JPS597777B2 - 強靭サ−メツト - Google Patents
強靭サ−メツトInfo
- Publication number
- JPS597777B2 JPS597777B2 JP489177A JP489177A JPS597777B2 JP S597777 B2 JPS597777 B2 JP S597777B2 JP 489177 A JP489177 A JP 489177A JP 489177 A JP489177 A JP 489177A JP S597777 B2 JPS597777 B2 JP S597777B2
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- JP
- Japan
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- cermet
- powder
- binder phase
- content
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、靭性、耐熱性、耐摩耗性、および高温強度
にすぐれたサーメットに関するものである０ 近年、主として高速切削用工具材料として使用されてい
る炭化チタン（以下ＴｉＣで示す薦サーメットに窒化チ
タン（以下ＴｉＮで示す）を添加含有させて、その靭性
を向上させたサーメットがすでに市販されている。
にすぐれたサーメットに関するものである０ 近年、主として高速切削用工具材料として使用されてい
る炭化チタン（以下ＴｉＣで示す薦サーメットに窒化チ
タン（以下ＴｉＮで示す）を添加含有させて、その靭性
を向上させたサーメットがすでに市販されている。
確かに前記ＴｉＣサーメットに、前記ＴｉＮを添加含有
させることによって、前記サーメット製造における焼結
時に硬質分散相粒子の粒成長が抑制されるようになるた
め、前記サーメットの耐摩耗性および靭性が向上し、さ
らに前記サーメットを切削用工具材料として使用した場
合には切削時における被削材との親和性が小さいために
摩耗量が減少するなどの特性改善が見られる反面、前記
硬質分散相粒子と結合相とのぬれ性が低下する傾向をも
つことから、製造されたサーメットに焼結むらや空孔な
どが形成されるようになり、強度低下をまぬがれること
はできなかった。
させることによって、前記サーメット製造における焼結
時に硬質分散相粒子の粒成長が抑制されるようになるた
め、前記サーメットの耐摩耗性および靭性が向上し、さ
らに前記サーメットを切削用工具材料として使用した場
合には切削時における被削材との親和性が小さいために
摩耗量が減少するなどの特性改善が見られる反面、前記
硬質分散相粒子と結合相とのぬれ性が低下する傾向をも
つことから、製造されたサーメットに焼結むらや空孔な
どが形成されるようになり、強度低下をまぬがれること
はできなかった。
本発明者等は、上述のような観点から、窒素を含有する
サーメットにおいて、硬質分散相粒子の結合相とのぬれ
性を改善すると共に結合相自体の強度向上をはかるべく
研究を行った結果、（ａ） 真空、不活性ガス、およ
び窒素ガスのうちのいずれかの雰囲気中、適宜温度に加
熱して熱反応させることによって形成された、１以上の
Ｃ／Ｎ原子比をもつ炭窒化チタン（以下 ＴｉＣＮで示す）のＴｉ原子相当分の１〜４０原子係を
、Ｚｒ ，Ｈｆ ，Ｖ，Ｎｂ ，Ｔａ ，Ｃｒ，Ｍｏ，
およびＷのうちの１種または２種以上の成分で置換した
結晶構造をもつ硬質粒子は金属結合相とのぬれ性がよく
、しかも焼結時における粒成長も少ない特性を具備する
こと。
サーメットにおいて、硬質分散相粒子の結合相とのぬれ
性を改善すると共に結合相自体の強度向上をはかるべく
研究を行った結果、（ａ） 真空、不活性ガス、およ
び窒素ガスのうちのいずれかの雰囲気中、適宜温度に加
熱して熱反応させることによって形成された、１以上の
Ｃ／Ｎ原子比をもつ炭窒化チタン（以下 ＴｉＣＮで示す）のＴｉ原子相当分の１〜４０原子係を
、Ｚｒ ，Ｈｆ ，Ｖ，Ｎｂ ，Ｔａ ，Ｃｒ，Ｍｏ，
およびＷのうちの１種または２種以上の成分で置換した
結晶構造をもつ硬質粒子は金属結合相とのぬれ性がよく
、しかも焼結時における粒成長も少ない特性を具備する
こと。
したがって前記硬質粒子を分散相として７０〜９５重量
係含有したサーメットはすぐれた靭性をもつようになる
こと。
係含有したサーメットはすぐれた靭性をもつようになる
こと。
Ｈｂ） 結合相成分としてはＣ ｏ 十Ｎ ｉ ＋，
ｋｌが適していること。
ｋｌが適していること。
（ｃ）上記Ｃ ｏ 十Ｎ ｉ ＋Ａ ７からなる結合相
において、重量係で、 および ０．１の両条件を満足する状態で、 Ｆｅ：０．１ 〜１０％、Ｗ：１〜２０％、Ｍｏ：１〜
２０％、 Ｃｒ：１〜２０％、のうちの１種または２種
以上を含有させると、前記結合相は固溶体強化されるよ
うになってサーメットの高温強度が一段と向上するよう
になること。
において、重量係で、 および ０．１の両条件を満足する状態で、 Ｆｅ：０．１ 〜１０％、Ｗ：１〜２０％、Ｍｏ：１〜
２０％、 Ｃｒ：１〜２０％、のうちの１種または２種
以上を含有させると、前記結合相は固溶体強化されるよ
うになってサーメットの高温強度が一段と向上するよう
になること。
以上（ａ）〜（ｃ）項に示す知見を得るに至ったのであ
る。
る。
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、以下に上記知見において数値限定を行った理由に
ついて説明する。
って、以下に上記知見において数値限定を行った理由に
ついて説明する。
（１）分散相および結合相
分散相の含有量が７０％未満では、これに対応して結合
相の含有量が３０係を越えて多くなり過ぎ、耐熱耐摩耗
性が害なわれるようになるので、分散相を７０％以上含
有させなけれはならない。
相の含有量が３０係を越えて多くなり過ぎ、耐熱耐摩耗
性が害なわれるようになるので、分散相を７０％以上含
有させなけれはならない。
しかし分散相を９５％を越えて含有させる、すなわち結
合相の含有量が５係未満と少な過ぎると、焼結後に空孔
を多く残すようになり、サーメットに所望の靭性を確保
することができなくなることから、分散相の含有量を７
０〜９５％、結合相の含有量を５〜３０％とそれぞれ限
定した。
合相の含有量が５係未満と少な過ぎると、焼結後に空孔
を多く残すようになり、サーメットに所望の靭性を確保
することができなくなることから、分散相の含有量を７
０〜９５％、結合相の含有量を５〜３０％とそれぞれ限
定した。
（２）分散相
（１）Ｃ／Ｎ原子比
分散相のＣ／Ｎ原子比が１未満、すなわちＮ量がＣ量よ
りも多い場合には、焼結時の分散相と結合相とのぬれ性
が悪く、金属のしみ出し現象が生じやすくなって望まし
くなく、さらに硬質相自体の硬さ低下により耐摩耗性も
低下するようになって強靭な耐摩耗性サーメットが得ら
れなくなることから、Ｃ／Ｎ原子比を１以上と限定した
。
りも多い場合には、焼結時の分散相と結合相とのぬれ性
が悪く、金属のしみ出し現象が生じやすくなって望まし
くなく、さらに硬質相自体の硬さ低下により耐摩耗性も
低下するようになって強靭な耐摩耗性サーメットが得ら
れなくなることから、Ｃ／Ｎ原子比を１以上と限定した
。
■ Ｚｒ ，Ｈｆ ，Ｖ，Ｎｂ ，Ｔａ ，Ｃｒ ，Ｍ
ｏ，およびＷ これらの成分でＴｉＣＮのうちのＴｉの１部を置換する
とサーメットの高温強度が向上し、特にＭｏおよびＷで
置換した場合には結合相金属とのぬれ性が一段と向上す
るようになるが、その置換の割合が、Ｔ ｉ ＣＮのう
ちのＴｉ相当分の１原子％未満では、所望の特性向上効
果が得られないので、前記下限値以上の置換が必要であ
る。
ｏ，およびＷ これらの成分でＴｉＣＮのうちのＴｉの１部を置換する
とサーメットの高温強度が向上し、特にＭｏおよびＷで
置換した場合には結合相金属とのぬれ性が一段と向上す
るようになるが、その置換の割合が、Ｔ ｉ ＣＮのう
ちのＴｉ相当分の１原子％未満では、所望の特性向上効
果が得られないので、前記下限値以上の置換が必要であ
る。
しかし、前ｉｔＥＴｉｃＮのうちのＴｉ相当分の４０原
子係を越えて置換すると、Ｔ ｉ ＣＮのもつすぐれた
耐酸化性および耐摩耗性の低下をきたすようになるので
、前記上限値を越えて置換させてはならない。
子係を越えて置換すると、Ｔ ｉ ＣＮのもつすぐれた
耐酸化性および耐摩耗性の低下をきたすようになるので
、前記上限値を越えて置換させてはならない。
（３）結合相
サーメットにすぐれた耐熱性および靭性を付与するため
に結合相をＣ ｏ 十Ｎ ｉ ＋Ａｔで構成した。
に結合相をＣ ｏ 十Ｎ ｉ ＋Ａｔで構成した。
■ Ｎ ｉ ％／ Ｃ ｏ ％＋Ｎ ｉ％結合相の固溶
体強化およびぬれ性の向上をはかつてサーメットの高温
強度を一段と向上させるためにはＮｉ％／ Ｃ ｏ ％
±Ｎ ｉ ％の比を０．２ 〜０．８とする必要がある
。
体強化およびぬれ性の向上をはかつてサーメットの高温
強度を一段と向上させるためにはＮｉ％／ Ｃ ｏ ％
±Ｎ ｉ ％の比を０．２ 〜０．８とする必要がある
。
すなわち、その比が０．２未満および０．８超の場合に
は、ＮｉおよびＣｏのいずれかの成分が多く含有され過
ぎることになるために結合相の固溶体強化が十分に行な
われず、この結果高温強度の要求される切削工具材とし
て使用できる十分な特性を具備しないことになる。
は、ＮｉおよびＣｏのいずれかの成分が多く含有され過
ぎることになるために結合相の固溶体強化が十分に行な
われず、この結果高温強度の要求される切削工具材とし
て使用できる十分な特性を具備しないことになる。
■ Ａｔ％／ Ｃ ｏ ％＋Ｎ ｉ ％＋Ａ７％Ｎｉお
よびＣｏにＡ７が含有した結合相においては、Ｎｉ３Ａ
７（Ｔｉ）型の金属間化合物が微細に析出しているので
結合相が強化されたものになっており、この析出粒子は
マトリックスと整合状態で析出するので、サーメットは
靭性低上なく、高温において高強度を有するようになる
のである。
よびＣｏにＡ７が含有した結合相においては、Ｎｉ３Ａ
７（Ｔｉ）型の金属間化合物が微細に析出しているので
結合相が強化されたものになっており、この析出粒子は
マトリックスと整合状態で析出するので、サーメットは
靭性低上なく、高温において高強度を有するようになる
のである。
しかしながらその比が０．００１未満ではＡ７成分のＣ
ｏおよびＮｉ成分に対する含有量が少な過ぎて前記の作
用に所望の効果が得られず、一方その比が０．１を越え
たものになると、ＡＡの含有量が相対的に多くなり過ぎ
てＮｉＡＡ型の脆い化合物が析出するようになり好まし
くないことから、その比を０．００１〜０．１と定めた
。
ｏおよびＮｉ成分に対する含有量が少な過ぎて前記の作
用に所望の効果が得られず、一方その比が０．１を越え
たものになると、ＡＡの含有量が相対的に多くなり過ぎ
てＮｉＡＡ型の脆い化合物が析出するようになり好まし
くないことから、その比を０．００１〜０．１と定めた
。
■ Ｆｅ ，Ｗ，Ｍｏ ，およびＣｒ
これらの成分には、上記のように結合相に固溶して、こ
れを強化し、もってサーメットの高温強度を向上させる
作用があるので、特に高温強度が要求される場合に必要
に応じて含有されるが、その含有量が、いずれも結合相
に占める割合で、Ｆｅに関しては、０．１％未満では所
望の固溶体強化をはかることができず、一方１０％を越
えて含有させると、サーメットの耐酸化性が低下すると
共に分散相とのぬれ性も低下するようになることから前
記上限値を越えて含有させてはならない。
れを強化し、もってサーメットの高温強度を向上させる
作用があるので、特に高温強度が要求される場合に必要
に応じて含有されるが、その含有量が、いずれも結合相
に占める割合で、Ｆｅに関しては、０．１％未満では所
望の固溶体強化をはかることができず、一方１０％を越
えて含有させると、サーメットの耐酸化性が低下すると
共に分散相とのぬれ性も低下するようになることから前
記上限値を越えて含有させてはならない。
またＷ’ ， Ｍ ｏ ，およびＣｒに関しては、その
含有量がそれぞれ１％未満では所望の固溶体強化をはか
ることができず、一方それぞれ２０係を越えて結合相に
含有させると、金属間化合物を形成して結合相が脆化す
るようになることから、それぞれの含有量を１〜２０％
と限定した。
含有量がそれぞれ１％未満では所望の固溶体強化をはか
ることができず、一方それぞれ２０係を越えて結合相に
含有させると、金属間化合物を形成して結合相が脆化す
るようになることから、それぞれの含有量を１〜２０％
と限定した。
ついで、この発明のサーメットを実施例により具体的に
説明する。
説明する。
実施例
まず、原料粉末としての（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ粉末（Ｍ：置
換成分）を調製する目的で、平均粒径：１．５ μｍを
有するＴｉＣ粉末、ＴｉＣＯ．８Ｎｏ．２粉末、ＴｉＣ
０．６Ｎｏ．４粉末、ＴｉＮ粉末、ＺｒＣ粉末、ＴａＣ
粉末、ＨｆＣ粉末、およびＣ ｒ ｓ Ｃ ２粉末、さ
らに同１μｍのＷＣ粉末、Ｍｏ２Ｃ粉末、ＶＣ粉末、お
よびＮｂＣ粉末を用意し、これらの粉末を所定の配合組
成に配合し、混合した後、真空中、１５５０〜１７００
℃の範囲内の所定温度に２時間保持の条件で熱反応させ
て固溶体化し、冷却後ボールミルにて粉砕することによ
って、いずれも１μｍの平均粒径を有し、かつそれぞれ
第１表に示される組成をもった各種の（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ
粉末を製造した。
換成分）を調製する目的で、平均粒径：１．５ μｍを
有するＴｉＣ粉末、ＴｉＣＯ．８Ｎｏ．２粉末、ＴｉＣ
０．６Ｎｏ．４粉末、ＴｉＮ粉末、ＺｒＣ粉末、ＴａＣ
粉末、ＨｆＣ粉末、およびＣ ｒ ｓ Ｃ ２粉末、さ
らに同１μｍのＷＣ粉末、Ｍｏ２Ｃ粉末、ＶＣ粉末、お
よびＮｂＣ粉末を用意し、これらの粉末を所定の配合組
成に配合し、混合した後、真空中、１５５０〜１７００
℃の範囲内の所定温度に２時間保持の条件で熱反応させ
て固溶体化し、冷却後ボールミルにて粉砕することによ
って、いずれも１μｍの平均粒径を有し、かつそれぞれ
第１表に示される組成をもった各種の（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ
粉末を製造した。
ついで、この結果得られた各種の（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ粉末
、従来サーメットを製造する目的で用意した平均粒径：
１．５μｍを有するＴｉＣ粉末、およびＴｉＮ粉末、同
１μｍのｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、およびＦｅ粉末、同１．
５μｍのＮｉ−Ａ，４合金（ＡＩ３０％含有）粉末およ
びＣｒ粉末、同０．７μｍのＷ粉末およびＭｏ粉末を原
料粉末として用い、これらの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、超硬ボールを用いた高速
回転ミル中で湿式混合し、乾燥した後、圧粉体にプレス
成形し、ついでこの圧粉体を１０−２〜１ ０−３ｍＨ
ｇの真空中、１４００〜１５００℃の範囲内の所定温度
に１時間保持の条件で焼結することによって、実質的に
配合組成と同一の成分組成をもった本発明サーメット１
〜２８および従来サーメットをそれぞれ製造した。
、従来サーメットを製造する目的で用意した平均粒径：
１．５μｍを有するＴｉＣ粉末、およびＴｉＮ粉末、同
１μｍのｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、およびＦｅ粉末、同１．
５μｍのＮｉ−Ａ，４合金（ＡＩ３０％含有）粉末およ
びＣｒ粉末、同０．７μｍのＷ粉末およびＭｏ粉末を原
料粉末として用い、これらの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、超硬ボールを用いた高速
回転ミル中で湿式混合し、乾燥した後、圧粉体にプレス
成形し、ついでこの圧粉体を１０−２〜１ ０−３ｍＨ
ｇの真空中、１４００〜１５００℃の範囲内の所定温度
に１時間保持の条件で焼結することによって、実質的に
配合組成と同一の成分組成をもった本発明サーメット１
〜２８および従来サーメットをそれぞれ製造した。
つぎに、この結果得られた本発明サーメット１〜２８お
よび従来サーメットについて、抗折力とロツクウエル硬
さ（Ａスケール）を測定すると共に、 被削材：ＪＩｓ．ｓＮｃＭ−ｓ（硬さ： ＨＢ２２０）， 切込み：１．５ｍｍ， 送り： ０，４ ５Ｍ／ｒｅｖ− ， 切削速度： ２ ２ ０ ｍ／ｍｉｒｂ 切削時間： １ ５ｍｉｎ＋ の条件での連続鋼高速切削試験、および 被削材： ＪＩＳ．Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨＢ２５０），切
込み：１．５ｍｍ， 送り：変化値， 切削速度： １ ４ ０ ７７ｚ／ ｍｉｎ ，切削時
間：各送りとも２ｍｉｎ， の条件での断続鋼切削試験を行ない、前者の連続鋼高速
試験では切刃のすくい面摩耗幅を測定し、また後者の断
続鋼切削試験では、送りを漸次上げてゆき、切刃に欠損
が発生した時点での送りをチェックした。
よび従来サーメットについて、抗折力とロツクウエル硬
さ（Ａスケール）を測定すると共に、 被削材：ＪＩｓ．ｓＮｃＭ−ｓ（硬さ： ＨＢ２２０）， 切込み：１．５ｍｍ， 送り： ０，４ ５Ｍ／ｒｅｖ− ， 切削速度： ２ ２ ０ ｍ／ｍｉｒｂ 切削時間： １ ５ｍｉｎ＋ の条件での連続鋼高速切削試験、および 被削材： ＪＩＳ．Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨＢ２５０），切
込み：１．５ｍｍ， 送り：変化値， 切削速度： １ ４ ０ ７７ｚ／ ｍｉｎ ，切削時
間：各送りとも２ｍｉｎ， の条件での断続鋼切削試験を行ない、前者の連続鋼高速
試験では切刃のすくい面摩耗幅を測定し、また後者の断
続鋼切削試験では、送りを漸次上げてゆき、切刃に欠損
が発生した時点での送りをチェックした。
これらの測定結果を第２表に示した。第２表に示される
結果から、本発明サーメット１〜２８は、いずれも従来
サーメットに比して高強度（高抗折力）をもつことから
、特に断続鋼切削試験ではすぐれた耐欠損性を示し、か
つ連続銅高速切削試験でもすぐれた耐摩耗性を示すこと
が明らかである。
結果から、本発明サーメット１〜２８は、いずれも従来
サーメットに比して高強度（高抗折力）をもつことから
、特に断続鋼切削試験ではすぐれた耐欠損性を示し、か
つ連続銅高速切削試験でもすぐれた耐摩耗性を示すこと
が明らかである。
上述のように、この発明のサーメットは、すぐれた靭性
、耐熱性、耐摩耗性、および高温強度をもつので、特に
低速切削から高速切削までの巾広い領域にわたっての工
具材料や、熱間圧縮ダイス、熱間押出しパンチ、熱間線
引きロール、および熱間鍜造ダイス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
、きわめて有用な特性を発揮するのである
、耐熱性、耐摩耗性、および高温強度をもつので、特に
低速切削から高速切削までの巾広い領域にわたっての工
具材料や、熱間圧縮ダイス、熱間押出しパンチ、熱間線
引きロール、および熱間鍜造ダイス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
、きわめて有用な特性を発揮するのである
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １以上のＣ／Ｎ原子比をもつ炭窒化チタンのＴｉ原
子相当分の１〜４０原子係を、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ
，Ｔａ ，Ｃｒ ，Ｍｏ ，およびＷのうちの１種また
は２種以上の成分で置換した結晶構造を有する硬質分散
相：７０〜９５重量係と、および ０．００１〜０．１，の両条件を満是する含有量のＣ
ｏ 十Ｎ ｉ 十Ａ ｌおよび不可避不純物からなる結
合相：５〜３０重量％とで構成されたことを特徴とする
強靭サーメット。 ２ １以上のＣ／Ｎ原子比をもつ炭窒化チタンのＴｉ原
子相当分の１〜４０原子係を、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ
，Ｔａ ，Ｃｒ ，Ｍｏ ，およびＷのうちの１種また
は２種以上の成分で置換した結晶構造を有する硬質分散
相：７０〜９５重量係と、Ｆｅ：０．１〜１０重量係， Ｗ：１〜２０重量係， Ｍｏ：１〜２０重量係，７ Ｃｒ：１〜２０重量係， のうちの１種または２種以上を含有し、残りが、および ０． ０ ０ １〜０．１，の両条件を満足する含有量
″のＣ ｏ ＋Ｎ ｉ ＋Ａ ｌおよび不可避不純物か
らなる結合相：５〜３０重量係とで構成したことを特徴
とする強靭サーメット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP489177A JPS597777B2 (ja) | 1977-01-21 | 1977-01-21 | 強靭サ−メツト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP489177A JPS597777B2 (ja) | 1977-01-21 | 1977-01-21 | 強靭サ−メツト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5390310A JPS5390310A (en) | 1978-08-09 |
| JPS597777B2 true JPS597777B2 (ja) | 1984-02-21 |
Family
ID=11596289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP489177A Expired JPS597777B2 (ja) | 1977-01-21 | 1977-01-21 | 強靭サ−メツト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS597777B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59144535A (ja) * | 1983-02-03 | 1984-08-18 | Kyocera Corp | 缶蓋巻締用工具 |
-
1977
- 1977-01-21 JP JP489177A patent/JPS597777B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5390310A (en) | 1978-08-09 |
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