JPH06256884A - 耐摩耗性のすぐれた炭窒化チタン基サーメット製切削工具 - Google Patents

耐摩耗性のすぐれた炭窒化チタン基サーメット製切削工具

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 すぐれた耐摩耗性と靭性を有するTiCN基
サーメット製切削工具を提供する。 【構成】 Coおよび/またはNiを主成分とする金属
結合相:5〜30容量%を含有し、残りが実質的に硬質
分散相からなるTiCN基サーメットで構成された切削
工具において、前記硬質分散相を、(a)有芯2重相構
造および/または有芯3重相構造を有し、芯部が、(T
i,M)CNからなる硬質分散相、必要に応じて
(a′)単一相構造を有する(Ti,M)CNからなる
硬質分散相と、25〜70容量%の(b)有芯2重相構
造および/または3重相構造を有し、芯部がTiCNか
らなる硬質分散相、必要に応じて(b′)単一相構造を
有するTiCNからなる硬質分散相(上記MはTa,N
b,Zr,W,およびMoのうちの1種以上からなる)
で構成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性を
有し、かつ靭性にもすぐれ、したがって、例えば鋼の連
続切削は勿論のこと、断続切削に用いた場合にも切刃に
欠損やチッピング(微小欠け)などの発生なく、すぐれ
た切削性能を長期に亘って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、例えば特開昭62−170452
号公報や特開昭63−83241号公報などに記載され
るように、Coおよび/またはNiを主成分とする金属
結合相:5〜30容量%を含有し、残りが実質的に硬質
分散相からなり、かつ前記硬質分散相が、(a) 有芯
2重相構造および/または有芯3重相構造を有し、かつ
芯部が、Tiと、Ta,Nb,Zr,W、およびMoの
うちの1種以上との複合炭窒化物固溶体〔以下、(T
i,M)CNで示す〕からなる硬質分散相、(a′)
単一相構造を有する(Ti,M)CNからなる硬質分散
相、以上(a)、あるいは(a)と(a′)からなるT
iCN基サーメットで構成された切削工具が、例えば鋼
などの連続切削や断続切削に用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
のFA化および省力化に伴ない、切削工具にも一段と使
用寿命の延命化が求められているが、上記の従来TiC
N基サーメット製切削工具は、すぐれた靭性を有するの
で、例えば鋼の断続切削で切刃に欠損やチッピングが発
生することはないが、摩耗進行が比較的早いために、短
時間の切削で使用寿命に至るのが現状である。
【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、上記の従来TiCN基サーメッ
ト製切削工具に着目し、これのさらに一段の耐摩耗性向
上をはかるべく研究を行なった結果、上記の従来TiC
N基サーメット製切削工具を構成するTiCN基サーメ
ットに、さらに硬質分散相として、(b) 有芯2重相
構造および/または有芯3重相構造を有し、かつ芯部が
TiCNからなる硬質分散相、(b′) 単一相構造を
有するTiCNからなる硬質分散相、以上(b)、ある
いは(b)と(b′)を、全体に占める割合で、25〜
70容量%の割合で含有させると、この結果のTiCN
基サーメットは、上記(a)または(a)+(a′)の
硬質分散相と、Coおよび/またははNiを主成分とす
る金属結合相との共存によってもたらされるすぐれた靭
性を具備した上で、上記(b)または(b)+(b′)
の硬質分散相によって一段と高硬度をもつようになり、
したがってこのTiCN基サーメットで構成された切削
工具は、連続切削は勿論のこと、断続切削においても切
刃に欠損やチッピングの発生なく、かつ一段とすぐれた
耐摩耗性を発揮するという研究結果を得たのである。
【0005】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、Coおよび/またはNiを主成
分とする金属結合相:5〜30容量%を含有し、残りが
実質的に硬質分散相からなるTiCN基サーメットで構
成された切削工具において、上記硬質分散相を、(a)
有芯2重相構造および/または有芯3重相構造を有
し、かつ芯部が(Ti,M)CNからなる硬質分散相、
(a′) 単一相構造を有する(Ti,M)CNからな
る硬質分散相、(b) 有芯2重相構造および/または
有芯3重相構造を有し、かつ芯部がTiCNからなる硬
質分散相、(b′) 単一相構造を有するTiCNから
なる硬質分散相、以上(a),(a′),(b)、およ
び(b′)の硬質分散相において、(a)と(b)と
(b′)、(a)と(a′)と(b)、あるいは(a)
と(a′)と(b)と(b′)の硬質分散相で構成し、
かつ上記(b)、あるいは(b)と(b′)の硬質分散
相の割合を、全体に占める割合で、25〜70容量%と
してなる、すぐれた耐摩耗性を有し、かつ靭性にもすぐ
れたTiCN基サーメット製切削工具に特徴を有するも
のである。
【0006】なお、この発明の切削工具において、これ
を構成するTiCN基サーメットの金属結合相の割合を
5〜30容量%と限定したのは、その割合が5容量%未
満では所望の靭性を確保することができず、一方その割
合が30容量%を越えると耐摩耗性が急激に低下するよ
うになるという理由によるものであり、また、上記
(b)、あるいは(b)と(b′)の硬質分散相の占め
る割合を25〜70容量%としたのは、その割合が25
容量%未満では所望のすぐれた耐摩耗性を得ることがで
きず、一方その割合が70容量%を越えると靭性が低
下、切刃に欠損やチッピングが発生し易くなるという理
由からである。
【0007】
【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〜
2μmの範囲内の所定の平均粒径を有し、かつ表1,2
に示される各種の炭化物粉末、窒化物粉末、炭窒化物粉
末、および(Ti,M)CN粉末、さらにTiCN粉
末、Co粉末、およびNi粉末を用意し、これら原料粉
末を表1,2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、乾燥した後、1.5ton /cm
2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、この圧粉体
を、(1) 常温から1100℃までの昇温過程を10
-2torrの窒素雰囲気とし、1100℃から1420〜1
600℃の範囲内の所定の焼結温度までの昇温過程、前
記焼結温度に1時間の保持過程、および焼結温度保持終
了から常温までの冷却過程を100torrの窒素雰囲気と
した条件(以下、窒素雰囲気焼結条件という)、(2)
10-3torrの真空中、1420〜1500℃の範囲内
の所定温度に1時間保持後冷却の条件(以下、真空焼結
条件という)、以上(1)または(2)の条件で焼結す
ることにより、いずれもSNMG432の規格に則した
スローアウエイチップ形状をもった本発明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
〜10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)1〜6をそれぞれ製造した。
【0008】ついで、この結果得られた各種の切削工具
について、その組成を分析電子顕微鏡および画像解析装
置を用いて観察し、金属結合相および硬質分散相の割合
を測定し、この結果を表3,4に示した。また、上記の
各種切削工具について、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 270)の長さ方
向等間隔3本縦溝入り丸棒、 切削速度:150m/min 、 切込み:2.8mm、 送り:0.3mm/rev 、 切削時間:5分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験、並びに、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 270)の丸棒、 切削速度:200m/min 、 切込み:2mm、 送り:0.3mm/rev 、 切削時間:20分、 の条件での鋼の乾式連続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結
果を表5に示した。
【0009】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】
【表3】
【0012】
【表4】
【0013】
【表5】
【0014】
【発明の効果】表3〜5に示される結果から、いずれも
芯部が(Ti,M)CNからなる有芯2重相構造および
/または有芯3重相構造を有する硬質分散相、あるいは
これと単一相構造を有する(Ti,M)CNからなる硬
質分散相で構成された従来切削工具1〜6に比して、本
発明切削工具1〜10は、いずれもすぐれた靭性をもた
らす上記の芯部が(Ti,M)CNからなる有芯2重相
構造および/または有芯3重相構造を有する硬質分散
相、あるいはこれと単一相構造を有する(Ti,M)C
Nからなる硬質分散相に加えて、芯部がTiCNからな
る有芯2重相構造および/または3重相構造を有する硬
質分散相、あるいはこれと単一相構造を有するTiCN
からなる硬質分散相の共存によって、断続切削および連
続切削のいずれの切断でも切刃に欠損やチッピングの発
生なく、すぐれた耐摩耗性を示すことが明らかである。
上述のように、この発明のTiCN基サーメット製切削
工具は、すぐれた耐摩耗性と靭性を兼ね備えているの
で、連続切削は勿論のこと、断続切削でも切刃に欠損や
チッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、著し
く長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するのである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Coおよび/またはNiを主成分とする
    金属結合相:5〜30容量%を含有し、残りが実質的に
    硬質分散相からなる炭窒化チタン基サーメットで構成さ
    れた切削工具において、上記硬質分散相を、 (a) 有芯2重相構造および/または有芯3重相構造
    を有し、かつ芯部が、Tiと、Ta,Nb,Zr,W,
    およびMoのうちの1種以上との複合炭窒化物固溶体か
    らなる硬質分散相、 (b) 有芯2重相構造および/または有芯3重相構造
    を有し、かつ芯部が炭窒化チタンからなる硬質分散相、 (b′) 単一相構造を有する炭窒化チタンからなる硬
    質分散相、以上(a),(b),および(b′)で構成
    し、上記(b)および(b′)の硬質分散相の割合を、
    全体に占める割合で25〜70容量%としたこと、を特
    徴とする耐摩耗性のすぐれた炭窒化チタン基サーメット
    製切削工具。
  2. 【請求項2】 Coおよび/またはNiを主成分とする
    金属結合相:5〜30容量%を含有し、残りが実質的に
    硬質分散相からなる炭窒化チタン基サーメットで構成さ
    れた切削工具において、上記硬質分散相を、 (a) 有芯2重相構造および/または有芯3重相構造
    を有し、かつ芯部が、Tiと、Ta,Nb,Zr,W,
    およびMoのうちの1種以上との複合炭窒化物固溶体か
    らなる硬質分散相、 (a′) 単一相構造を有し、かつTiと、Ta,N
    b,Zr,W,およびMoのうちの1種以上との複合炭
    窒化物固溶体からなる硬質分散相、 (b) 有芯2重相構造および/または有芯3重相構造
    を有し、かつ芯部が炭窒化チタンからなる硬質分散相、
    以上(a),(a′),および(b)で構成し、上記
    (b)の硬質分散相の割合を、全体に占める割合で25
    〜70容量%としたこと、を特徴とする耐摩耗性のすぐ
    れた炭窒化チタン基サーメット製切削工具。
  3. 【請求項3】 Coおよび/またはNiを主成分とする
    金属結合相:5〜30容量%を含有し、残りが実質的に
    硬質分散相からなる炭窒化チタン基サーメットで構成さ
    れた切削工具において、上記硬質分散相を、 (a) 有芯2重相構造および/または有芯3重相構造
    を有し、かつ芯部が、Tiと、Ta,Nb,Zr,W,
    およびMoのうちの1種以上との複合炭窒化物固溶体か
    らなる硬質分散相、 (a′) 単一相構造を有し、かつTiと、Ta,N
    b,Zr,W,およびMoのうちの1種以上との複合炭
    窒化物固溶体からなる硬質分散相、 (b) 有芯2重相構造および/または有芯3重相構造
    を有し、かつ芯部が炭窒化チタンからなる硬質分散相、 (b′) 単一相構造を有する炭窒化チタンからなる硬
    質分散相、以上(a),(a′),(b)、および
    (b′)で構成し、上記(b)および(b′)の硬質分
    散相の割合を、全体に占める割合で25〜70容量%と
    したこと、を特徴とする耐摩耗性のすぐれた炭窒化チタ
    ン基サーメット製切削工具。
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