JPS636617B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS636617B2 JPS636617B2 JP57178889A JP17888982A JPS636617B2 JP S636617 B2 JPS636617 B2 JP S636617B2 JP 57178889 A JP57178889 A JP 57178889A JP 17888982 A JP17888982 A JP 17888982A JP S636617 B2 JPS636617 B2 JP S636617B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- cermet
- wear resistance
- toughness
- weight
- 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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- Powder Metallurgy (AREA)
Description
この発明は、優れた靭性および耐摩耗性を有
し、かつ極めて少量の結合金属を含有する炭窒化
チタン基サーメツト焼結材料の製造法に関するも
のである。 従来、一般に、周期律表の4a，5aおよび6a族
遷移金属の炭化物を硬質分散相とし、これを結合
相形成成分である鉄族金属で結合した硬質焼結材
料が提案され、中でも炭化タングステンを主体と
したWC−Co系、WC−TiC−TaC−Co系などの
超硬合金や、炭化チタンを主体としたTiC−Mo
−Ni系、さらにこれに窒化チタンを含有させた
TiC−TiN−Mo−Ni系などのサーメツトなどの
硬質焼結材料は、比較的すぐれた耐摩耗性および
靭性を有することから、切削工具や耐摩耗工具、
さらに耐衝撃工具などとして広く用いられてい
る。 しかしながら、例えば切削工具の分野では、近
年生産性向上のために速い切削速度での切削加工
が要望される傾向にあるが、上記の超硬合金やサ
ーメツトなどの硬質焼結材料は、すぐれた靭性を
もつものの、耐摩耗性が十分でないために、高速
切削などの苛酷な条件下での使用に際しては、満
足な使用寿命を示さないものである。 そこで、十分な耐摩耗性を有する酸化アルミニ
ウムを主体としたセラミツク焼結材料を、上記の
分野で使用する試みもなされているが、このセラ
ミツク焼結材料は靭性に劣るものであるために、
その用途が限られてしまうのが現状である。 一方、すぐれた靭性を有する上記超硬合金にお
いて、その結合金属量を減少させて耐摩耗性を向
上させる試みもなされ、それによると確かに結合
金属量の減少によつて耐摩耗性が向上するように
なるが、反面焼結性が低下するようになるため、
緻密な焼結材料を製造するには、ホツトプレス法
を用いる必要がある。しかしながら、ホツトプレ
ス法を用いると、種々の形状が要求される最終製
品を製造するためには、焼結材料を切断しなけれ
ばならず、しかも上記材料は難研削性材料である
ため、工業的に量産するのは極めて困難である。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、効率よい工業的生産を可能とする目的で、ホ
ツトプレス法を用いることなく、結合金属を極め
て少量とした状態で、高い耐摩耗性を確保し、さ
らに硬質分散相が微細にして靭性のすぐれた硬質
焼結材料を得べく研究を行なつた結果、炭窒化チ
タン粉末に、炭化モリブデン粉末：１〜40重量％
と、鉄粉末、ニツケル粉末およびコバルト粉末の
うちの１種または２種以上：0.1〜５重量％を配
合して得た混合粉末を成形し、その成形体を窒素
を含有する雰囲気中、1500〜1900℃の比較的高い
温度で焼結すると、極めて少量の結合金属の含有
で、ポアがＡ−３以下（ASTM規格）の靭性お
よび耐摩耗性の優れたサーメツト焼結材料が得ら
れることを見出した。 この発明は、上記知見に基いてなされたもので
あつて、炭化モリブデン粉末：１〜40重量％と、
鉄粉末、ニツケル粉末およびコバルト粉末のうち
の１種または２種以上：0.1〜５重量％を含有し、
残りが炭窒化チタンからなる配合組成を有する混
合粉末を、所定形状の圧粉体に成形した後、窒素
を含有する雰囲気（望ましくは10torr以上のN2
分圧）中、1500〜1900℃の温度において焼結し、
ポアがＡ−３以下（ASTM規格）にして、かつ
靭性および耐摩耗性に優れた炭窒化チタン基サー
メツト焼結材料を製造する方法に特徴を有するも
のである。 つぎに、この発明の方法において、混合粉末の
配合割合および焼結温度を上記のとおりに限定し
た理由を説明する。 (a) 炭化モリブデン粉末 炭化モリブデン（以下、Mo2Cと表わす）は、
本発明のサーメツトの主成分である炭窒化チタン
（以下、TiCNで表わす）粒子の周囲に（Ti，
Mo）・（Ｃ，Ｎ）からなる周辺組織を形成して、
結晶粒子の結合強度を高め、その結果、サーメツ
トの靭性を高める作用を有するが、その含有量が
１重量％未満では所望の効果が得られず、一方40
重量％を越えると、サーメツトの耐摩耗性が劣る
ようになることから、その配合割合を１〜40重量
％と定めた。 (b) 鉄族金属粉末 鉄、ニツケルおよびコバルトは本発明のサーメ
ツトの焼結性を向上させ、その結果、このサーメ
ツトの靭性を高める作用を有するが、その含有量
が0.1重量％未満では所望の効果が得られず、一
方５重量％を越えると、サーメツトの耐摩耗性が
劣るようになることから、これらの粉末の配合割
合を0.1〜５重量％と定めた。 (c) 焼結温度 焼結温度が1500℃未満では、サーメツト中に
巣、ポアが残存して緻密化されないため、サーメ
ツトの靭性は低下し、一方1900℃を越えると、粒
成長を起こしてやはり靭性が低下するところか
ら、焼結温度を1500〜1900℃と定めた。 既に述べたところから明らかなように、この発
明は、原料成分とその配合割合を上記のように特
定し、かつ焼結温度を上記のように限定すること
により、すぐれた靭性と耐摩耗性を有するサーメ
ツトを製造できるという効果を奏するものであ
る。 この発明は、以下の実施例において詳細に説明
するように、通常の粉末治金法にしたがつて遂行
することができる。 実施例 １ 原料粉末として、いずれも平均粒径：1.2μｍを
有する５種類のTiCN粉末、同1.0μｍのMo2C粉
末および同2.2μｍの鉄族金属粉末を用意し、これ
らをそれぞれ第１表に示される配合組成に配合
し、ボールミルにて３日間混合して混合粉末と
し、ついでこの混合粉末を10Kg／mm2の圧力でプレ
ス成形して得られた圧粉体を、第１表に示される
条件下で焼結することによつて、本発明サーメツ
ト焼結材料１〜18を製造した。また、比較のため
に、いずれも構成成分のうちのいずれかの成分含
有量（第１表で※印を付したもの）が本発明の範
囲から外れた組成を有する比較サーメツト焼結材
料１〜４と、製造条件が本発明の範囲から外れた
条件（第１表で※印を付す）で比較サーメツト焼
結材料４〜７も製造した。 ついで、この結果得られた本発明サーメツト焼
結材料１〜18および比較サーメツト焼結材料１
し、かつ極めて少量の結合金属を含有する炭窒化
チタン基サーメツト焼結材料の製造法に関するも
のである。 従来、一般に、周期律表の4a，5aおよび6a族
遷移金属の炭化物を硬質分散相とし、これを結合
相形成成分である鉄族金属で結合した硬質焼結材
料が提案され、中でも炭化タングステンを主体と
したWC−Co系、WC−TiC−TaC−Co系などの
超硬合金や、炭化チタンを主体としたTiC−Mo
−Ni系、さらにこれに窒化チタンを含有させた
TiC−TiN−Mo−Ni系などのサーメツトなどの
硬質焼結材料は、比較的すぐれた耐摩耗性および
靭性を有することから、切削工具や耐摩耗工具、
さらに耐衝撃工具などとして広く用いられてい
る。 しかしながら、例えば切削工具の分野では、近
年生産性向上のために速い切削速度での切削加工
が要望される傾向にあるが、上記の超硬合金やサ
ーメツトなどの硬質焼結材料は、すぐれた靭性を
もつものの、耐摩耗性が十分でないために、高速
切削などの苛酷な条件下での使用に際しては、満
足な使用寿命を示さないものである。 そこで、十分な耐摩耗性を有する酸化アルミニ
ウムを主体としたセラミツク焼結材料を、上記の
分野で使用する試みもなされているが、このセラ
ミツク焼結材料は靭性に劣るものであるために、
その用途が限られてしまうのが現状である。 一方、すぐれた靭性を有する上記超硬合金にお
いて、その結合金属量を減少させて耐摩耗性を向
上させる試みもなされ、それによると確かに結合
金属量の減少によつて耐摩耗性が向上するように
なるが、反面焼結性が低下するようになるため、
緻密な焼結材料を製造するには、ホツトプレス法
を用いる必要がある。しかしながら、ホツトプレ
ス法を用いると、種々の形状が要求される最終製
品を製造するためには、焼結材料を切断しなけれ
ばならず、しかも上記材料は難研削性材料である
ため、工業的に量産するのは極めて困難である。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、効率よい工業的生産を可能とする目的で、ホ
ツトプレス法を用いることなく、結合金属を極め
て少量とした状態で、高い耐摩耗性を確保し、さ
らに硬質分散相が微細にして靭性のすぐれた硬質
焼結材料を得べく研究を行なつた結果、炭窒化チ
タン粉末に、炭化モリブデン粉末：１〜40重量％
と、鉄粉末、ニツケル粉末およびコバルト粉末の
うちの１種または２種以上：0.1〜５重量％を配
合して得た混合粉末を成形し、その成形体を窒素
を含有する雰囲気中、1500〜1900℃の比較的高い
温度で焼結すると、極めて少量の結合金属の含有
で、ポアがＡ−３以下（ASTM規格）の靭性お
よび耐摩耗性の優れたサーメツト焼結材料が得ら
れることを見出した。 この発明は、上記知見に基いてなされたもので
あつて、炭化モリブデン粉末：１〜40重量％と、
鉄粉末、ニツケル粉末およびコバルト粉末のうち
の１種または２種以上：0.1〜５重量％を含有し、
残りが炭窒化チタンからなる配合組成を有する混
合粉末を、所定形状の圧粉体に成形した後、窒素
を含有する雰囲気（望ましくは10torr以上のN2
分圧）中、1500〜1900℃の温度において焼結し、
ポアがＡ−３以下（ASTM規格）にして、かつ
靭性および耐摩耗性に優れた炭窒化チタン基サー
メツト焼結材料を製造する方法に特徴を有するも
のである。 つぎに、この発明の方法において、混合粉末の
配合割合および焼結温度を上記のとおりに限定し
た理由を説明する。 (a) 炭化モリブデン粉末 炭化モリブデン（以下、Mo2Cと表わす）は、
本発明のサーメツトの主成分である炭窒化チタン
（以下、TiCNで表わす）粒子の周囲に（Ti，
Mo）・（Ｃ，Ｎ）からなる周辺組織を形成して、
結晶粒子の結合強度を高め、その結果、サーメツ
トの靭性を高める作用を有するが、その含有量が
１重量％未満では所望の効果が得られず、一方40
重量％を越えると、サーメツトの耐摩耗性が劣る
ようになることから、その配合割合を１〜40重量
％と定めた。 (b) 鉄族金属粉末 鉄、ニツケルおよびコバルトは本発明のサーメ
ツトの焼結性を向上させ、その結果、このサーメ
ツトの靭性を高める作用を有するが、その含有量
が0.1重量％未満では所望の効果が得られず、一
方５重量％を越えると、サーメツトの耐摩耗性が
劣るようになることから、これらの粉末の配合割
合を0.1〜５重量％と定めた。 (c) 焼結温度 焼結温度が1500℃未満では、サーメツト中に
巣、ポアが残存して緻密化されないため、サーメ
ツトの靭性は低下し、一方1900℃を越えると、粒
成長を起こしてやはり靭性が低下するところか
ら、焼結温度を1500〜1900℃と定めた。 既に述べたところから明らかなように、この発
明は、原料成分とその配合割合を上記のように特
定し、かつ焼結温度を上記のように限定すること
により、すぐれた靭性と耐摩耗性を有するサーメ
ツトを製造できるという効果を奏するものであ
る。 この発明は、以下の実施例において詳細に説明
するように、通常の粉末治金法にしたがつて遂行
することができる。 実施例 １ 原料粉末として、いずれも平均粒径：1.2μｍを
有する５種類のTiCN粉末、同1.0μｍのMo2C粉
末および同2.2μｍの鉄族金属粉末を用意し、これ
らをそれぞれ第１表に示される配合組成に配合
し、ボールミルにて３日間混合して混合粉末と
し、ついでこの混合粉末を10Kg／mm2の圧力でプレ
ス成形して得られた圧粉体を、第１表に示される
条件下で焼結することによつて、本発明サーメツ
ト焼結材料１〜18を製造した。また、比較のため
に、いずれも構成成分のうちのいずれかの成分含
有量（第１表で※印を付したもの）が本発明の範
囲から外れた組成を有する比較サーメツト焼結材
料１〜４と、製造条件が本発明の範囲から外れた
条件（第１表で※印を付す）で比較サーメツト焼
結材料４〜７も製造した。 ついで、この結果得られた本発明サーメツト焼
結材料１〜18および比較サーメツト焼結材料１
【表】
【表】
〜７について、耐摩耗性を評価する目的でビツカ
ース硬さを、また靭性を評価する目的で抗折力を
測定すると共に、ASTM規格に則したポア発生
状態を観察した。これらの結果を第１表に合せて
示した。 第１表に示された結果から、本発明サーメツト
焼結材料１〜18は、いずれも緻密化が十分で、硬
さ（耐摩耗性）および抗折力（靭性）とも高い値
を示しているのに対して、比較サーメツト焼結材
料１〜７は、緻密化が十分でなく、硬さ、抗折力
の低いもの、あるいは緻密化していても、抗折力
が低いものになつていることがわかる。 実施例 ２ 実施例１において製造した本発明サーメツト焼
結材料３，４，５，６，14，15，16および比較サ
ーメツト焼結材料１〜７のそれぞれから、
SNP432の形状をもつた切削チツプを作製し、下
に示す条件の下で切削試験を行ない、切刃の逃げ
面摩耗巾とすくい面摩耗深さを測定した。 切削条件 被削材：SNCM8（HB220）
ース硬さを、また靭性を評価する目的で抗折力を
測定すると共に、ASTM規格に則したポア発生
状態を観察した。これらの結果を第１表に合せて
示した。 第１表に示された結果から、本発明サーメツト
焼結材料１〜18は、いずれも緻密化が十分で、硬
さ（耐摩耗性）および抗折力（靭性）とも高い値
を示しているのに対して、比較サーメツト焼結材
料１〜７は、緻密化が十分でなく、硬さ、抗折力
の低いもの、あるいは緻密化していても、抗折力
が低いものになつていることがわかる。 実施例 ２ 実施例１において製造した本発明サーメツト焼
結材料３，４，５，６，14，15，16および比較サ
ーメツト焼結材料１〜７のそれぞれから、
SNP432の形状をもつた切削チツプを作製し、下
に示す条件の下で切削試験を行ない、切刃の逃げ
面摩耗巾とすくい面摩耗深さを測定した。 切削条件 被削材：SNCM8（HB220）
【表】
切削速度：200ｍ／分
送り：0.36mm／rev.
切込み：1.5mm
切削時間：10分
なお、比較の目的で、市販のP10のWC基超硬
合金、TiC基サーメツト焼結材料およびAl2O3基
セラミツクス焼結材料からなる切削チツプ（それ
ぞれ従来切削チツプ１，２，３で表わす）を同一
条件にて試験して上記の特性値を測定した。これ
らの結果を合せて第２表に示す。 第２表に示される結果から、本発明方法によつ
て製造されたサーメツト焼結材料の切削チツプ
（本発明切削チツプ）は、比較方法によつて製造
されたサーメツト焼結材料の切削チツプ（比較切
削チツプ）および従来切削チツプと比べて、すぐ
れた耐摩耗性と靭性を有することがわかる。 上述のように、この発明の方法によれば、結合
金属を極く僅か含有し、すぐれた耐摩耗性（硬
さ）と靭性（抗折力）とを兼ね備えたサーメツト
焼結材料を、通常の粉末治金法により、高い生産
性で安価に製造することができるものであり、こ
の発明によつて製造されたサーメツト焼結材料
は、特に上記特性が要求される切削工具や耐摩耗
工具として使用する場合には、著しくすぐれた性
能を発揮するなど、工業上有用な効果がもたらさ
れるものである。
合金、TiC基サーメツト焼結材料およびAl2O3基
セラミツクス焼結材料からなる切削チツプ（それ
ぞれ従来切削チツプ１，２，３で表わす）を同一
条件にて試験して上記の特性値を測定した。これ
らの結果を合せて第２表に示す。 第２表に示される結果から、本発明方法によつ
て製造されたサーメツト焼結材料の切削チツプ
（本発明切削チツプ）は、比較方法によつて製造
されたサーメツト焼結材料の切削チツプ（比較切
削チツプ）および従来切削チツプと比べて、すぐ
れた耐摩耗性と靭性を有することがわかる。 上述のように、この発明の方法によれば、結合
金属を極く僅か含有し、すぐれた耐摩耗性（硬
さ）と靭性（抗折力）とを兼ね備えたサーメツト
焼結材料を、通常の粉末治金法により、高い生産
性で安価に製造することができるものであり、こ
の発明によつて製造されたサーメツト焼結材料
は、特に上記特性が要求される切削工具や耐摩耗
工具として使用する場合には、著しくすぐれた性
能を発揮するなど、工業上有用な効果がもたらさ
れるものである。
Claims (1)
- １ 炭化モリブデン粉末：１〜40重量％と、鉄粉
未、ニツケル粉末、およびコバルト粉末のうちの
１種または２種以上：0.1〜５重量％を含有し、
残りが炭窒化チタン粉末からなる配合組成を有す
る混合粉末を、所定形状の圧粉体に成形した後、
窒素を含有する雰囲気中、1500〜1900℃の温度に
おいて焼結することを特徴とする優れた靭性およ
び耐摩耗性を有する炭窒化チタン基サーメツト焼
結材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178889A JPS5967334A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 炭窒化チタン基サ−メツト焼結材料の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178889A JPS5967334A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 炭窒化チタン基サ−メツト焼結材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967334A JPS5967334A (ja) | 1984-04-17 |
| JPS636617B2 true JPS636617B2 (ja) | 1988-02-10 |
Family
ID=16056465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57178889A Granted JPS5967334A (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 炭窒化チタン基サ−メツト焼結材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5967334A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03116516U (ja) * | 1990-03-12 | 1991-12-03 |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP57178889A patent/JPS5967334A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03116516U (ja) * | 1990-03-12 | 1991-12-03 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5967334A (ja) | 1984-04-17 |
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