JPS586775B2 - 切削用サ−メツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高速切削のみならず、フライス切削などの
重切削に適用した場合にもすぐれた切削性能を示すサー
メットに関するものである。

従来、切削用サーメットとしては、炭化チタン（以下Ｔ
ｉＣで示す）を主成分とするものが主流を占めていたが
、最近では窒化チタン（以下ＴｉＮで示す）を主成分と
するものや、前記のＴｉＣを主成分とするサーメットの
ＴｉＣの１部をＴｉＮで置換したものおよび炭窒化チタ
ン（以下ＴｉＣＮで示す）を主成分とするものなどが発
表されている。

しかしながら、上記のＴｉＣを主成分とするサーメット
は、その靭性がＷＣ基合金などより劣っており、また上
記の主成分であるＴｉＣの１部をＴｉＮで置換したサー
メットおよびＴｉＣＮを主成分としたサーメットにおい
ては、ボア（小孔）や巣などの合金欠陥の発生は少ない
が、硬質相の主体がＴｉＣであるために本質的な強度改
善はなされておらず、しかも靭性も未だ十分なものとは
なっていない。

さらに、上記のＴｉＮ主成分のサーメットにおいては、
ボアや巣などの合金欠陥が原因で結合相に十分な強度を
得ることができず、特に高温における強度低下が著しい
。

このようなことから、上記のいずれのサーメットも衝撃
の加わる切削形態においては、切削工具として満足な使
用を期待することができないのが現状である。

本発明者等は、上述のような観点から、常温および高温
において高い強度をもつと共に、すぐれた靭性、耐フラ
ンク摩耗性、耐クレーター性、および耐酸化性をもち、
特に切削工具として使用するのに適したサーメットを得
べく研究を行った結果、 （１）硬質相の主体を、Ｔａ，Ｎｂ、およびＺｒの炭窒
化物のうちの１種または２種以上＝５〜５０重量係を含
有し、残りがＴｉＣＮからなり、Ｎ／Ｃ重量比： １／
１０〜２／１をもった複数固溶炭窒化物で構成すると、
合金製造における真空焼結の際に分解窒素の発生がきわ
めて減少するので合金欠陥がなく、しかも耐摩耗性に富
むと共に、固溶強化され、強靭化されたサーメットが得
られること。

（２）炭化タングステン（以下ＷＣで示す）、金属タン
グステン（Ｗ）、炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）、および
金属モリブデン（Ｍｏ）のうちの１種または２種以上を
添加含有させると、硬質相の主体である上記複数固溶炭
窒化物の粒成長が抑制されると共に、Ａｌと鉄属金属か
らなる結合相とのぬれ性が改善されて焼結性が向上する
こと。

以上（１）および（２）項に示す知見を得たのである。

したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであって、サーメットを、重量％で、 （ａ）Ｗ，Ｍｏ、およびこれらの炭化物からなる群のう
ちの１種または２種以上：１０〜４０％、（ｂ）Ｔａ，
Ｎｂ、およびＺｒの炭窒化物からなる群のうちの１種ま
たは２種以上：５〜５０％含有し、残りがＴｉＣＮから
なる組成をもち、Ｎ／Ｃ重量比：１／１０〜２／１をも
つ複数固溶炭窒化物：３０〜８５％、 （ｃ）Ａｌ：０．０５〜３％、 （ａ）鉄属金属および不可避不純物：４．９５〜２７％
、から構成すると共に、上記（ａ）および（ｂ）成分で
硬質相を、上記（ｃ）および（ｄ）成分で結合相を形成
したことに特徴を有するものである。

つぎに、この発明のサーメットにおいて、成分組成およ
びＮ／Ｃ重量比を上述のように限定した理由を述べる。

（１）複数固溶炭窒化物 ■Ｎ／Ｃ重量比 その重量比が２／１を越えるとＣに対するＮの量が多く
なり過ぎてサーメット製造における真空焼結の際に窒素
の分解発生が起ってポアや巣などの欠陥が発生１るよう
になり、強度が低下するようになるので前記上限以下の
Ｎ／Ｃ比にしなければならない。

しかし１／１０未満のＮ／Ｃ比にすると、Ｎに対するＣ
の量が多くなりすぎて窒化物のもつすぐれた耐クレータ
ー性および耐熱亀裂性を確保することができなくなるの
で前記下限値以上のＮ／Ｃ比にしなければならない。

■Ｔａ，Ｎｂ、およびＺｒの炭窒化物の含有量これらの
成分の炭窒化物には、サーメットを固溶強化する作用が
あるが、その含有量が５％未満では、前記作用に所望の
効果が得られないので５％以上の含有が必要であり、５
０％を越えて含有させると耐摩耗性が劣化するようにな
るので５０％を越えて含有させてはならない。

■複数固溶炭窒化物の含有量 その含有量が３０％未満では、耐摩耗性に富み、しかも
固溶強化され、高靭性化されたサーメットを得ることが
できないので、３０％以上の含有が必要である。

しかし８５％を越えて含有させると、相対的に結合相の
含有量が少なくなり過ぎてサーメット自体が脆くなって
使用に供し得なくなるので８５％を越えて含有させては
ならない。

（２）Ｗ，Ｍｏ、およびこれらの炭化物の含有量その含
有量が１０％未満では、複数固溶炭窒化物の粒成長抑制
およびこれの結合相とのぬれ性、さらにサーメット製造
時における焼結性に所望の改善効果が得られないので前
記下限値以上の含有が必要である。

しかし４０％を越えて含有させると硬質相形成の際に複
数固溶炭窒化物から分解窒素が発生しやすくなり、この
結果ポアや巣ができやすくなって強度が低下すると共に
、耐摩耗性も劣化するようになるので前記上限値を越え
て含有させてはならない。

（３）Ａｌの含有量 結合相中にＡｌを含有させると、Ｎｉ３Ａｌ（Ｔｉ）型
の金属間化合物が微細に析出して結合相の強化がはかれ
るが、その含有量が０．０５％未満では前記強化を十分
にはかることができず、一方３％を越えて含有させると
ＮｉＡｌ，ＣｏＡｌ、およびＦｅＡｌなどの脆化相が析
出１るようになって好ましくないことから、その含有量
を０．０５〜３％と定めた。

（４）鉄属金属の含有量 その含有量が４．９５％未満では、所望の靭性を確保す
ることができないので前記下限値以上の含有が必要であ
るが、２７％を越えて含有させると耐摩耗性が劣化する
ようになるので前記上限値を越えて含有させてはならな
い。

なお、この発明のサーメット製造に際して用いられる上
記複数固溶炭窒化物形成のための原料は、例えば、 ａ ＴｉＣと、Ｔａ，Ｎｂ、およびＺｒのうちの１種ま
たは２種以上の成分の炭化物との混合物、あるいはこれ
らの炭化物混合物を高温処理して得られた複炭化物を、
高温の窒素雰囲気中で反応させて固溶体化する方法、 ｂ ＴｉとＴａ，ＮｂおよびＺｒのうちの１種または２
種以上の金属、これらの炭化物、窒化物、および炭窒化
物、さらに炭素の中からＮ／Ｃ重量比：１／１０〜２／
１をもった複数固溶炭窒化物を形成するように適当量配
合し、高温の真空雰囲気または不活性雰囲気中で反応さ
せて固溶させる方法、 などの方法によって調製することができる。

ついで、この発明のサーメットを実施例により比較サー
メットと対比しながら説明する。

第１表に示す成分組成をもつように、それぞれ平均粒径
１〜２μをもつ複数固溶炭窒化物粉末、ＴｉＣ粉末、Ｔ
ｉＮ粉末、およびＴｉＣＮ粉末、さらに同１．２μのＷ
Ｃ粉末、同１．０μのＷ粉末、同１．０μのＭｏ２Ｃ粉
末、同０．６μのＭｏ粉末、同１．０μのＮｉ粉末、同
１．５μのＮｉ−Ａｌ合金粉末、および同１．０μのＣ
ｏ粉末を適当量配合し、ボールミル中で粉砕混合した後
、真空中で温度１４００℃に１時間保持して焼結し、本
発明サーメット１〜３と比較サーメット１〜３とを製造
した。

この結果得られた本発明サーメット１〜３と比較サーメ
ット１〜３の特性を第２表に示した。

ついで、上記本発明サーメット１〜３および上記比較サ
ーメット１〜３に関して、以下に示す切削条件で乾式連
続切削試験および乾式断続切削試験を行ったところ、第
３表に示す結果が得られた。

■乾式連続切削条件 被削材・・・ＪＩＳ・ＳＮＣＭ−８、 切削速度・・・２２０ｍ／ｍｍ、 送り速度・・・０．４５ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み・・・２．０ｍｍ、 切削時間・・・１０分、 チップ形状・・・ＪＩＳ・ＳＮＰ４３２（ホーニング：
０．Ｉ×２５°）。

■乾式断続切削条件 被削材・・・ＪＩＳ・ＳＮＣＭ−８、 切削速度・・・１００ｍ／ｍｍ、 送り速度・・・０．３ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み・・・１．５ｍｍ、 切削時間・・・５分、 チップ形状・・・ＪＩＳ・ＳＮＰ４３２（ホーニング０
．Ｉ×２５°）。

第３表に示す結果から明らかなように、連続切削におけ
るフランク摩耗巾およびクレータ深さ共ｌこ比較サーメ
ットに比して本発明サーメットはきわめて低い値を示し
、さらに断続切削における切刃欠損の割合においても本
発明サーメットの方が一段と良好な結果を示している。

このように、この発明のサーメットは、特にすぐれた耐
クレーター性および靭性をもち、しかも耐酸化性も兼ね
備えているので、低速切削から高速切削までの巾広い領
域に亘っての切削は云うに及ばず、フライス切削などの
重切削にも適した特性を具備しているのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ）Ｗ，Ｍｏ，およびこれらの炭化物のうちの
   １種または２種以上＝１０〜４０転 （ｂ）Ｔａ，Ｎｂ、およびＺｒの炭窒化物のうちの１種
   または２種以上を５〜５０％含有し、残りが炭窒化チタ
   ンで構成されると共に、Ｎ／Ｃ重量比：１／１０〜２／
   １をもった複数固溶炭窒化物：３０〜８５％ 、 （ｃ）Ａｌ：０．０５ 〜３％、 （ｄ）鉄属金属および不可避不純物：４．９５〜２７％
   、（以上重量％）からなり、 上記（ａ）および（ｂ）成分で硬質相を、上記（ｃ）お
   よび（ｄ）成分で結合相を形成したことを特徴とする切
   削用サーメット。