JPH0711049B2 - 超硬合金及び製造方法 - Google Patents
超硬合金及び製造方法Info
- Publication number
- JPH0711049B2 JPH0711049B2 JP1140685A JP14068589A JPH0711049B2 JP H0711049 B2 JPH0711049 B2 JP H0711049B2 JP 1140685 A JP1140685 A JP 1140685A JP 14068589 A JP14068589 A JP 14068589A JP H0711049 B2 JPH0711049 B2 JP H0711049B2
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- JP
- Japan
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- carbide
- solid solution
- type solid
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＰ系超硬合金の改良に関する。詳細には、転削
工具の応用範囲の拡大に関する。
工具の応用範囲の拡大に関する。
［従来の技術］ 硬質相が炭化タングステンとＢ−１型固溶体からなる超
硬合金はそのすぐれた耐摩耗性と耐衝撃性から様々な用
途に実用化されている。特に、WC-TiC-Ta(Nb)C-Co系にT
iNを微量添加した合金は、その窒素の添加により、前記
の超硬合金よりＢ−１型固溶体相の微細化が計れ、より
強靱性が要求される用途に使用されている。従来、Ｂ−
１型固溶体には、２元系または４元系の固溶体（WTi）
Ｃ、（WTiTaNb）Ｃ、が使用され、WC-TiC−第３硬質物
質郡（TaC NbC）の擬３元系状態図で示される。FCC相中
へのHCP相の固溶限界に近似した組成で使用されてい
た。このことは、使用されているWCを固溶反応を生じさ
せずに、元の状態のまま、焼結体中に残存させ、粒度分
布の調整をより、しやすくしている効果もある。すなわ
ち、WC相には比較的粗い粒度のものを用いて、Ｂ−１型
固溶体の微細化に伴う機械的衝撃、耐塑性変形等の性能
をWCの粗粒化によりバランスをとっている。
硬合金はそのすぐれた耐摩耗性と耐衝撃性から様々な用
途に実用化されている。特に、WC-TiC-Ta(Nb)C-Co系にT
iNを微量添加した合金は、その窒素の添加により、前記
の超硬合金よりＢ−１型固溶体相の微細化が計れ、より
強靱性が要求される用途に使用されている。従来、Ｂ−
１型固溶体には、２元系または４元系の固溶体（WTi）
Ｃ、（WTiTaNb）Ｃ、が使用され、WC-TiC−第３硬質物
質郡（TaC NbC）の擬３元系状態図で示される。FCC相中
へのHCP相の固溶限界に近似した組成で使用されてい
た。このことは、使用されているWCを固溶反応を生じさ
せずに、元の状態のまま、焼結体中に残存させ、粒度分
布の調整をより、しやすくしている効果もある。すなわ
ち、WC相には比較的粗い粒度のものを用いて、Ｂ−１型
固溶体の微細化に伴う機械的衝撃、耐塑性変形等の性能
をWCの粗粒化によりバランスをとっている。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記の様に従来のＰ系超硬合金は４〜８ミクロンの粗粒
WCと１〜２ミクロンの微粒Ｂ−１型固溶体をCoで結合し
たものであり、TiN添加した場合も概略同様であった。
しかし、最近の高速、高能率切削により本系列合金の欠
点として耐摩耗性が不十分切削面粗度が劣る微少
切削に対しチッピングを生じやすい等、問題点も指摘さ
れている。
WCと１〜２ミクロンの微粒Ｂ−１型固溶体をCoで結合し
たものであり、TiN添加した場合も概略同様であった。
しかし、最近の高速、高能率切削により本系列合金の欠
点として耐摩耗性が不十分切削面粗度が劣る微少
切削に対しチッピングを生じやすい等、問題点も指摘さ
れている。
［問題点を解決する手段］ 合金の組成が同じ場合、Ｂ−１型固溶体の組成により合
金の耐摩耗性がきまり、Ｂ−１型固溶体中のＷ含有率が
低いほど耐摩耗性は向上する。さらに切削面粗度は合金
の粒度と相関し、比較的粗粒を使用した場合はおとるの
が一般的であり、微少切削におけるチッピングにたいし
ても同様な傾向が確認されている。従って、Ｂ−１型固
溶体中のＷ含有率をさげ、WC、Ｂ−１型固溶体とも、あ
る程度まで微細化、均粒化する必要がある。
金の耐摩耗性がきまり、Ｂ−１型固溶体中のＷ含有率が
低いほど耐摩耗性は向上する。さらに切削面粗度は合金
の粒度と相関し、比較的粗粒を使用した場合はおとるの
が一般的であり、微少切削におけるチッピングにたいし
ても同様な傾向が確認されている。従って、Ｂ−１型固
溶体中のＷ含有率をさげ、WC、Ｂ−１型固溶体とも、あ
る程度まで微細化、均粒化する必要がある。
Ｂ−１型固溶体中のＷ含有率をさげ耐摩耗性の向上をは
かる方法を種々検討した結果、Tiの添加方法を変えても
焼結中の拡散により平衡状態となり一定となってしま
う。Ｂ−１型固溶体に窒化物を添加するとＷの固溶を抑
制し、Ｂ−１型固溶体の組成を調整することができる。
特に、窒化物としては、TiN、TaNの効果が大きい。また
Ｂ−１型固溶体の微細化についても、上記窒化物は効果
が高い。
かる方法を種々検討した結果、Tiの添加方法を変えても
焼結中の拡散により平衡状態となり一定となってしま
う。Ｂ−１型固溶体に窒化物を添加するとＷの固溶を抑
制し、Ｂ−１型固溶体の組成を調整することができる。
特に、窒化物としては、TiN、TaNの効果が大きい。また
Ｂ−１型固溶体の微細化についても、上記窒化物は効果
が高い。
WCに関しては出発原料の平均粒度で調整するが、粒度分
布が問題となり、均一化が困難である。そのため、その
粒度調整をＢ−１型固溶体中へのWC固溶化に伴う細かな
WC粒子の消滅により均粒化を行うことを見いだしたので
ある。
布が問題となり、均一化が困難である。そのため、その
粒度調整をＢ−１型固溶体中へのWC固溶化に伴う細かな
WC粒子の消滅により均粒化を行うことを見いだしたので
ある。
［作用］ 以上のごとく、本発明は炭化チタン６〜11％、窒化チタ
ン１〜10％、炭化タンタル及び／または窒化タンタル及
び／または炭化ニオブ６〜12％、残り、炭化タングステ
ンからなる硬質相80〜95％、鉄族金属からなる結合相５
〜20％（以下重量パーセント）からなる超硬合金におい
て焼結体に於ける平均粒度が炭化タングステン相（α
相）1.5ミクロン以下、Ｂ−１型固溶体（β相）２ミク
ロン以下よりなり、またその粒度調整をＢ−１型固溶体
中へのWC固溶化により粒子の微細化、均粒化を行うこと
を特徴とする超硬合金の製造方法である。
ン１〜10％、炭化タンタル及び／または窒化タンタル及
び／または炭化ニオブ６〜12％、残り、炭化タングステ
ンからなる硬質相80〜95％、鉄族金属からなる結合相５
〜20％（以下重量パーセント）からなる超硬合金におい
て焼結体に於ける平均粒度が炭化タングステン相（α
相）1.5ミクロン以下、Ｂ−１型固溶体（β相）２ミク
ロン以下よりなり、またその粒度調整をＢ−１型固溶体
中へのWC固溶化により粒子の微細化、均粒化を行うこと
を特徴とする超硬合金の製造方法である。
本発明による超硬合金の組成は以下の理由により限定さ
れる。
れる。
１） TiC添加量は、６％未満では耐クレーター性への
効果が少なく、12％を越えると著しく靱性を阻害するた
めに、６〜12％とした。
効果が少なく、12％を越えると著しく靱性を阻害するた
めに、６〜12％とした。
２） TiN添加量はＢ−１型固溶体中のTi/Wの比率を決
定する必須な添加物であり、１％未満では、その効果が
少なく、10％を越えると著しく靱性を阻害するために、
１〜10％とした。
定する必須な添加物であり、１％未満では、その効果が
少なく、10％を越えると著しく靱性を阻害するために、
１〜10％とした。
３） TaC、TaN、NbCの添加量は、６％未満では、粒抑
制への効果が少なく、12％を越えて添加しても顕著な効
果がないため６〜12％とした。
制への効果が少なく、12％を越えて添加しても顕著な効
果がないため６〜12％とした。
４） 鉄族金属の添加量は、５％未満では十分な靱性が
得られず、20％をこえると耐塑性変形性、耐摩耗性を悪
くするため、５〜20％とした。
得られず、20％をこえると耐塑性変形性、耐摩耗性を悪
くするため、５〜20％とした。
５） WC相の粒度は、焼結体での粒度が1.5ミクロンを
こえると、切削面粗度が悪くなるため、1.5ミクロン以
下とした。
こえると、切削面粗度が悪くなるため、1.5ミクロン以
下とした。
６）Ｂ−１型固溶体相の粒度は、焼結体での粒度が２ミ
クロンをこえると、WC相に比較し脆い相なため、強度が
劣化しチッピングしやすくなるため、２ミクロン以下と
したが、望ましくは1.5ミクロン以下が良い。
クロンをこえると、WC相に比較し脆い相なため、強度が
劣化しチッピングしやすくなるため、２ミクロン以下と
したが、望ましくは1.5ミクロン以下が良い。
７） Ｂ−１型固溶体中へのWC固溶化は、WC-TiC-TaC系
では、TaCの量に依らずほぼWC/TiC＝70/30の比率とな
る。しかし、この系の一部にTiNを添加すると、この比
率は図2.に示すように、Ｗの含有率が変化し、Tiに富む
組成となる。この組成は出発原料によらず、ほぼ一定と
なる。例えばWC/TiC固溶体を用いた場合には、平衡状態
より過飽和となるため、焼結中にWCが析出し、WC、TiC
を単独または飽和しない状態で用いた場合では、WCを吸
収する。この状態は、WCが粗粒の場合には、焼結時の安
定性を計るため、トリプルカーバイドまたはダブルカー
バイドと称する予め固溶体を作成し調整したほうがWC粒
度の管理も行い易い等の効果もあった。しかし、WCの微
粒化を計る場合には、混合等に依って生ずるWCの微粉を
焼結中にＢ−１型固溶体中に取り込み、均粒化をはかる
のに効果を発揮する。以下本発明を実施例に基づき詳細
に説明する。
では、TaCの量に依らずほぼWC/TiC＝70/30の比率とな
る。しかし、この系の一部にTiNを添加すると、この比
率は図2.に示すように、Ｗの含有率が変化し、Tiに富む
組成となる。この組成は出発原料によらず、ほぼ一定と
なる。例えばWC/TiC固溶体を用いた場合には、平衡状態
より過飽和となるため、焼結中にWCが析出し、WC、TiC
を単独または飽和しない状態で用いた場合では、WCを吸
収する。この状態は、WCが粗粒の場合には、焼結時の安
定性を計るため、トリプルカーバイドまたはダブルカー
バイドと称する予め固溶体を作成し調整したほうがWC粒
度の管理も行い易い等の効果もあった。しかし、WCの微
粒化を計る場合には、混合等に依って生ずるWCの微粉を
焼結中にＢ−１型固溶体中に取り込み、均粒化をはかる
のに効果を発揮する。以下本発明を実施例に基づき詳細
に説明する。
［実施例］ 71WC-10TiC-10TaC-9Coの組成になるよう配合した。配合
に使用した原料は市販のWC粉末（平均粒度1.0μｍ及び
5.0μｍ）、TiC粉末（同1.0μｍ）、TiN粉末（同1.0μ
ｍ）、DC粉末（WC/TiC＝70/30 同1.5μｍ）、DC粉末
（WC/TiC＝50/50 同1.0μｍ）、及び、上記粉末を使用
してWC-TiC-TiNの固溶体を作成した。固溶体はWC/TiC
/TiN＝6/3/1 WC/TiC/TiN＝4/4/2 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。
に使用した原料は市販のWC粉末（平均粒度1.0μｍ及び
5.0μｍ）、TiC粉末（同1.0μｍ）、TiN粉末（同1.0μ
ｍ）、DC粉末（WC/TiC＝70/30 同1.5μｍ）、DC粉末
（WC/TiC＝50/50 同1.0μｍ）、及び、上記粉末を使用
してWC-TiC-TiNの固溶体を作成した。固溶体はWC/TiC
/TiN＝6/3/1 WC/TiC/TiN＝4/4/2 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。
これらの粉末を第１表に示す様に種々な方法で混合し
た。その混合終了後、乾燥した後、TEE433のスローアウ
ェイチップをプレス成形し、真空中1400℃ 1hr 焼結
したのち、所定の形状に加工した。
た。その混合終了後、乾燥した後、TEE433のスローアウ
ェイチップをプレス成形し、真空中1400℃ 1hr 焼結
したのち、所定の形状に加工した。
また、物性、ミクロ組織上の変化を確認するため、上記
チップを研磨、ラップした後、硬さ、破壊靱性値を測定
した。その結果も併せて併記する。また、粒度は電子顕
微鏡による組織観察を行い、その写真より測定した。本
発明１と比較例10の測定結果は、本発明１がWC相の平均
粒度は1.05μｍ、Ｂ−１型固溶体は0.91μｍであり、比
較例10は、WC相の平均粒度は4.0μｍ、Ｂ−１型固溶体
は2.5μｍと粗く成っていた。さらに、切削性能を確認
するため、下記の諸元でおこなった。
チップを研磨、ラップした後、硬さ、破壊靱性値を測定
した。その結果も併せて併記する。また、粒度は電子顕
微鏡による組織観察を行い、その写真より測定した。本
発明１と比較例10の測定結果は、本発明１がWC相の平均
粒度は1.05μｍ、Ｂ−１型固溶体は0.91μｍであり、比
較例10は、WC相の平均粒度は4.0μｍ、Ｂ−１型固溶体
は2.5μｍと粗く成っていた。さらに、切削性能を確認
するため、下記の諸元でおこなった。
切削速度 150m/min 送り 0.08mm/刃 切込み 1.0mm 被削材 SUS304 チップ形状 TEE433 カッター形状 φ63 ３枚刃 寿命基準 VB＝0.2mmまでの切削時間（min） その結果も表1.に併せて併記する。
第１表の結果より、硬さと破壊靱性値の関係がWC粒度の
違いにより、ある程度の差があるが、これらの切削試験
においては、粒度の影響が現れ、比較例は使用初期〜中
期にチッピングにより寿命に達したのに対し、本発明例
は正常摩耗により長寿命化が達成されている。また切削
面の粗さも良好である。
違いにより、ある程度の差があるが、これらの切削試験
においては、粒度の影響が現れ、比較例は使用初期〜中
期にチッピングにより寿命に達したのに対し、本発明例
は正常摩耗により長寿命化が達成されている。また切削
面の粗さも良好である。
［発明の効果］ Ｐ系超硬合金において、焼結体に於ける窒化物添加、及
び製法を調整することにより焼結体における平均粒度を
炭化タングステン相（α相）1.5ミクロン以下、Ｂ−１
型固溶体相（β相）１ミクロン以下と微細化を計ること
により微小切削等において、耐チッピング性、耐摩耗性
に優れた超硬合金を開発した。
び製法を調整することにより焼結体における平均粒度を
炭化タングステン相（α相）1.5ミクロン以下、Ｂ−１
型固溶体相（β相）１ミクロン以下と微細化を計ること
により微小切削等において、耐チッピング性、耐摩耗性
に優れた超硬合金を開発した。
第１図は、WC-TiC-TaCの擬３元系状態図、第２図は、WC
-TiCN-TaCの擬３元系状態図を示す。
-TiCN-TaCの擬３元系状態図を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】炭化チタン６〜11％、窒化チタン１〜10
％、炭化タンタル及び／または窒化タンタル及び／また
は炭化ニオブ６〜12％残り、炭化タングステンからなる
硬質相80〜95％、鉄族金属からなる結合相５〜20％（以
下重量パーセント）からなる超硬合金において、焼結体
に於ける平均粒度が炭化タングステン相（α相）1.5ミ
クロン以下、Ｂ−１型固溶体（β相）２ミクロン以下よ
りなることを特徴とする超硬合金。 - 【請求項２】炭化チタン６〜11％、窒化チタン１〜10
％、炭化タンタル及び／または窒化タンタル及び／また
は炭化ニオブ６〜12％残り、炭化タングステンからなる
硬質相80〜95％、鉄族金属からなる結合相５〜20％（以
上重量パーセント）からなる超硬合金において、その粒
度調整をＢ−１型固溶体中へのWC固溶化により行うこと
を特徴とする超硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1140685A JPH0711049B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 超硬合金及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1140685A JPH0711049B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 超硬合金及び製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH036349A JPH036349A (ja) | 1991-01-11 |
| JPH0711049B2 true JPH0711049B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=15274375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1140685A Expired - Fee Related JPH0711049B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 超硬合金及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711049B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5919176B2 (ja) * | 1978-12-29 | 1984-05-02 | 住友電気工業株式会社 | 超硬合金 |
| JPS602647A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-08 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用炭化タングステン基超硬合金 |
| JPH0657865B2 (ja) * | 1987-01-13 | 1994-08-03 | 日立ツ−ル株式会社 | 超微粒超硬合金 |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP1140685A patent/JPH0711049B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH036349A (ja) | 1991-01-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |