JPS633017B2 - - Google Patents

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JPS633017B2
JPS633017B2 JP59195978A JP19597884A JPS633017B2 JP S633017 B2 JPS633017 B2 JP S633017B2 JP 59195978 A JP59195978 A JP 59195978A JP 19597884 A JP19597884 A JP 19597884A JP S633017 B2 JPS633017 B2 JP S633017B2
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JP
Japan
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tin
phase
cermet
cermets
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Expired
Application number
JP59195978A
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English (en)
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JPS6173857A (ja
Inventor
Hironori Yoshimura
Junichi Toyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Metal Corp filed Critical Mitsubishi Metal Corp
Priority to JP59195978A priority Critical patent/JPS6173857A/ja
Publication of JPS6173857A publication Critical patent/JPS6173857A/ja
Publication of JPS633017B2 publication Critical patent/JPS633017B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、高硬度と高靭性を有し、特に切削
工具として用いた場合にすぐれた耐摩耗性と耐衝
撃性を示すサーメツトに関するものである。 〔従来の技術〕 従来、一般に、炭化チタン(以下TiCで示す)
を主成分とするTiC基サーメツトが切削工具用材
料として用いられているが、このTiC基サーメツ
トは比較的靭性の劣るものであるため、その靭性
向上をはかる種々の研究がなされており、その中
で窒化チタン(以下TiNで示す)を含有させた
TiC基サーメツトが注目されている。 〔発明の解決しようとする問題点〕 しかしながら、このTiN含有のTiC基サーメツ
トにおいては、TiNの含有量が多い場合、これ
を真空焼結すると、焼結時にTiNが分解し、分
解した窒素がポアとなつてサーメツト中に残存
し、所定の靭性向上がはかれないことから、高々
10〜25重量%(以下重量%を単に%で示す)の
TiNを含有させることができるにすぎず、この
10〜25%程度のTiN含有量では十分満足する靭
性向上をはかることができない。それ故、TiN
含有量が25重量%を越えるような、多重のTiN
を含むサーメツトを製造する際に、そのTiNの
分解を抑えるため、窒素雰囲気中で焼結すること
も検討されているが、このようにTiNを多量に
含むサーメツトは、焼結性がきわめて悪く、緻密
で高強度のサーメツトができにくいという難点が
あり、未だほとんど実用化されていないのが現状
である。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで本発明者等は、TiN含有量が25%を越
えるサーメツトで、しかも緻密で高強度のサーメ
ツトを得るべく種々研究を重ねた結果、TiN含
有量の多いサーメツトは、従来のTiC基サーメツ
トでみられるTiCを芯とした有芯組織を形成しに
くく、特に芯を取囲む周辺組織の発達が不均一で
あり、またこのTiC基サーメツトにおいて周辺組
織を形成し、結合相とのぬれ性を改善する上で必
須成分であつたMoまたはMo2Cは、TiN含有量
の多いサーメツトに含有させると、周辺組織に入
らず、結合相とのぬれ性を改善する作用を示さな
いで、むしろ焼結性を阻害していることを見出し
た。 そこで、従来のTiC基サーメツトにおいて必須
成分と考えられていたMoまたはMo2Cを全く含
有しないTiN含有量の多いサーメツトを種々試
作したところ、添加成分として炭化タングステン
(以下WCで示す)と、Ta、NbおよびZrの炭化
物(以下これらをTaC、NbCおよびZrCで示す)
のうちの1種または2種以上(以下これらを総称
して金属の炭化物という)とを併用したサーメツ
トでは、その中でこの金属の炭化物およびWCが
TiCおよびTiNとともに周辺組織を形成してTiC
を取囲み、前記周辺組織を安定化してその焼結性
を向上させ、一方その結合相成分としてはCoが
最適であり、そのCoのうちの一部をNiで置換で
きること(ただしCo>Ni)が判明した。 この発明は、上記知見に基いて発明されたもの
であつて、 TiN:25〜45%、 TiC:15〜35%、 WC:10〜30%、 金属の炭化物:5〜25%、 CoまたはCoとNi(ただしCo>Ni):7.5〜25% からなる組成を有し、かつ、硬質分散相が、TiC
を芯とし、その周囲を金属の炭化物、WC、TiC
およびTiNからなる固溶体が取り囲んだ有芯構
造のNaCl型固溶体相と、窒化チタン相との2相
構造組織を有し、 一方結合相がWとTiが固溶したCo、またはCo
とNiからなる組織を有することを特徴とする切
削工具用サーメツトに係わるものである。 つぎに、この発明において、サーメツトを構成
する各成分の組織範囲を上記のとおりに限定した
理由を説明する。 (a) TiN TiNは有芯組織の周辺部へ固溶するものと、
単独でTiN相として分散するものとに分かれ、
ともに分散相の粒成長を抑制する作用を有し、
サーメツトの耐衝撃性を向上させる効果を有す
るが、その含有量が25%未満では、サーメツト
中にTiN相が存在しなくなり、この結果サー
メツトの靭性および耐摩耗性はTiN相の存在
するものに比して劣つたものになり、一方45%
を越えて含有させると、焼結時に分解が起き
て、サーメツト中にポアが残存するようにな
り、サーメツトの靭性劣化が著しくなるところ
から、その含有量を25〜45%と定めた。 (b) TiC TiCには、TiC自体が高硬度をもつことか
ら、サーメツトの耐摩耗性を向上させる作用が
あるが、その含有量が15%未満では、相対的に
NaCl型固溶体相の割合が少なすぎて所望のす
ぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方
35%を越えて含有させると、サーメツトの靭性
低下をもたらすようになることから、その含有
量を10〜35%と定めた。 (c) WC WCには、NaCl型固溶体相中に固溶して周
辺組織の形成を安定化し、もつてサーメツトの
靭性を向上させる作用があるが、その含有量が
10%未満では、所望の安定化作用が得られず、
一方30%を越えて含有させると、硬質分散相中
にWC相が存在するようになつてサーメツトの
耐摩耗性が低下するようになることから、その
含有量を10〜30%と定めた。 (d) TaC、NbCおよびZrC これらの成分には、WCとともにNaCl型固
溶体相中に固溶して周辺組織の形成を安定化し
てサーメツトの靭性を向上させるとともに、そ
の耐塑性変形性を向上させる作用があるが、そ
の含有量が5%未満では前記作用に所望の向上
効果が得られず、一方25%を越えて含有させる
と、サーメツトの耐摩耗性が低下するようにな
ることから、その含有量を5〜25%と定めた。 (e) CoまたはCoとNi これらの成分には、サーメツトの結合相を形
成して、サーメツトの靭性を向上させる作用が
あるが、その含有量が7.5%未満では所望のす
ぐれた靭性を確保することができず、一方25%
を越えて含有させると、相対的に結合相が多く
なりすぎてサーメツトの耐摩耗性が低下するよ
うになり、またCoの一部をNiで置換したもの
を結合金属とした場合、そのNi量がCoの量よ
りも少なくないと、上記所望のすぐれた靭性を
確保することができないところから、これらの
含有量を7.5〜25%と定め、かつNiをCoと併用
する場合、Coの量をNiの量よりも多く定めた。 なお、この発明のサーメツトは、前記金属粉
末または化学物粉末を前記組成となるように混
合して得た混合粉末を10〜30Kg/mm2の圧力でプ
レスして圧粉体とし、これを好ましくは1Torr
以下の窒素雰囲気中、1400〜1550℃の温度で焼
結することによつて製造される。 〔実施例〕 ついで、この発明を実施例によつて説明する。 実施例 1 原料粉末として、平均粒径:1.5μmを有する
TiN粉末、同2.0μmのTiC粉末、同1.0μmのTaC
粉末、同1.4μmのNbC粉末、同2.2μmのZrC粉末、
同0.8μmのWC粉末、同1.2μmのCo粉末および同
2.5μmのNi粉末を用意し、これら原料粉末をそ
れぞれ所定の組成に配合し、ボールミルにて72時
間湿式粉砕混合し、乾燥した後、15Kg/mm2の圧力
にて圧粉体にプレス成形し、ついで同じく第1表
に示される条件にて焼結することによつて、第1
表に示された組成を有する本発明サーメツト1〜
15および比較サーメツト1〜8をそれぞれ製造し
た。なお、比較サーメツト1〜8は、いずれも組
成成分のうちのいずれかが(第1表に※印を付し
たもの)この発明の範囲から外れた条件で実施さ
れたものである。 つぎに、このようにして得られた本発明サーメ
ツト1〜15および比較サーメツト1〜8につい
て、その組織を観察したところ、本発明サーメツ
ト1〜15および比較サーメツト2〜5および7〜
8は、いずれも硬質分散相がNaCl型固溶体相と
TiN相との2相構造をもつのに対して、TiN含
有量がこの発明の範囲から外れて低く、かつTiC
含有量がこの発明の範囲から外れて高い比較サー
メツト1にはTiN相が存在せず、またWC含有量
がこの発明の範囲から高い方に外れた比較サーメ
ツト6にはWC相が存在していた。 さらに、本発明サーメツト1〜15および比較サ
ーメツト1〜8について、ポア発生状況
(ASTM規格)、ロツクウエル硬さ(Aスケー
ル)、および靭性を評価する目的で抗折力を測定
するとともに、 被削材:JIS・SNCM−8(硬さ:HB240)、 切削速度:200m/min.、 送り:0.36mm/rev.、 切込み:2mm、 切削時間:10min.、 の条件での鋼丸棒連続切削試験、および 被削材:JIS・SNCM−8(硬さ:HB270)、 切削速度:140m/min.、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:2.5mm、 切削時間:3min.、 の条件での鋼角材断続切削試験を行ない、上記連
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、上記断続切削試験では試験切刃
数:10本のうちの欠損発生切刃数を測定した。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、いずれも市販のTiC基サー
メツト(従来サーメツト1)およびTiN:15%
含有のTiC基サーメツト(従来サーメツト2)の
同一条件での切削試験結果も示した。 以上の結果から、本発明サーメツト1〜15はい
ずれも高硬度と高靭性を有し、かつ切削試験では
すぐれた耐摩耗性と耐衝撃性を示すのに対して比
較サーメツト1〜8および従来サーメツト1〜2
は、これらの特性のうち少なくともいずれか1つ
の特性が劣つたものになつており、特に結合金属
の含有量がこの発明の範囲から高い方に外れた比
較サーメツト8を除いて、いずれも劣つた断続
【表】
〔発明の効果〕
上述の説明から明らかなように、この発明のサ
ーメツトは、高硬度と高靭性を具備し、これを切
削工具用材料として使用した場合、きわめてすぐ
れた耐摩耗性と耐衝撃性を発揮するものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 窒化チタン:25〜45%、 炭化チタン:15〜35%、 炭化タングステン:10〜30%、 Ta、NbおよびZrの炭化物のうちの1種または2
    種以上:5〜25%、 CoまたはCoとNi(ただしCo>Ni):7.5〜25% からなる組成(以上重量%)を有し、かつ、 硬質分散相が、炭化チタンを芯とし、その周囲
    をTa、NbおよびZrの炭化物のうちの1種または
    2種以上、炭化タングステン、炭化チタンおよび
    窒化チタンからなる固溶体が取り囲んだ有芯構造
    のNaCl型固溶体相と、窒化チタン相との2相構
    造組織を有し、 一方結合相がWとTiが固溶したCo、またはCo
    とNiからなる組織を有することを特徴とする、
    切削工具用サーメツト。
JP59195978A 1984-09-19 1984-09-19 切削工具用サ−メツト Granted JPS6173857A (ja)

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