JPH07150286A - ＴｉＣＮ基サーメット - Google Patents
ＴｉＣＮ基サーメットInfo
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- JPH07150286A JPH07150286A JP6242630A JP24263094A JPH07150286A JP H07150286 A JPH07150286 A JP H07150286A JP 6242630 A JP6242630 A JP 6242630A JP 24263094 A JP24263094 A JP 24263094A JP H07150286 A JPH07150286 A JP H07150286A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
チタンとタンタル、ニオブ、モリブデン、タンク゛ステ
ンなどの複炭窒化物を鉄、ニッケル、コバルト、クロ
ム、モリブデン、タンク゛ステンからなる群より選んだ
１種以上の金属で結合したＴｉＣＮ基サーメットにおい
て、内部から表面部に向けて、硬度が内部とほぼ等しい
靱性に富む高信頼性のＴｉＣＮ基サーメット。
ンなどの複炭窒化物を鉄、ニッケル、コバルト、クロ
ム、モリブデン、タンク゛ステンからなる群より選んだ
１種以上の金属で結合したＴｉＣＮ基サーメットにおい
て、内部から表面部に向けて、硬度が内部とほぼ等しい
靱性に富む高信頼性のＴｉＣＮ基サーメット。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は靱性、信頼性に優れた
サーメット切削工具用のサーメットに関するものであ
る。
サーメット切削工具用のサーメットに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】チタンとタンタル、ニオブ、モリブデ
ン、タンク゛ステンなどの複炭窒化物を鉄、ニッケル、
コバルト、クロム、モリブデン、タンク゛ステンからな
る群より選んだ１種以上の金属で結合した硬質合金を焼
結したいわゆるサーメットよりなる切削工具は超硬合金
製切削工具に比べて鉄との融着性にすぐれていることか
ら、仕上り切削、さらにはフライス加工などに広く実用
化されている。特に型押し、焼結しただけで研削加工を
しない焼結肌チップは、従来の焼結後ダイヤモンド砥石
にて研削加工した研削肌チップに比べ、精度上は何ら遜
色がないことに加え、安価であることから最近特にその
使用量が増大しつつある。サーメットの焼結方法として
は、従来から種々の技術が提案されており、特に焼結中
に脱窒現象が生じないよう、窒素雰囲気中で焼結すると
いうことは、当業者において周知の技術である。
ン、タンク゛ステンなどの複炭窒化物を鉄、ニッケル、
コバルト、クロム、モリブデン、タンク゛ステンからな
る群より選んだ１種以上の金属で結合した硬質合金を焼
結したいわゆるサーメットよりなる切削工具は超硬合金
製切削工具に比べて鉄との融着性にすぐれていることか
ら、仕上り切削、さらにはフライス加工などに広く実用
化されている。特に型押し、焼結しただけで研削加工を
しない焼結肌チップは、従来の焼結後ダイヤモンド砥石
にて研削加工した研削肌チップに比べ、精度上は何ら遜
色がないことに加え、安価であることから最近特にその
使用量が増大しつつある。サーメットの焼結方法として
は、従来から種々の技術が提案されており、特に焼結中
に脱窒現象が生じないよう、窒素雰囲気中で焼結すると
いうことは、当業者において周知の技術である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の窒素雰囲気下で
の焼結法をサーメットに実施すると、たしかに脱窒現象
は防止できるものの、焼結後得られたサーメットの表面
部が内部に比べてビッカース硬度で、１００〜４００程
度硬化するという現象が生じる。サーメットにおいて、
硬さと靱性とは相反するため、表面部が硬いと靱性が低
下する。特にサーメットのように仕上げ加工でよく使用
される工具では、使用時の切込みが０．５ｍｍ以下と通
常の２〜５ｍｍの切込みに比べて著しく小さいため、殆
んど表面の硬化部のみで切削していることになり、確か
に耐摩耗性はすぐれるものの、靱性に欠けるため使用中
欠損に至ることが多々あり、サーメット工具の信頼性を
損ねていた。
の焼結法をサーメットに実施すると、たしかに脱窒現象
は防止できるものの、焼結後得られたサーメットの表面
部が内部に比べてビッカース硬度で、１００〜４００程
度硬化するという現象が生じる。サーメットにおいて、
硬さと靱性とは相反するため、表面部が硬いと靱性が低
下する。特にサーメットのように仕上げ加工でよく使用
される工具では、使用時の切込みが０．５ｍｍ以下と通
常の２〜５ｍｍの切込みに比べて著しく小さいため、殆
んど表面の硬化部のみで切削していることになり、確か
に耐摩耗性はすぐれるものの、靱性に欠けるため使用中
欠損に至ることが多々あり、サーメット工具の信頼性を
損ねていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は上記した従来
技術によるサーメットの表面硬化層の欠陥を解消するべ
く検討の結果得られたものである。即ち、この発明はサ
ーメットを従来技術によって窒素雰囲気中１３５０〜１
５５０℃で焼結したのち、焼結温度より１２００℃まで
を５０℃／分以上、好ましくは１００℃／分以上の冷却
速度で冷却することによって内部と表面部の硬度がほぼ
等しいサーメット工具を提供するものである。この発明
によるサーメットの内部から表面にかけての硬度分布
は、その一例が第１図に示されているように、表面部の
硬度が深さ０．３ｍｍより内部の硬度に対し、好ましく
はビッカース硬度で±７％以内にあることを特徴として
いる。
技術によるサーメットの表面硬化層の欠陥を解消するべ
く検討の結果得られたものである。即ち、この発明はサ
ーメットを従来技術によって窒素雰囲気中１３５０〜１
５５０℃で焼結したのち、焼結温度より１２００℃まで
を５０℃／分以上、好ましくは１００℃／分以上の冷却
速度で冷却することによって内部と表面部の硬度がほぼ
等しいサーメット工具を提供するものである。この発明
によるサーメットの内部から表面にかけての硬度分布
は、その一例が第１図に示されているように、表面部の
硬度が深さ０．３ｍｍより内部の硬度に対し、好ましく
はビッカース硬度で±７％以内にあることを特徴として
いる。
【０００５】
【作用】この発明において上記の硬度分布を実現し、そ
の焼結法において上記の冷却速度を実施するためには種
々の方法が考えられるが、なかでも工業的には熱伝導率
の高い気体によってガス冷却する方法が最も好ましい。
熱伝導率の高い気体とは、例えば水素、ヘリウム、一酸
化炭素などである。サーメットの表面硬化層がなぜ生じ
るかについては種々異論のあるところであるが、チタン
とタンタル、ニオブ、モリブデン、タンク゛ステンなど
の複炭窒化物を鉄、ニッケル、コバルト、クロム、モリ
ブデン、タンク゛ステンなどの金属で結合した焼結硬質
合金であるサーメットが、焼結温度において生じる液相
から冷却中に硬質分散相が生じる際に、焼結体と焼結雰
囲気とが非平衡な状態となり、その結果、焼結体内に組
成の不均一が生じるため、と考えられる。そのため、こ
の焼結体に生じた液相から硬質分散相が冷却中に生じる
際に、組成の不均一が生じない、もしくはたとえ生じて
も無視しうる程度に抑えるためには、焼結温度から該サ
ーメットの液相出現温度までを十分なる速度で急速冷却
してやればよい。
の焼結法において上記の冷却速度を実施するためには種
々の方法が考えられるが、なかでも工業的には熱伝導率
の高い気体によってガス冷却する方法が最も好ましい。
熱伝導率の高い気体とは、例えば水素、ヘリウム、一酸
化炭素などである。サーメットの表面硬化層がなぜ生じ
るかについては種々異論のあるところであるが、チタン
とタンタル、ニオブ、モリブデン、タンク゛ステンなど
の複炭窒化物を鉄、ニッケル、コバルト、クロム、モリ
ブデン、タンク゛ステンなどの金属で結合した焼結硬質
合金であるサーメットが、焼結温度において生じる液相
から冷却中に硬質分散相が生じる際に、焼結体と焼結雰
囲気とが非平衡な状態となり、その結果、焼結体内に組
成の不均一が生じるため、と考えられる。そのため、こ
の焼結体に生じた液相から硬質分散相が冷却中に生じる
際に、組成の不均一が生じない、もしくはたとえ生じて
も無視しうる程度に抑えるためには、焼結温度から該サ
ーメットの液相出現温度までを十分なる速度で急速冷却
してやればよい。
【０００６】具体的には焼結温度より１２００℃までを
急速冷却してやればよい。この際、１２００℃以下まで
急速冷却しても効果に変わりはなく、１２００℃以上で
急速冷却を中止すると、表面硬質層が完全になくならな
いため好ましくない。急速冷却としては、５０℃／分以
上、好ましくは１００℃／分以上が必要である。また急
冷する方法としては、種々考えられるが、工業的にはさ
きに記したように、水素、ヘリウム、一酸化炭素など熱
伝導率の高いガスを用いるガス冷却が適当である。具体
的には３００°Ｋにおける熱伝導率が２．５×１０-4Ｗ
／ｃｍ・ｄｅｇ以上のものであれば、ほぼ冷却速度が７
０℃／分以上になることがわかった。
急速冷却してやればよい。この際、１２００℃以下まで
急速冷却しても効果に変わりはなく、１２００℃以上で
急速冷却を中止すると、表面硬質層が完全になくならな
いため好ましくない。急速冷却としては、５０℃／分以
上、好ましくは１００℃／分以上が必要である。また急
冷する方法としては、種々考えられるが、工業的にはさ
きに記したように、水素、ヘリウム、一酸化炭素など熱
伝導率の高いガスを用いるガス冷却が適当である。具体
的には３００°Ｋにおける熱伝導率が２．５×１０-4Ｗ
／ｃｍ・ｄｅｇ以上のものであれば、ほぼ冷却速度が７
０℃／分以上になることがわかった。
【０００７】
【実施例】市販のＴｉ（ＣＮ）、ＴａＣ、Ｍｏ2Ｃ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ粉末を混合し、プレス成型したのち、真空焼結
炉にて１２００℃までを１×１０-2Ｔｏｒｒの真空で,
１２００℃以上、１４００℃までを４０Ｔｏｒｒの窒素
雰囲気中で昇温し、１４００℃で２０Ｔｏｒｒの窒素雰
囲気中で１時間焼結した。［得られた合金の組成はモル
比で（Ｔｉ0.85Ｔａ0.05Ｍｏ0.05Ｗ0.05）（Ｃ0.88Ｎ
0.12）−８重量％Ｃｏ−４重量％Ｎｉである。］然るの
ち、焼結炉を排気してから水素ガスを１気圧導入（水素
ガスは熱交換機を用いて焼結炉内を循環している）して
ガス冷却を行った。１４００℃から１２００℃まで冷却
するのに１．５分間かかった。
ｉ、Ｃｏ粉末を混合し、プレス成型したのち、真空焼結
炉にて１２００℃までを１×１０-2Ｔｏｒｒの真空で,
１２００℃以上、１４００℃までを４０Ｔｏｒｒの窒素
雰囲気中で昇温し、１４００℃で２０Ｔｏｒｒの窒素雰
囲気中で１時間焼結した。［得られた合金の組成はモル
比で（Ｔｉ0.85Ｔａ0.05Ｍｏ0.05Ｗ0.05）（Ｃ0.88Ｎ
0.12）−８重量％Ｃｏ−４重量％Ｎｉである。］然るの
ち、焼結炉を排気してから水素ガスを１気圧導入（水素
ガスは熱交換機を用いて焼結炉内を循環している）して
ガス冷却を行った。１４００℃から１２００℃まで冷却
するのに１．５分間かかった。
【０００８】かくして得られたチップをＡとし、従来通
り焼結完了後炉内を真空に保ち、炉冷したチップ（１４
００℃から１２００℃まで冷却するのに１５分かかっ
た）をＢとした。これらチップＡおよびＢを切断し、表
面から内部までの硬さを測定したところ、第１図に示す
結果が得られた。また、このチップＡおよびＢについて
下記の切削条件で切削テストを行った。 切削条件 被削材 Ｓ４５Ｃ（ＨB＝２２０） ５０ｍｍ×１００ｍｍ角 切削速度 １５０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．０５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ０．２ｍｍ カッター ＦＰＧ ４１００Ｒ チップ形状 ＳＤＫＮ ４２ＭＴ 上記条件にて１０分間切削し、Ａが最大フランク摩耗
０．０４ｍｍであったのに対し、Ｂはチッピングが生
じ、最大フランク摩耗は０．３１ｍｍであった。
り焼結完了後炉内を真空に保ち、炉冷したチップ（１４
００℃から１２００℃まで冷却するのに１５分かかっ
た）をＢとした。これらチップＡおよびＢを切断し、表
面から内部までの硬さを測定したところ、第１図に示す
結果が得られた。また、このチップＡおよびＢについて
下記の切削条件で切削テストを行った。 切削条件 被削材 Ｓ４５Ｃ（ＨB＝２２０） ５０ｍｍ×１００ｍｍ角 切削速度 １５０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．０５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ０．２ｍｍ カッター ＦＰＧ ４１００Ｒ チップ形状 ＳＤＫＮ ４２ＭＴ 上記条件にて１０分間切削し、Ａが最大フランク摩耗
０．０４ｍｍであったのに対し、Ｂはチッピングが生
じ、最大フランク摩耗は０．３１ｍｍであった。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
欠損の少ない、靱性に富む高信頼性のサーメット切削工
具が得られることが認められた。
欠損の少ない、靱性に富む高信頼性のサーメット切削工
具が得られることが認められた。
【図１】この発明になるサーメットＡと従来技術による
サーメットＢの表面より内部への硬度分布を示す線図で
ある。
サーメットＢの表面より内部への硬度分布を示す線図で
ある。
Ａ：本願発明に係るサーメット Ｂ：従来技術によるサーメット
Claims (1)
- 【請求項１】 チタンとタンタル、ニオブ、モリブデ
ン、タンク゛ステンなどの複炭窒化物を鉄、ニッケル、
コバルト、クロム、モリブデン、タンク゛ステンからな
る群より選んだ１種以上の金属で結合したＴｉＣＮ基サ
ーメットにおいて、内部から表面部に向けて、硬度が内
部とほぼ等しいままであることを特徴とするＴｉＣＮ基
サーメット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6242630A JPH07150286A (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | ＴｉＣＮ基サーメット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6242630A JPH07150286A (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | ＴｉＣＮ基サーメット |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61200519A Division JPH0791604B2 (ja) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | ＴｉＣＮ基サーメットの焼結法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07150286A true JPH07150286A (ja) | 1995-06-13 |
Family
ID=17091916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6242630A Pending JPH07150286A (ja) | 1994-10-06 | 1994-10-06 | ＴｉＣＮ基サーメット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07150286A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103589929A (zh) * | 2013-10-17 | 2014-02-19 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | 金属陶瓷合金制备方法及其产品 |
| RU2509170C1 (ru) * | 2012-10-22 | 2014-03-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Износостойкий сплав для высоконагруженных узлов трения |
| CN104878267A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-02 | 南京理工大学 | 一种TiCN基金属陶瓷刀具材料及其微波烧结工艺 |
| CN108441664A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-08-24 | 湘潭大学 | 超高强度可涂层TiCN基含钴钢结硬质合金及制备方法 |
| CN111411248A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-14 | 广州铁路职业技术学院（广州铁路机械学校） | 一种多尺度结构合金材料、制备方法及其用途 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5757866A (en) * | 1980-09-24 | 1982-04-07 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Hard alloy having nitride layer |
| JPS5914534A (ja) * | 1982-07-14 | 1984-01-25 | Nissan Motor Co Ltd | 車両のフロアトリム |
| JPS6034618A (ja) * | 1979-01-12 | 1985-02-22 | アクゾ・エヌ・ヴエー | ケイ酸繊維の製法 |
-
1994
- 1994-10-06 JP JP6242630A patent/JPH07150286A/ja active Pending
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