JPS6043457A - 切削用超硬合金 - Google Patents

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】 本発明はフライス加工や旋削加工等に使用する切削用超
硬合金に関するものである。

従来、フライス切削等に使用されている超硬合金には炭
化タングステン基および炭化チタン基超硬合金がある。

前者の炭化タングステン基超硬合金においては、炭化チ
タン基超硬合金に比較してクレータ摩耗が大きい欠点が
ある。

他方、炭化チタン基超硬合金は炭化タングステン基超硬
合金よりも硬度が高く、耐熱性が優れているので、高速
切削用に広く用いられているが、炭化タングステン基超
硬合金よりも靭性に乏しく、機械的画状、熱衝撃に弱い
欠点がある。またこの炭化チタン基超硬合金は熱伝導性
が炭化タングステン基超硬合金より悪く、切削中に刃先
の部分が局部的に熱せられることによって、刃先にクラ
ックを生じ急冷させると破損することがある。

このように炭化タングステン墨超硬合金および炭化チタ
ン基超硬合金はそれぞれの欠点により切削条件の適合範
囲がかなり制限されている。

本発明は、上記従来のような炭化タングステン基および
炭化チタン基超硬合金の欠点を改良し、フライス切削等
において低速切削から高速切削まで適用でさ、また乾式
切削および湿式切削のいずれの切削条件にも適合でさ、
従来の切削用超硬合金よりもより使い易い切削用超硬合
金を得ることを目的とするものである。

本発明は、重石比で、炭化タングスデン１０〜６０％、
炭炭化チタン５〜４亢 ニウムの合８１ｍ５〜３０％，ハフニウム、タンタル。

二Ａブ，ジルコニウムの窒化物のうちの１種又は２種以
」−の合計量が３％以上２０％未満，モリブデンまたは
炭化モリブデン０．５％以上５％未満，コバルト、ニッ
ケル、鉄等の鉄族金ｆＦｊａ５〜２０％の成分からなる
ことを特徴とする。

この組成によって、従来の炭化チタン基超硬含金ｊ；り
も耐熱性に優れ、抗折力の大幅な低下を起さずに硬度が
高められ、かつ広範囲な切削条件【こ適合づることがで
きる。

ところで、鋼或いは高級鋳鉄の切削では二番摩耗および
づ−くい面摩耗を軒減する要素として炭化チタンに及ぶ
ものはない。従ってできる限り炭化チタンの比率を大き
くする方が摩耗に関Ｊる限り右利であるが、他方炭化チ
タンの熱伝導率が非常に低いことに起因する種々の問題
が生ずる場合がある。炭化チタンを効率よく使用するた
めに炭化タングスデン，炭化タンタル、炭化ニオブ、炭
化ハフニウム等を固溶させて使用することが考えられる
が、この場合焼結時に固溶体同志が接触した部分から互
いに融合して大さな粒子に成長しゃすい。この粒子の大
きさは工具摩耗の大きな影響因子である。

、　しかして窒化物を適ｍ添加すると、この粒成長を妨
げることができる。即ら、窒化物は炭化チタン基超硬合
金に特有な炭化チタンを核に持つ有核組織を保ったまま
、その炭化チタンに多く見られる固溶体粒子の粒成長を
抑制し、結晶粒を微細にすることかで・きる。また窒化
物は概して炭化チタンに比べ熱衝撃抵抗も大きく、鋼と
の間の摩擦係数が小さいＩこめ発熱Ｍ目体も小さくなり
、従来の炭化チタン基超硬合金よりも、耐熱衝撃性か改
善される。このように窒化チタンの添加にＪこって粒の
微細化が行なわれるために硬度が高く、耐摩耗性が著し
く向上し、一般の乾式フライス切削等だけでなく、湿式
のフライス切削等においても、カケやヂップングを起づ
ことが少なく、また比較的低チタンで高い切削性０ヒを
示ず超硬合金が得られる。

炭化チタンおよび硬質窒化物の含有ωはそれぞれ前述の
範囲が好ましく、それを越えると靭性が乏しくなり、ま
た上記範囲以下では充分な耐熱性耐摩耗性がｉ％られな
い。

ここで硬質窒化物としては、Ｈｆ　Ｎ，Ｔａ　Ｎ。

ＮｂＮ，ＺｒＮから選ばれることが特に必須条件である
。その理由は次に由る。

づなわら、本発明合金の主要Ｂ，）酸成分はＴｉＣおよ
びＷＣであるが、ＷＣ中には一般には窒化物が１６１溶
せず、窒化物は主としてＴｉＣと固溶体をつくることに
なる。この場合、Ｔｉ金属とは異なる１−１Ｆ　、　１
−ａ　、　Ｎｂ　、　Ｚｒ等の窒化物ト（７）　固ｒｆ
Ｊ　体を形成さけると、ＴｉＣとＴｉＮの固溶体よりも
硬さが急激に向上し、切削性能上りｒましい結果となる
。

炭化ハフニウムおよび炭化ニオブは前述のように炭化チ
タンを効率よく含有さゼるために用いられるものである
が、特にＮ１１Ｃと１−１ｆｃを共存して使用づること
により、合金の耐摩耗性，高温での耐変形性が著しく向
上することを発明者等は兄出しＩＣ０ ここで、ＮｂＣ／ｌ−１ｆｃ重量比は１／１０〜１０／
′３の範囲が望ましく、この範囲外では、耐摩耗性。

耐変形性の著しい向上は望めない。

特に本発明において、注目すべき貞はモリブデンまたは
炭化モリブデンの添加量である。

すなわら、モリブデンまたは炭化モリブデンは焼結性及
び高温での耐変形性の二点に著しい効果があることを発
明者らは見出した。

ＴｉＣ−Ｎｉ合金において、ＭＯをＮｉ量に対し約半分
程度添加すると焼結性が著しく向上することは既に周知
であるが、ざらにＷＣが加わった系においては、ごく微
量のＭＯを添加するだけでも焼結性改善効果が顕著であ
ることを種々検討を加えた結果、発明者らは見出した。

さらに水系合金は硬質窒化物が加わっているために硬質
粒子が非常にｍ細となり、ぞの結果常温における靭性は
優れるものの、ＭＯを添加しない場合には高）局におけ
る耐変形性く耐クリープ性）に劣ることが確められる。

ＭＯはこの高温における耐変形性を激的に改善し、ひい
ては切削時の耐摩耗性を向上さけることを発明者らは見
出した。

ここで、モリブデンまたは炭化モリブデンの最適量は０
．５％以上５％未満で、０．５％未満では焼結性改善に
効果が少なく、５％を越えるとこすりに対する耐摩耗性
が減する。モリブデンまたは炭化モリブデンの最適添加
量をこの範囲に選ぶことが大きなポイントで、この点で
特公昭５８−９１３７号と峻別せられるべきものである
。

以上）ホべた組成を選ぶことにより、連続切削断続切削
共に１Ωれた効果が得られる。

実施例 ＷＣ−１０％ＴｉＣ−５％Ｚｒ　Ｎ　−３，５％ＮｂＣ
−３，５％ト」ｆＣ−３％ＭＯ２Ｃ−１２％Ｎｉなる組
成に配合し、ボールミルにて７２時間混合した後加圧成
形し、１４００℃で焼結した。（試料Ａ）また、比較材
としてＭＯ２Ｃを添加しない試料Ｂも同時に作製し、両
者を比較した。試料Ａの抗折力値は２４０ｋｇ　７１ｍ
２．試料Ｂのそれは１８０？ｌ　／ｍｍ２であり、ＭＯ
２Ｃを添加することにより焼結性が大幅に向上した。

また、１０００℃における７２ｋｇ／ｍｍ２の応力下に
おける歪速度を測定したところ、Ａ試料は０．００１２
−４゜ ×１０７分、Ｂ試料は４，５ｘ　＋ｏ、ｌ’分となり、
ＭＯ２Ｃ添加により耐変形性が著しく向上することが確
められた。

次に旋盤を用いて切削７ス［・を実施した。

切削緒元は、切削速度１８０ｍ／分、切込み２ｍｍ　。

送り０．３ｍｍ７’回転、被削Ｕ　Ｓ　ＣＭ　４４０で
あった。

２５分切削後、試料へのフランク摩耗幅はＯ、ＯＧ　ｎ
ｌ　Ｉｌｌ試料Ｂのフランク摩耗幅は０．３３ｍｎ１で
あった。

以上説明したように、本発明によれば、常温に８３ける
抗折強度の向上と共に高温にお（〕る耐変形性を改善で
さ、耐摩耗性、耐熱衝撃性に富む切削用超硬合金を得る
ことが−Ｃさる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量比で炭化タングスデン１０〜６０％、炭化チタン５
   ・〜４０％、炭化ニオブと炭化ハフニウムの合計ｆ５５
   〜３０％、Ｈｆ　Ｎ、Ｔａ　Ｎ、Ｎｂ　Ｎ、Ｚｒ　Ｎの
   °うらの１種又は２種以上を合計量で、３％以上２０％
   未満、モリブデンまたは炭化モリブデン０．５％以上５
   ％未満、コバルト、ニッケル、鉄などの鉄７１χ金属５
   ・〜２０％の成分からなり、かつ炭化ニオブ／′炭化ハ
   フニウム重量比が１／’１０〜１０／３の範囲にあるこ
   とを特徴どする切削用超硬合金。