対し、
本発明サーメットでは超硬合金Ｐ系と同様、ある程度、
欠損を生ぜずに熱疲労亀裂が発生しても切削が可能であ
った。また、これらの切削試験において、本発明例は欠
損が生じにくい為長寿命化が達成された。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明によるＴｉＣＮ基
サーメット合金は結合相中のＴｉ、Ｗ、Ｍｏの固溶量と
その比率を特定することにより、同等の硬さを有しつつ
耐熱性とくに高温での靱性を著しく改善したＴｉＣＮ基
サーメット合金を得ることができ、切削においても優れ
た性能を示した。
サーメット合金は結合相中のＴｉ、Ｗ、Ｍｏの固溶量と
その比率を特定することにより、同等の硬さを有しつつ
耐熱性とくに高温での靱性を著しく改善したＴｉＣＮ基
サーメット合金を得ることができ、切削においても優れ
た性能を示した。
フロントページの続き (72)発明者 豊田 進 千葉県成田市新泉13番地の２ 日立ツール 株式会社成田工場内 (72)発明者 鷲見 暁夫 千葉県成田市新泉13番地の２ 日立ツール 株式会社成田工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 ＴｉＣＮを基とし、その一部をＴｉを除
く４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物または炭窒化物１種また
は２種以上で置換し、Ｆｅ族金属で結合して成るＴｉＣ
Ｎ基サーメット合金において、結合相に固溶されるＷ、
Ｍｏ、Ｔｉの固溶量が、結合相を１００とした時に ６．０≦Ｔｉ＋Ｗ＋Ｍｏ １．０≦（Ｗ＋Ｍｏ）／Ｔｉ の条件を満足することを特徴とするＴｉＣＮ基サーメッ
ト合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4075298A JPH05239587A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | ＴｉＣＮ基サーメット合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4075298A JPH05239587A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | ＴｉＣＮ基サーメット合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05239587A true JPH05239587A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=13572206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4075298A Pending JPH05239587A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | ＴｉＣＮ基サーメット合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05239587A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008183708A (ja) * | 1995-11-30 | 2008-08-14 | Sandvik Intellectual Property Ab | 被覆されたフライス加工用植刃及びその製造方法 |
| US8497340B2 (en) | 2006-06-21 | 2013-07-30 | Daikin Industries, Ltd. | Fluorosilicone mold release composition |
-
1992
- 1992-02-26 JP JP4075298A patent/JPH05239587A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008183708A (ja) * | 1995-11-30 | 2008-08-14 | Sandvik Intellectual Property Ab | 被覆されたフライス加工用植刃及びその製造方法 |
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