JPH07173568A - 超硬質合金 - Google Patents
超硬質合金Info
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- JPH07173568A JPH07173568A JP41457090A JP41457090A JPH07173568A JP H07173568 A JPH07173568 A JP H07173568A JP 41457090 A JP41457090 A JP 41457090A JP 41457090 A JP41457090 A JP 41457090A JP H07173568 A JPH07173568 A JP H07173568A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 サーメットと超硬合金の中間に位置するＴｉ
ＣＮ基超硬質合金において、結合相に於ける６ａ族元素
の固溶強化及び５ａ族元素の分散強化を調整することに
より、耐熱亀裂性において、特に熱疲労亀裂が発生して
も超硬合金Ｐ種の様にチッピングは生ずるものの欠損を
生じにくい耐チッピング性に優れた超硬質合金を得る。 【構成】 炭窒化チタンと４ａ、５ａ、６ａ族の炭化
物、窒化物、炭窒化物からなる硬質相７０〜９５％、鉄
族金属からなる結合相５〜３０％及び結合相中に分散・
固溶する４ａ、５ａ、６ａ族元素１〜５％（以上重量パ
ーセント）及び不可避不純物からなる耐熱亀裂性に優れ
たことを特徴とする超硬質合金。
ＣＮ基超硬質合金において、結合相に於ける６ａ族元素
の固溶強化及び５ａ族元素の分散強化を調整することに
より、耐熱亀裂性において、特に熱疲労亀裂が発生して
も超硬合金Ｐ種の様にチッピングは生ずるものの欠損を
生じにくい耐チッピング性に優れた超硬質合金を得る。 【構成】 炭窒化チタンと４ａ、５ａ、６ａ族の炭化
物、窒化物、炭窒化物からなる硬質相７０〜９５％、鉄
族金属からなる結合相５〜３０％及び結合相中に分散・
固溶する４ａ、５ａ、６ａ族元素１〜５％（以上重量パ
ーセント）及び不可避不純物からなる耐熱亀裂性に優れ
たことを特徴とする超硬質合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＴｉＣＮ基超硬質合金の
改良に関する。詳細には、強靱性工具の応用範囲の拡大
に関する。
改良に関する。詳細には、強靱性工具の応用範囲の拡大
に関する。
【０００２】
【従来の技術】硬質相がＴｉＣＮからなる超硬質合金は
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、特に、ＴｉＣＮ−Ｔａ（Ｎｂ）Ｃ−Ｃｏ／Ｎｉ
系合金は、その窒素の添加により、硬質相の微細化が計
れ、より強靱性が要求される用途に使用されている。従
来、硬質相には、２元系または４元系の固溶体（ＷＴ
ｉ）Ｃ、（ＷＴｉＴａＮｂ）Ｃ、が使用され、ＷＣ−Ｔ
ｉＣ−第３硬質物質郡（ＴａＣ ＮｂＣ）の擬３元系状
態図で示され、ＦＣＣ相中へのＨＣＰ相の固溶限界に近
似した組成、または５ａ族元素の添加量に応じて用途を
広げてきた。このことは、使用されているＴｉＣＮ、Ｗ
Ｃの固溶化ではある程度の強靱性は得られるが、高速切
削や耐塑性変形の問題を生ずる切削諸言では、５ａ族の
利用が効果的であることを示唆している。
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、特に、ＴｉＣＮ−Ｔａ（Ｎｂ）Ｃ−Ｃｏ／Ｎｉ
系合金は、その窒素の添加により、硬質相の微細化が計
れ、より強靱性が要求される用途に使用されている。従
来、硬質相には、２元系または４元系の固溶体（ＷＴ
ｉ）Ｃ、（ＷＴｉＴａＮｂ）Ｃ、が使用され、ＷＣ−Ｔ
ｉＣ−第３硬質物質郡（ＴａＣ ＮｂＣ）の擬３元系状
態図で示され、ＦＣＣ相中へのＨＣＰ相の固溶限界に近
似した組成、または５ａ族元素の添加量に応じて用途を
広げてきた。このことは、使用されているＴｉＣＮ、Ｗ
Ｃの固溶化ではある程度の強靱性は得られるが、高速切
削や耐塑性変形の問題を生ずる切削諸言では、５ａ族の
利用が効果的であることを示唆している。
【０００３】上記の様に従来のＴｉＣＮ基超硬質合金は
６ａ族元素を強靱性の目安として使用されてきたが、サ
ーメットの強靱性、特に耐熱亀裂のような強度に対して
は十分とはいえず耐熱亀裂性が不十分微少切削に対
しチッピングを生じやすい等、問題点が指摘されてい
た。
６ａ族元素を強靱性の目安として使用されてきたが、サ
ーメットの強靱性、特に耐熱亀裂のような強度に対して
は十分とはいえず耐熱亀裂性が不十分微少切削に対
しチッピングを生じやすい等、問題点が指摘されてい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記熱亀裂は合金の組
成が同じ場合、その硬質相−結合相の界面強度に大きく
影響されることは超硬合金ＪＩＳ Ｐ系（ＷＣ−ＴｉＣ
−ＴａＣ−Ｃｏ系）でよく知られている。しかし、熱亀
裂に対して超硬合金とサーメットにおいては熱伝導率が
大幅に異なるため、同列には論ぜられない。従って、超
硬合金のように、結合相中のＷ含有率をあげ、ある程度
まで結合相をＷ−Ｃｏ−Ｎｉ合金とする事はサーメット
においても従来行われてきた。そこで、本発明者らは結
合相中のＷ含有率をあげると同時に、結合相中に分散強
化する添加物を種々検討した結果、Ｗ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
まうが、分散強化と固溶強化を複合する事により界面強
度を強化させると、固溶化に伴い極めて顕著な現象を示
し、強度が向上することを見いだした。
成が同じ場合、その硬質相−結合相の界面強度に大きく
影響されることは超硬合金ＪＩＳ Ｐ系（ＷＣ−ＴｉＣ
−ＴａＣ−Ｃｏ系）でよく知られている。しかし、熱亀
裂に対して超硬合金とサーメットにおいては熱伝導率が
大幅に異なるため、同列には論ぜられない。従って、超
硬合金のように、結合相中のＷ含有率をあげ、ある程度
まで結合相をＷ−Ｃｏ−Ｎｉ合金とする事はサーメット
においても従来行われてきた。そこで、本発明者らは結
合相中のＷ含有率をあげると同時に、結合相中に分散強
化する添加物を種々検討した結果、Ｗ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
まうが、分散強化と固溶強化を複合する事により界面強
度を強化させると、固溶化に伴い極めて顕著な現象を示
し、強度が向上することを見いだした。
【０００５】
【課題を解決するための手段】以上のごとく、本発明は
炭窒化チタンと４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物、窒化物、
炭窒化物からなる硬質相７０〜９５％、鉄族金属からな
る結合相５〜３０％及び結合相中に分散・固溶する４
ａ、５ａ、６ａ族元素１〜５％（以上重量パーセント）
及び不可避不純物より構成する事により耐熱亀裂性に優
れたことを特徴とする超硬質合金である。また熱伝導率
を改善するため表面被覆等も有効である。この場合に
は、該超硬質合金を基体として、Ｔｉの炭窒化物、Ｔｉ
の窒化物、Ａｌ等の化合物が効果適である。
炭窒化チタンと４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物、窒化物、
炭窒化物からなる硬質相７０〜９５％、鉄族金属からな
る結合相５〜３０％及び結合相中に分散・固溶する４
ａ、５ａ、６ａ族元素１〜５％（以上重量パーセント）
及び不可避不純物より構成する事により耐熱亀裂性に優
れたことを特徴とする超硬質合金である。また熱伝導率
を改善するため表面被覆等も有効である。この場合に
は、該超硬質合金を基体として、Ｔｉの炭窒化物、Ｔｉ
の窒化物、Ａｌ等の化合物が効果適である。
【０００６】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。 １）ＴｉＣＮ及び４ａ、５ａ、６ａ族の化合物の添加量
は、７０％未満では耐クレーター性への効果が少なく、
また耐摩耗性も不十分なため７０％以上とした。また９
５％を越えると相対的に結合相量が少なくなりすぎるた
め９５％以下とした。 ２）鉄族金属の添加量は、５％未満では充分な靱性が得
られず、３０％をこえると耐塑性変形性、耐摩耗性を悪
くするため、５〜３０％とした。 ３）結合相中への分散、固溶させる元素としてはＣｒ、
Ｍｏ、Ｗを固溶させるとともに５ａ族、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ
等を分散させると両者の特徴を引き出す事ができる。特
に軽元素ほど結合相中での分散がよく性能が安定する。
により限定される。 １）ＴｉＣＮ及び４ａ、５ａ、６ａ族の化合物の添加量
は、７０％未満では耐クレーター性への効果が少なく、
また耐摩耗性も不十分なため７０％以上とした。また９
５％を越えると相対的に結合相量が少なくなりすぎるた
め９５％以下とした。 ２）鉄族金属の添加量は、５％未満では充分な靱性が得
られず、３０％をこえると耐塑性変形性、耐摩耗性を悪
くするため、５〜３０％とした。 ３）結合相中への分散、固溶させる元素としてはＣｒ、
Ｍｏ、Ｗを固溶させるとともに５ａ族、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ
等を分散させると両者の特徴を引き出す事ができる。特
に軽元素ほど結合相中での分散がよく性能が安定する。
【０００７】また硬質相にはあらかじめ固溶体を作成し
て（ＷＴｉＴａＮｂ）ＣＮ固溶体を用いても、各々の元
素を単独に添加しても良いが、結合相中に分散させるも
のは単独添加が好ましい。以下本発明を実施例に基ずき
詳細に説明する。
て（ＷＴｉＴａＮｂ）ＣＮ固溶体を用いても、各々の元
素を単独に添加しても良いが、結合相中に分散させるも
のは単独添加が好ましい。以下本発明を実施例に基ずき
詳細に説明する。
【０００８】
【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）
、ＮｂＣ粉末（同１．０μｍ） 、また上記粉末を使用
してＷＣ−ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｎｂの固溶体を作成した。
固溶体は ＷＣ／ＴｉＣ／ＴｉＮ ／ＮｂＣ＝２／３／
３／２ ＷＣ／ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＴａＣ＝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。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１５０
０℃１ｈｒ 焼結したのち、所定の形状に加工した。な
お固溶体はＮｂ、Ｔａ量を基本としＴｉ、ＷはＴｉＣ
Ｎ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＷＣ等を用いて添加した。
（平均粒度１．０μｍ） 、ＷＣ粉末（同１．０μｍ）
、ＮｂＣ粉末（同１．０μｍ） 、また上記粉末を使用
してＷＣ−ＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｎｂの固溶体を作成した。
固溶体は ＷＣ／ＴｉＣ／ＴｉＮ ／ＮｂＣ＝２／３／
３／２ ＷＣ／ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＴａＣ＝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。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１５０
０℃１ｈｒ 焼結したのち、所定の形状に加工した。な
お固溶体はＮｂ、Ｔａ量を基本としＴｉ、ＷはＴｉＣ
Ｎ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＷＣ等を用いて添加した。
【０００９】
【表１】
【００１０】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、硬さ、破壊靱性値を測定した。その
結果を表２に示す。また、切削試験は下記の諸元でおこ
なった。 切削速度 １５０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．０８ｍｍ／刃 切込み １．０ｍｍ 被削材 ＳＣＭ４４０ チップ形状 ＴＥＥ４３３ カッター形状 φ８０ １枚刃 寿命基準 熱亀裂によるチッピング発生までの時間 及びチッビング発生後欠損するまでの時間（ｍｉｎ） その結果も表２に併記する。
磨、ラップした後、硬さ、破壊靱性値を測定した。その
結果を表２に示す。また、切削試験は下記の諸元でおこ
なった。 切削速度 １５０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．０８ｍｍ／刃 切込み １．０ｍｍ 被削材 ＳＣＭ４４０ チップ形状 ＴＥＥ４３３ カッター形状 φ８０ １枚刃 寿命基準 熱亀裂によるチッピング発生までの時間 及びチッビング発生後欠損するまでの時間（ｍｉｎ） その結果も表２に併記する。
【００１１】
【表２】
【００１２】表２の結果より、従来のサーメットではチ
ッピングを生じた後、欠損に至る時間が短いのに対し、
本発明では超硬合金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る。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。
ッピングを生じた後、欠損に至る時間が短いのに対し、
本発明では超硬合金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る。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。
【００１３】
【発明の効果】サーメットと超硬合金の中間に位置する
ＴｉＣＮ基超硬質合金において、結合相に於ける固溶強
化及び分散強化を調整することにより、耐熱亀裂性にお
いて熱疲労亀裂が発生しても超硬合金Ｐ種の様にチッピ
ングは生ずるものの欠損を生じない耐チッピング性に優
れた超硬質合金が開発できた。
ＴｉＣＮ基超硬質合金において、結合相に於ける固溶強
化及び分散強化を調整することにより、耐熱亀裂性にお
いて熱疲労亀裂が発生しても超硬合金Ｐ種の様にチッピ
ングは生ずるものの欠損を生じない耐チッピング性に優
れた超硬質合金が開発できた。
Claims (2)
- 【請求項１】 炭窒化チタンと４ａ、５ａ、６ａ族の炭
化物、窒化物、炭窒化物からなる硬質相７０〜９５％、
鉄族金属からなる結合相５〜３０％及び結合相中に分散
・固溶する４ａ、５ａ、６ａ族元素１〜５％（以上重量
パーセント）及び不可避不純物からなる耐熱亀裂性に優
れたことを特徴とする超硬質合金。 - 【請求項２】 特許請求の範囲第１項において、該超硬
質合金を基体として、Ｔｉの炭窒化物、Ｔｉの窒化物、
Ａｌ等の化合物を被覆してなることを特徴とする超硬質
合金
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41457090A JPH07173568A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 超硬質合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP41457090A JPH07173568A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 超硬質合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07173568A true JPH07173568A (ja) | 1995-07-11 |
Family
ID=18523033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41457090A Pending JPH07173568A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | 超硬質合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07173568A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004053178A1 (en) * | 2002-12-12 | 2004-06-24 | Erasteel Kloster Aktiebolag | Composite metal product and method for the manufacturing of such a product |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61264142A (ja) * | 1985-05-16 | 1986-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 焼結硬質合金製造法 |
| JPS61288045A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 焼結硬質合金およびその製造法 |
-
1990
- 1990-12-26 JP JP41457090A patent/JPH07173568A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61264142A (ja) * | 1985-05-16 | 1986-11-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 焼結硬質合金製造法 |
| JPS61288045A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 焼結硬質合金およびその製造法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004053178A1 (en) * | 2002-12-12 | 2004-06-24 | Erasteel Kloster Aktiebolag | Composite metal product and method for the manufacturing of such a product |
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