JPS59200734A - 高硬度高靭性サ−メツトの製造法 - Google Patents

高硬度高靭性サ−メツトの製造法

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JPS59200734A
JPS59200734A JP58075335A JP7533583A JPS59200734A JP S59200734 A JPS59200734 A JP S59200734A JP 58075335 A JP58075335 A JP 58075335A JP 7533583 A JP7533583 A JP 7533583A JP S59200734 A JPS59200734 A JP S59200734A
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JP
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powder
cermet
cutting
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sintering
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Kenichi Nishigaki
賢一 西垣
Katsuaki Asa
安佐 克章
Hironori Yoshimura
吉村 寛範
Naohisa Ito
直久 伊藤
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高硬度および高靭性を有し、さらにすぐれ
た耐摩耗性、耐塑性変形性、および耐衝撃性を有し、し
だがって、これらの特性が要求される高速切削や、高送
シ切削および深切り込み切削などの重切削に用いられる
切削工具として、さらに熱間圧延ロール、熱間線引ロー
ル、熱間圧縮ダイス、熱間鍛造ダイス、および熱間押出
しパンチなどの比較的長時間高温にさらされる熱間加工
用工具として使用した場合にすぐれた性能を発揮する高
硬度高靭性ザーメットの製造法に関するものである。
近年、加工能率向上のために高速切削化や高速シ切削化
が検討されているが、切削速度を高くしたシ、送り量を
多くしたシすると、切削工具の刃先温廂が上昇し、刃先
が摩耗−より1は、むしろ高温に起因する塑性変形によ
って使用寿命に至る場合が多い。
しかしながら、現在実用に供されている分散相が主とし
て炭化タングステン(以下WCで示す)や炭化チタン(
以下TiCで示す)で構盛され、一方結合相が主として
鉄族金属で構成されているWCC超超硬合金TiC基サ
ーメットは、刃先温度が10.00℃を越えると急激に
軟化するようになるために、これらのwe基超超硬合金
TiC基サーメットは勿論のこと、これらの表面に硬質
被覆層を形成したものにおいても、その使用条件は刃先
温度が1.000℃を若干上廻る程度に制限されている
。
また、分散相がTiとWの複合金属炭窒化物(以下、(
Ti、W)CNで示す)で構成され、一方結合相がW−
Mo合金で構成されたサーメットが提案され、このサー
メットを高速切削や重切削に切削工具として用いる試み
もなされているが、この従来サーメットは、焼結性が悪
く、しかも原料粉末として使用される( Ti、 W)
CN粉末におけるC濃度が比較的高いだめに、焼結時に
その一部がW粉末の一部と反応して脆いW2Cを形成し
、とのW2Cの存在によって耐衝撃性の劣ったものとな
ることから、十分満足する切削性能を示さないのが現状
である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特にす
ぐれた耐塑性変形性および耐衝撃性、さらに耐摩耗性が
要求される鋼などの高速切削や重切削に切削工具として
使用するのに適した材料を開発すべく研究を行った結果
、 圧粉体の配合組成を、少なくとも分散相形成成分として
(T1.W)CN粉末:10〜650〜65重量%グネ
シウム(以下、MgOで示す)粉末:0.5〜10重量
%を含有し、かつ′結合相形成成分としてW粉末を含有
したものとし、 との圧粉体に、真空、窒素、あるいは不活性ガス雰囲気
中、1600〜1800℃の範囲内の温度で1次焼結を
施すと、この焼結はMg Oの存在によって活性化され
た状態(MgOによる還元並びにMgOの蒸発および飛
散)で行なわれることから、MgOの残留含有量を0.
01〜1重量条の範囲内にことめた状態で、この結果の
焼結体は95〜99チの高い密度比をもつようになり、 ついで、この焼結体に、温度:1600〜1800℃お
よび圧カニ 1000−2000kL/cfflの高温
高圧条件にて静水圧2次焼結を施すと、この結果の焼結
体は、実質的に100%の密度比をもった緻密微細組織
をもったものになり、したがって、この結果得られたサ
ーメットにおいては、特に上記(T1.W)CNによっ
てすぐれた耐摩耗性および耐塑性変形性が、またM、g
OおよびMgOの焼結時における活性化作用によっても
たらされた緻密微細組織、さらにW成分によってすぐれ
た耐衝撃性が確保されるようになり、しかしてこれを高
速切削や重切削などの切削工具として用いた場合にはす
ぐれた切削性能を発揮するという知見を得たのである。
この発明は、上記知見に7もとづいてなされたものであ
って、以下に配合組成(成分組成)および焼結条件を上
記の通りに限定した理由を説明する。
(a)   (Ti、w)cN この成分は、主体分散相形成成分であって、サーメット
にすぐれた耐摩耗性と耐塑性変形性を付与する作用をも
つが、その配合量が10重量乃至以下係は重量%を示す
)未満では、サーメットにおけるW素地中にスケルトン
を形成することなく均一に分散してしまって前記作用に
所望の効果が得られず、一方65%を越えて配合させる
と、相対的に素地を形成するW量が減少し、靭性が劣化
するようになることから、その配合量を10〜65チと
定めた。
(bン  MgO MgO成分は、その大半が焼結時に、(Ti、 W)C
N中のCと反応してサーメット中のCff−を減少させ
ると同時に、焼結性を改善し、もって2次焼結後に実質
的に100%の密度比が得られるようにすると共に、そ
のわずかな量がザーメソト−コに残留して耐衝撃性を著
しく向上させる作用をもつが、その配合量が05%未満
では所望の焼結性改善効果が得られないばかシでなく、
サーメット中に残留するMgOの一量が001%未満に
なってしまって所望の耐衝撃性を確保することができず
、一方10%を越えた配合量にすると、1次焼結温度が
低い場合にはサーメット中のMgO含有量が1%を越え
て高くなってしまい、この結果サゴメットの耐塑性変形
性が低下するようになるばかシでなく、サーメットに巣
が形成され易くなって耐衝撃性も劣化するようになるこ
とから、MgOの配合量を05〜10%とし、サーメッ
ト中に○oi−1%のMgoが残留含有するように定め
だ。
(C)Wおよび不可避不純物 Wは、その一部が分散相に固溶するが、犬、2部分は結
合相として存在して分散相と強固に結合し、サーメット
にすぐれた耐衝撃性を付与する作用をもつものである。
また、サーメット中に、不可避不純物として、Mo、 
Cr、 Fe 、 Ni 、 Co、、’Re、 Pt
 、およびPdなどのうちの1種または2種以上を含有
しても、それぞれの成分含有量が1%以下にして、全含
有量で2%以下、であればサーメットの特性が何ら損な
われるものではない。
(d)  1次焼結温度 1次焼結温度が1600℃未満では、MgOによる還元
、並びにこれの゛蒸発および飛散が不十分であって、所
望の焼結性改善作用を発揮させることができず、この結
果1次焼結後の焼結体の密度比は95%未満となってし
まい、2次焼結において実質的に100%の密度比をも
った緻密な焼結体を得ることができず、一方180’0
℃を越えて高くすると、焼結体の結晶粒成長が著しくな
って強度低下なき−だすようになることから、1次焼結
温度を1600〜180o℃と定めだ。
(e)2次焼結条件 焼結温度が1600℃未満にして、焼結圧力が10 o
 o kg/cri未満では、実質的に100%の密度
比をもった焼結体を成形することができず、一方焼結温
度が1800℃を越えると、1次焼結の場合と同様に結
晶粒の成′長が著しくなって強度低下をきたすようにな
シ、また2 00 okg/cIItを越えた焼結圧力
は実用的でないことから、それぞれ焼結温度を1”60
0〜1800℃、焼結圧力な1000〜2000 kg
/cntと定めた。
つぎに、この発明の方法を実施例によシ具体的に説明す
る。
実施例 原料粉末として、平均粒径:15μmを有する完全固溶
体の(Tio、s5・Wo、15)(COグONo、3
0)粉末(括弧内の数値は原子比を示す)、同04μm
のMg○粉末、同1.2μmのTiN粉末、同1.5μ
mのZrC粉末、同0.8 p mのTaC粉末、同0
.8/1mのW粉末、および同0.6μmのMo粉末を
用意し、これら原料粉末をそれぞれ第1表に示される配
合組成に配合し、ボールミルにて72時時間式粉砕混合
し、乾燥した後、i 5 +<g /mytの圧力にて
プレス成形して圧粉体とし、ついでこの圧粉体を、それ
ぞれ第1表に示される条件で1次焼結し、引続いて同じ
く第1表に示される条件にてA、rガス圧下で静圧下2
次焼結を行なうことによって本発明法1〜19および比
較法1〜9をそれぞれ実施しだ。
ついで、上記本発明法1〜19および比較法1〜9によ
って得られたサーメットについて、MgO含有量、密度
比、ロックウェル硬さくAスケール)。
および抗折力を測定すると共に、これよりS N P4
33の形状をもった切削チップを切出し、被削材’、 
S 1jCM −8(硬さHB240)。
切削速度: 150 m/mm、 。
送り: 0.45 TUn/ rev、 。
切込み:2朋。
切削時間:10m1lL。
の条件での高速連続切削試験、並びに、被削材、’ S
N CM −8(硬さHB270)。
切削速度二loom/弧。
送1) : 0.45 myn/ rev、 。
切込み:3+u+。
切削時間:3+nlIn、。
の条件での断続切削試験を行ない、上記高速連続切削試
験では、切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測定
し、また上記断続切削試験では、10個の試験切刃のう
ち、その刃先に欠損が発生した切刃数を測定し、これら
の測定結果を第2表に示した。また、第2表には、比較
の目的で、ISOのP ]、 OグレードのWCC超超
硬合金製切削チップ以下従来切削チップ1という)、お
よびTiC−10%Mo’−15%N1の組成を有する
TiC基サーメット製切削チップ(以下従来切削チップ
2という)の同一条件での切削試験結果も示した。
第2表に示される結果から、本発明法1〜19によって
製造されたサーメットは、い・ずれも高硬度と高靭性を
有し、かつ切削試験では従来切削チップ1.2に比して
著しくすぐれた耐摩耗性および耐衝撃性を示すのに対し
て、比較法1〜9に見られるように、配合組成および製
造条件のうちのいずれかの条件(第1表に※印を付した
も、の)でもこの発明の範囲から外れると、前記特性の
うち少なくともいずれかの特性が劣ったものになること
が明らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、高靭性と高硬
度を有し、さらに耐摩耗性、耐塑性変形性、および耐衝
撃性にすぐれたサーメットを製造することができ、した
がって、このサーメットを、これらの特性が要求される
鋼の高速切削や重切削などに切削工具として用いた場合
にはすぐれた性能を発揮し、さらに熱間圧延ロール、熱
間線引ロール、熱間圧縮ダイス、熱間鍛造ダイス、およ
び熱間押出しパンチなどの比較的長時間高温にさらされ
る熱間加工工具として用いた場合にもすぐれた性能を長
期に亘って発揮するなど工業上有用な効果がもたらされ
るのである。
出願人  三菱金属株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 少なくとも分散相形成成分と゛してのTiとWの複合金
    属炭窒化物粉末:lO〜65重量係と酸乃至グネシウム
    粉末 05〜10重量饅とを含有し、かつ結合相形成成
    分としてのW粉末を含有する配合組成をもった混合粉末
    より成形した圧粉体を、真空、窒素、あるいは不活性ガ
    ス雰囲気中、1600〜1800℃の範囲内の温度で1
    次焼結して残留酸化マグネシウム含有量 001−1重
    乃至にして、密度比:95〜99%を有する焼結体とし
    、 ついで、この焼結体に、温度: 1600−1800℃
    および圧カニ 1000〜2000 kg/iの高温−
    高圧条件にて静圧下2次焼結を施して実質的に100%
    の密度比をもった緻密微細組織の焼結体とすることを特
    徴とする高硬度高靭性ザーメットの製造法。
JP58075335A 1983-04-28 1983-04-28 高硬度高靭性サ−メツトの製造法 Granted JPS59200734A (ja)

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JP58075335A JPS59200734A (ja) 1983-04-28 1983-04-28 高硬度高靭性サ−メツトの製造法

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JPS6245292B2 JPS6245292B2 (ja) 1987-09-25

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005096071A (ja) * 2003-09-24 2005-04-14 Sandvik Ab 切削工具インサート及びその製造方法

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JP2005096071A (ja) * 2003-09-24 2005-04-14 Sandvik Ab 切削工具インサート及びその製造方法

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