JPS61288045A - 焼結硬質合金およびその製造法 - Google Patents
焼結硬質合金およびその製造法Info
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- JPS61288045A JPS61288045A JP60130405A JP13040585A JPS61288045A JP S61288045 A JPS61288045 A JP S61288045A JP 60130405 A JP60130405 A JP 60130405A JP 13040585 A JP13040585 A JP 13040585A JP S61288045 A JPS61288045 A JP S61288045A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、きわめて工具刃先の耐塑性変形性に富む焼結
硬質合金切削工具およびそ゛の製造法に関する。
硬質合金切削工具およびそ゛の製造法に関する。
(従来の技術)
Ti、 Ta、 Mo、 Wの複炭窒化物を硬質分散相
とし、NiとCoからなる金属を結合蚕属とした焼結硬
質合金(以下サーメットと称す)は、従来のTi、’l
’a。
とし、NiとCoからなる金属を結合蚕属とした焼結硬
質合金(以下サーメットと称す)は、従来のTi、’l
’a。
Mo、Wなどの複炭化物を硬質分散相とし、NiとCo
からなる金属を結合金属とした焼結硬質合金の欠点であ
る耐熱疲労靭性を著しく改善した工具材料であるため、
従来のTi、 Ta、 Mo、 Wなどの複炭化物を硬
質分散相とし、NiとCoからなる金属を焼結金属とし
た焼結硬質合金ではほとんど使用できず、WCを主成分
としたいわゆる超硬合金でしか使用できなかった領域ま
で使用できるようになってきていぎ。
からなる金属を結合金属とした焼結硬質合金の欠点であ
る耐熱疲労靭性を著しく改善した工具材料であるため、
従来のTi、 Ta、 Mo、 Wなどの複炭化物を硬
質分散相とし、NiとCoからなる金属を焼結金属とし
た焼結硬質合金ではほとんど使用できず、WCを主成分
としたいわゆる超硬合金でしか使用できなかった領域ま
で使用できるようになってきていぎ。
しかしながら工業界における能率向上に関する要望は益
々強まるばかりで、切削工具についても一層の高速切削
が可能な工具が望まれている。
々強まるばかりで、切削工具についても一層の高速切削
が可能な工具が望まれている。
高速切削における最大の問題は、実際に切削加工する際
に1.工具刃先はきわめて高温にさらされることから、
工具刃先が塑性変形してしまうことにある。
に1.工具刃先はきわめて高温にさらされることから、
工具刃先が塑性変形してしまうことにある。
サーメットの高温における耐塑性変形性は、硬質相物質
の耐熱性と、結合金属相の平均厚さによる。結合金属相
の平均厚さを小さくする(即ち、結合金属相量を一定に
すれば、硬質相を微細に、硬質相粒度を一定とTれば、
結合金属相量を減少させることに対応)ことは、該サー
メットの強度。
の耐熱性と、結合金属相の平均厚さによる。結合金属相
の平均厚さを小さくする(即ち、結合金属相量を一定に
すれば、硬質相を微細に、硬質相粒度を一定とTれば、
結合金属相量を減少させることに対応)ことは、該サー
メットの強度。
靭性と相反する点があり、自ずと限界がある。また、硬
質相物質の耐熱性に関しても、もともと、硬質相は結合
金属相に比べ、きわめて耐熱性に富む物質で、これ以上
の耐熱性の向上はきわめて困難であった。
質相物質の耐熱性に関しても、もともと、硬質相は結合
金属相に比べ、きわめて耐熱性に富む物質で、これ以上
の耐熱性の向上はきわめて困難であった。
(発明が解決しようとする問題点)
サーメットの高温における耐塑性変形性をさらに向上さ
せることである。
せることである。
(問題点を解決するための手段)
発明者は、サーメットの高温における耐塑性変形性を向
上させる方法として、結合金属相の耐熱性を向上させれ
ばよいと考えた。
上させる方法として、結合金属相の耐熱性を向上させれ
ばよいと考えた。
金属の耐熱性を向上させる方法として、一般に固溶強化
1分散強化などの方法がよく知られている。
1分散強化などの方法がよく知られている。
サーメットにおいても、硬質相を構成する金属元素のう
ち、Ti、 Mo、 Wが焼結中に結合金属相に固溶す
ることが知られている。
ち、Ti、 Mo、 Wが焼結中に結合金属相に固溶す
ることが知られている。
そこで発明者は、この’l’i、Mo、Wの結合金属相
への固溶量とサーメットの高温での工具刃先の耐塑性変
形性につき詳細に検討した結果、特にTiの固溶がきわ
めて顕著な効果を及ぼすという知見を得た。
への固溶量とサーメットの高温での工具刃先の耐塑性変
形性につき詳細に検討した結果、特にTiの固溶がきわ
めて顕著な効果を及ぼすという知見を得た。
このTiが特に顕著な効果を及ぼす理由に関し、詳しく
は不明であるが、発明者は以下のように考えている。
は不明であるが、発明者は以下のように考えている。
Tiと結合金属相の1つであるcoとは、Co Tiと
いう金属間化合物を形成するが、このQo、’l’iは
きわめて高温強度に富む化合物であるため分散強化も加
わって、結合金属相の耐熱性が向上するのではないかと
考えた。なお、同じような効果をうたったものとして1
.サーメットにA1を添加すると、Ni、AIが結合金
属相中に析出することによって、結合金属が分散強化さ
れるという提案がなされている。
いう金属間化合物を形成するが、このQo、’l’iは
きわめて高温強度に富む化合物であるため分散強化も加
わって、結合金属相の耐熱性が向上するのではないかと
考えた。なお、同じような効果をうたったものとして1
.サーメットにA1を添加すると、Ni、AIが結合金
属相中に析出することによって、結合金属が分散強化さ
れるという提案がなされている。
たしかにN I J A Iは最も高温強度に富む金属
間化合物の7つとして、耐熱超合金の分野で広く実用化
されているが、Ni、AIは逆にきわめて延性に乏しく
脆い物質であることから711の添加量を多くしていく
と、該サーメットの靭性が極端に低下すると考えられる
のに対し、Co)Ttはきわめて延性に富み、かつ高温
はど強度が向上するという特°異な性質をもつため、結
合金属相に多量添加しても該す〒メットの靭性を大幅に
は損わないため、結果としてはAIよりもTiの方が該
サーメットの高温での工具刃先の耐塑性変形性の向上に
効果があると考えられる。以下制限理由について説明す
る。
間化合物の7つとして、耐熱超合金の分野で広く実用化
されているが、Ni、AIは逆にきわめて延性に乏しく
脆い物質であることから711の添加量を多くしていく
と、該サーメットの靭性が極端に低下すると考えられる
のに対し、Co)Ttはきわめて延性に富み、かつ高温
はど強度が向上するという特°異な性質をもつため、結
合金属相に多量添加しても該す〒メットの靭性を大幅に
は損わないため、結果としてはAIよりもTiの方が該
サーメットの高温での工具刃先の耐塑性変形性の向上に
効果があると考えられる。以下制限理由について説明す
る。
(1) 結合金属相中のCoとNiの割合サーメット
の結合金属相としては、coとNiを用いるのが普通で
ある。これはTiCなどとはNiが、WCなどとはco
が、濡れ性の点で好ましいからである。本発明において
はCo/Niが重量比で’A〜Zで好ましいが、これは
サーメット一般と全く同じ理由による。
の結合金属相としては、coとNiを用いるのが普通で
ある。これはTiCなどとはNiが、WCなどとはco
が、濡れ性の点で好ましいからである。本発明において
はCo/Niが重量比で’A〜Zで好ましいが、これは
サーメット一般と全く同じ理由による。
(2)結合相中のTiの割合
本発明はTiと結合金属相中のcoとの金属間化合物C
o3T tの形式によるものであるため、重量比でTi
/ Ti + Co + NiがO,OS以下では効果
が顕著ではない。030以上になると結合金属相中のc
oがすべてOo s T iの形成に消費されてしまう
ことがら、wcなどの結合金属との濡れ性に問題が生じ
好ましくない。
o3T tの形式によるものであるため、重量比でTi
/ Ti + Co + NiがO,OS以下では効果
が顕著ではない。030以上になると結合金属相中のc
oがすべてOo s T iの形成に消費されてしまう
ことがら、wcなどの結合金属との濡れ性に問題が生じ
好ましくない。
次に本発明による焼結硬質合金の製造法に関し説明する
。
。
一般に、サーメットにおいて硬質相を構成する金属元素
を結合金属相に固溶させるためには、該サーメットの硬
質相の金属元素に対する非金属元素の比をlよりも小さ
くすることによって、焼結中1金属元素を固溶させるの
が一般的である。ところがサーメットにおいて窒素含有
量を増加させていくと、硬質相構成元素のうちMoのみ
が選択的に結合金属相中へ固溶していき、Tiはほとん
ど固溶しないという知見を得た。これはサーメットの硬
質相がTiとNに富む芯部をMo、Wに富み、Nに乏し
い周辺部でとりかこむ二層構造を有するため、Ti金属
が直接、結合金属相と接しないからと考えられる。その
ため、本発明の焼結硬質合金を製造するためには金属T
i粉末を添加することが好ましい。なお、金属Ti粉末
でも焼結中に金属TiとなるTie、の添加でも効果は
同じであることはいうまでもない。また、あらかじめ金
属Ti粉末、金属Co粉粉末金金属Ni粉末合金化処理
しても良いことはいうまでもない。
を結合金属相に固溶させるためには、該サーメットの硬
質相の金属元素に対する非金属元素の比をlよりも小さ
くすることによって、焼結中1金属元素を固溶させるの
が一般的である。ところがサーメットにおいて窒素含有
量を増加させていくと、硬質相構成元素のうちMoのみ
が選択的に結合金属相中へ固溶していき、Tiはほとん
ど固溶しないという知見を得た。これはサーメットの硬
質相がTiとNに富む芯部をMo、Wに富み、Nに乏し
い周辺部でとりかこむ二層構造を有するため、Ti金属
が直接、結合金属相と接しないからと考えられる。その
ため、本発明の焼結硬質合金を製造するためには金属T
i粉末を添加することが好ましい。なお、金属Ti粉末
でも焼結中に金属TiとなるTie、の添加でも効果は
同じであることはいうまでもない。また、あらかじめ金
属Ti粉末、金属Co粉粉末金金属Ni粉末合金化処理
しても良いことはいうまでもない。
(実施例/)
市販のアナターゼ型結晶構造をもつTiO□、 ’I’
a、O,。
a、O,。
WO3、MoO2,Oを混合しカーボンボードに装入し
、窒素気流中(窒素分圧、200 Torr )にて7
6000027時間処理した。得られた粉末は原子比で
(Tia、15Ta15.6g ” o、al Wa、
a7) (0n)2 N、、*t)i51zであった。
、窒素気流中(窒素分圧、200 Torr )にて7
6000027時間処理した。得られた粉末は原子比で
(Tia、15Ta15.6g ” o、al Wa、
a7) (0n)2 N、、*t)i51zであった。
次にCoとNiおよびTiを溶解したのち、水アトマイ
ズ処理を行って、Coが70重量%、 Niが20重量
%、Tiが70重量%の粉末を作成した。複炭窒化物を
にg重量%。
ズ処理を行って、Coが70重量%、 Niが20重量
%、Tiが70重量%の粉末を作成した。複炭窒化物を
にg重量%。
C!o、 Ni 、 Tiの合金粉末/2重量%を湿式
混合したのち、粉末を乾燥し、型押し成形して圧粉体を
作成した。得られた圧粉体を/2!;00Cjまでは真
空中でmooc −mo ’cまでは窒素気流中で焼結
、さらに−酸化炭素気流中で冷却した。得られた焼結体
から結合金属を抽出し分析したところ、結合金属相(7
) 組t ハoo gz−重量%、 Niが、/J:9
重量%、Tiが9.5重量%、 MOがlA2重量%、
Wが1..2重量%であった。
混合したのち、粉末を乾燥し、型押し成形して圧粉体を
作成した。得られた圧粉体を/2!;00Cjまでは真
空中でmooc −mo ’cまでは窒素気流中で焼結
、さらに−酸化炭素気流中で冷却した。得られた焼結体
から結合金属を抽出し分析したところ、結合金属相(7
) 組t ハoo gz−重量%、 Niが、/J:9
重量%、Tiが9.5重量%、 MOがlA2重量%、
Wが1..2重量%であった。
(Co/Ni −3,!; r Ti/Ti+Oo+N
i −0,IO)この試料をAとし、同一複炭窒化物を
!ざ重量%、 Qo粉末を93重量%、Ni粉末を27
重量%を湿式混合し、以下Aと同じ工程にて作成した試
料をBとする。(分析した結果BではTi/ Ti +
Co + Ni−θ0.23であった) AとBとを比較するため以下の条件にて切削試験を行っ
た。
i −0,IO)この試料をAとし、同一複炭窒化物を
!ざ重量%、 Qo粉末を93重量%、Ni粉末を27
重量%を湿式混合し、以下Aと同じ工程にて作成した試
料をBとする。(分析した結果BではTi/ Ti +
Co + Ni−θ0.23であった) AとBとを比較するため以下の条件にて切削試験を行っ
た。
切削条件/
被削材 S N OM lA39 (H@−2!;0
’)切削速度 /rOm/m 送 リ 0.31= m/
rev切り込み 2都 工具形状 T N M G 332 E N Zホル
ダー MT J Nn2!;2!;−33切削時間
3分間 Aは刃先塑性変形量が0.0.2m、フランク摩耗が0
.07mtとあったのに比べ、Bは刃先塑性変形量が0
3ざ馴、フランク摩耗が0.32HILと本発明の効果
が認められた。
’)切削速度 /rOm/m 送 リ 0.31= m/
rev切り込み 2都 工具形状 T N M G 332 E N Zホル
ダー MT J Nn2!;2!;−33切削時間
3分間 Aは刃先塑性変形量が0.0.2m、フランク摩耗が0
.07mtとあったのに比べ、Bは刃先塑性変形量が0
3ざ馴、フランク摩耗が0.32HILと本発明の効果
が認められた。
切削条件2
被削材 S OM 11.33; (HB−80)IO
m X 200朋角 切削速度 、2001n/1riR 送 リ 0.l0IllI
s/を切り込み o、sms 工具形状 5DKN+JMT カッター FPGグ/乙OR 切削時間 70分間 Aは平均フランク摩耗がo、itmであったのに対し、
Bはa2≠簡であった。
m X 200朋角 切削速度 、2001n/1riR 送 リ 0.l0IllI
s/を切り込み o、sms 工具形状 5DKN+JMT カッター FPGグ/乙OR 切削時間 70分間 Aは平均フランク摩耗がo、itmであったのに対し、
Bはa2≠簡であった。
(実施例2)
実施例/と同じ複炭窒化物!r5重量%、 Ni粉末3
重量%、 00粉末9重量%、 Ti粉末3重量%を湿
式混合し、以下は実施例/と全く同q工程にて試料Cを
作成した。(結合相を抽出して分析したところTi/’
I’i+Oo+Niは0.23 ”’C”あツタ。)こ
の試料を以下の条件で切削試験を行った。
重量%、 00粉末9重量%、 Ti粉末3重量%を湿
式混合し、以下は実施例/と全く同q工程にて試料Cを
作成した。(結合相を抽出して分析したところTi/’
I’i+Oo+Niは0.23 ”’C”あツタ。)こ
の試料を以下の条件で切削試験を行った。
切削条件3
被削材 S CM 173!; (Ha−,2!;0
)gOrrraX200t1m角 切削速度 /gOt11/駆 送 リ 0./!;1111
/を切り込み 2.j;*tx 工具形状 5DKN≠2MT カッター FF(1/≦(7R 切削時間 10分間 Cは平均フランク摩耗が0.22 鰭であった。比較の
ため市販のサーメツ)T、2jA(住友電気工業株式会
社製)でテストを行って、平均フランク摩耗は0.23
TR1nと差はなかったちの一1同一条件で70回切削
を繰返したところ、10切刃のうち1g切刃に欠損が生
じていた。ちなみにCはIO切刃中2切刃に小欠損が生
じたのみである。
)gOrrraX200t1m角 切削速度 /gOt11/駆 送 リ 0./!;1111
/を切り込み 2.j;*tx 工具形状 5DKN≠2MT カッター FF(1/≦(7R 切削時間 10分間 Cは平均フランク摩耗が0.22 鰭であった。比較の
ため市販のサーメツ)T、2jA(住友電気工業株式会
社製)でテストを行って、平均フランク摩耗は0.23
TR1nと差はなかったちの一1同一条件で70回切削
を繰返したところ、10切刃のうち1g切刃に欠損が生
じていた。ちなみにCはIO切刃中2切刃に小欠損が生
じたのみである。
(実施例3)
市販のTi (ON) 、 Tag、 Mo、O,WC
jおよびC粉末を混合しカーボンボードに装入し、窒素
気流中で/l、、!;000にて7時間処理したのち、
ボールミルにて粉砕した。得られた粉末は (T i 、、、、 Ta、、、 MO,、、W、、、
、) (Q、、 N、、、、)、、6であった。
jおよびC粉末を混合しカーボンボードに装入し、窒素
気流中で/l、、!;000にて7時間処理したのち、
ボールミルにて粉砕した。得られた粉末は (T i 、、、、 Ta、、、 MO,、、W、、、
、) (Q、、 N、、、、)、、6であった。
この複炭窒化物ざに重量%にCo、 Ni 、 Tiお
よびCo、 Ni 、 Ti合金粉末を添加し、実施例
/とは!同様の工程にて試料を作成した。各試料の結合
相の組成ならびに、実施例/、切削条件/にて切削試験
を行った結果を表/に示す。
よびCo、 Ni 、 Ti合金粉末を添加し、実施例
/とは!同様の工程にて試料を作成した。各試料の結合
相の組成ならびに、実施例/、切削条件/にて切削試験
を行った結果を表/に示す。
上記中本発明品でないのは試料り、Iである。
(発明の効果)
本発明の製造法によって得られた焼結硬質合金は、工具
刃先として耐塑性変形性の優れた切削工具である。
刃先として耐塑性変形性の優れた切削工具である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、Ti、Ta、Mo、Wの複炭窒化物を硬質分散相と
し、NiとCoからなる金属を結合金属相とした焼結硬
質合金において、結合金属相中(但し重量比でCo/N
iは1/9〜9/1)にTiがTi/Co+Ni+Ti
(重量比)で0.05以上0.50以下含まれることを
特徴とする焼結硬質合金。 2、Ti、Ta、Mo、Wの複炭窒化物を硬質分散相と
し、NiとCoからなる金属を結合金属相とした焼結硬
質合金において、結合金属相中(但し重量比でCo/N
iは1/9〜9/1)にTiがTi/Co+Ni+Ti
(重量比)で0.05以上0.50以下含まれることを
特徴とする焼結硬質合金を製造するにあたり、金属Ti
粉末を添加することを特徴とする焼結硬質合金製造法。 3、特許請求の範囲第2項記載の焼結硬質合金製造法に
おいて、金属Ti粉末、金属Ni粉末、金属Co粉末を
あらかじめ合金化処理しておくことを特徴とする焼結硬
質合金製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60130405A JPS61288045A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 焼結硬質合金およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60130405A JPS61288045A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 焼結硬質合金およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61288045A true JPS61288045A (ja) | 1986-12-18 |
Family
ID=15033494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60130405A Pending JPS61288045A (ja) | 1985-06-14 | 1985-06-14 | 焼結硬質合金およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61288045A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07173568A (ja) * | 1990-12-26 | 1995-07-11 | Hitachi Tool Eng Ltd | 超硬質合金 |
-
1985
- 1985-06-14 JP JP60130405A patent/JPS61288045A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07173568A (ja) * | 1990-12-26 | 1995-07-11 | Hitachi Tool Eng Ltd | 超硬質合金 |
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