JPS6383241A

JPS6383241A - 工具用サ−メツトおよびその製造方法

Info

Publication number: JPS6383241A
Application number: JP61229182A
Authority: JP
Inventors: Hisaaki Ida; 井田　久晶; Yusuke Iyori; 裕介井寄
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1986-09-27
Filing date: 1986-09-27
Publication date: 1988-04-13

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】「産業上の利用分野」本発明は、硬度が高く、しかも靭性のすぐれた工具用サ
ーメットおよびその製造方法に関する。

「従来の技術」ＴｉＮ−ＴｉＣ系サーメットは、切削工具に広く利用さ
れている。

ＴｉＮ　−ＴｉＣ系サーメットは、焼結時に焼結むらや
空孔が生じやすく、その強度が低下するとして、硬質相
にＺｒ、　Ｈｆ、■、Ｎｂ、　Ｔａ等を適量添加させた
り、結合相の旧とＧｏの量を考慮したものが特公昭５７
−３５２５９号公報に開示されている。

またＴｉＮ　−ＴｉＣ系サーメットは、それに各種金属
を添加したり、結合相を改善しただけでは、互いに反比
例する関係の耐摩耗性と耐欠損性の両方を共に向上でき
ないとして特公昭５８−５８４２０号公報に、次の方法
を開示している。特定の焼結条件により、炭窒化チタン
相がＸ線回折像として非対称性であり、Ｘ線回折像の最
高ピーク位置を中心として低角側のバックグランド化の
巾と高角側のバックグランド化の巾とを適切なものにし
、耐摩肝性と耐欠損性とを共に改善している。

「発明が解決しようとする問題点」従来、　ＴｉＮ−ＴｉＣ系サーメットは、強度向上のた
め各種の金属を適量添加して改善しているが、硬度をに
げると靭性が低下し、靭性を向上させると硬度が低下す
るため、両特性をともに十分向」ニさせることができな
かった。

そこで本発明者は、ＴｉＮ−ＴｉＣ系サーメットの製造
時の各種金属の添加手段を変えて試験した結果、ＷＣを
炭窒化チタンとの固溶体とは別個に単独状態で添加する
ことにより、サーメットの硬質相が中心のコア、その外
周の中間相、さらに外周の周辺組織とからなる３重相に
なり、この３重相の各粒子がスケルトンを形成している
中に若干量単独に存在することを知った。組織をこのよ
うなスケルトン状態と単独の混和とすることで、硬度お
よび靭性を向上でき、またＶＣをさらに単独添加するこ
とで耐摩耗性、切削面の面粗度が向上することを知り本
発明を完成した。

「問題点を解決するための手段」第１の発明は、炭窒（［Ｚ”’チタンのＴｉ原子相当分
の５〜６０％をＷ、　Ｍｏ、　Ｔａ、　Ｎｂのうち１種
又は２種以上の成分で置換した硬質相が、Ｔｉを主成分
とするコアと、コア外周のＷとＴｉ成分からなる中間層
と、中間層外周のＷを主成分とする周辺組織とからなる
工具用サーメットである。そしてサーメットの組織にお
いては、３つの相からなる硬質相の各粒子がスケルトン
を形成する中に単独に存在している。

上記サーメットにおいて、コア外周に中間相（白い相）
が形成されること、および硬質相粒子がスケルトンを形
成する中にさらに単独に存在することが重要であり、こ
れによりサーメットの高度、靭性がともに向上する。

第２の発明は工具用サーメットの製法であり、炭窒化チ
タンのＴｉ原子相当分の５〜Ｂｏｕｔ％をＷ、Ｍｏ、　
Ｔａ、　Ｎｂのうち１種又は２種以上の成分で置換した
硬質相となる固溶体５４〜Ｉ］２ｗｔ％と、単独添加材
としてのＷＣ５〜４０ｗｔ％と、結合相としての鉄属金
属３〜８ｗｔ％とを混合し、成形後に加熱焼結してサー
メットを製造する。

なお、各成分の混合前にさらにＶＣを２〜４ｗｔ％単独
添加して製造してもよい。

炭窒化チタンのＴｉ原子相当分の５〜８０ｗｔ％をＷ、
　Ｍｏ、　Ｔａ、　Ｎｂのうち１種又は２種以上の成分
で置換した固溶体を５４〜９２ｗｔ％としたのは、５４
ｗｔ％未満では必要な硬さや切削工具としての耐摩耗性
が期待できず、９２ｗｔ％を越えると靭性の低下を招く
からである。

単独添加剤としてのＷＣ量を５〜４０ｗｔ％とじたのは
、５　ａｔ％未渦の単独添加ではスケルトンの量が多す
ぎ、靭性が低すぎる。４０ｗｔ％を越えて単独添加する
と硬さが増し、靭性が低下するためである。

また単独添加剤としてのＶＣの量を２〜４　ｗｔ％とし
たのは、２　ｗｔ％未渦の添加ではその効果が得られず
、　４ｗｔ％を越えて添加するとクラック抵抗が下がり
、刃先のチッピングが起こりやすくなり不都合なためで
ある。

結合剤として含有する鉄属金属を３〜８　ｗｔ％とした
のは、　３ｗｔ％未満では結合剤が不足し、耐摩耗性耐
欠損性が低下し、Ｅ１ｗｔ％を越えて含有すると硬さが
低下するからである。

「実施例」サーメットの硬質相となる成分として（Ｔｉ、　Ｗ、　
Ｍｏ、丁ａ、　Ｎｂ）　ＣＮの固溶体を使用した。この
固溶体の各金属の量は、Ｔｉ　＞　Ｗ　＞　Ｔａ＞　Ｎ
ｏ＞　Ｎｂの関係とし、Ｔｉは全金属量の２１〜８７．
４ｗｔ％となるようにした。

この固溶体に、単独のｗｃを添加し、さらに結合相とし
てのＧｏ＋Ｎｉを添加して、変成アルコール中ボールミ
ル（ｓｅ　Ｉ（ｒ）で混合した。なお、サーメット作る
場合の混合量は、固溶体を５４〜９２ｗｔ％、単独添加
ｔｙ）　Ｗ　Ｃヲ５〜４０ｗｔ％、Ｇｏ＋Ｎｉを３〜８
ｗｔ％とするのが望ましいが、それ以外の成分の試料も
作って、サーメットの特性を測定した。

上記混合体に、成型助材としてパラフィン約２ｗｔ％添
加して乾燥し、フルイにかけてプレス成形した。次に真
空中又はＮ２ガス中、１３５０〜１５００’０で焼結し
てサーメットとじた。

このように製造した各組成のサーメットの硬度（Ｉｌｖ
）と、抗折力（ｋｇ／１１ｍ２）、靭性を表わすクラッ
ク抵抗（ｋｇ／層璽）とを測定し、第１表に示した。

第１表には、上記組成にさらにＶＣを単独添加してサー
メットを同様に製造し、前記と同様の特性を測定して示
した。

（余　　白　　）表１　（ｗｔ％）表１から、試料り、Ｅ、Ｆ、工、Ｍ、Ｎ、Ｑのものが、
硬度、抗折力とクラック抵抗とが全体的によく望ましい
。

望ましい試料のサーメットの成分は、炭窒化チタンのＴ
ｉ原子相当分の５〜８０ｗｔ％をＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ
のうち１種又は２種以上の成分で置換した固溶体が５４
〜９２ｗｔ％の範囲内となっている。また望ましい試料
の単独添加材としてのＷＣ量は、５〜４０ｗｔ％となっ
ており、さらに結合相となる鉄属金属の量は３〜Ｂ　ａ
ｔ％となっている。

またＶＣを単独添加した試料で望ましいものは、ＷＣ量
が２〜４ｗｔ％となっている。

次に前記実施例で、単独添加ＷＣ量を１５ｗｔ％とじ（
固溶体中のＷＣ量は１５ｗｔ％）、ＣＯ＋旧量を５ｗｔ
％とじて製造したサーメット（合金中ＷＣ３０ｗｔ％）
の顕微鏡組織写真（３０００倍）を第１図に示した。さ
らに比較のため前記実施例で、ＷＣ（１５ｗｔ％）を全
て固溶体中に含ませ、単独添加しないで製造したサーメ
ット（合金中ＷＣ３０ｗｔ％）の顕微鏡組織写真（３０
００倍）を第２図に示した。第１図から、ＷＣを単独添
加したものは、硬質相の粒子のコアと、周辺組織の間に
中間層が生じて３重相となっており、この３重相の各粒
子がスケルトンを形成する中にさらに単独で存在してい
る。なお成分検査をしたところ、３重相のうちコアはＴ
ｉを主成分とし、中間層はＷとＴｉ　（Ｗ≧Ｔｉ）であ
り、周辺組織はＷを主成分として構成されている。

そして、この中間層がサーメットの硬度、抗折力、靭性
を向上させるものと考えられる。なお比較例の第２図で
は、硬質相のコアの外周に中間層は生じていないし、硬
質相のほとんどがスケルトンを形成していることがわか
る。

次に、前記実施例で製造したサーメット（試料Ａ、Ｄ、
Ｅ、Ｈ１工、Ｊ）で切削テスト　［被削材、ＳＫＤ、切
削速度；　１００　ｍ　／　ｗｉｎ　、送り；　０．１
５ｍｍ／ｒｅｖ、切込み；　１．５ｍｍ　　］をし、そ
の場合の時間経過での摩擦量を測定して第３図に示した
。

第３図から、Ｄ、Ｅ、Ｉの試料は、摩耗量が少なくて望
ましく、Ａ、Ｈ，Ｊは望ましくないことがわかる。

上記同様に、被削材を変えて切削テストをし、その結果
を第４図に示す。試料は、Ａ、Ｄ、Ｆ、Ｈ１工、Ｊとし
、被削材、ＳＣＭ、切削速度；２００ｍ／ｗｉｎ、送り
；　０．１５ｍｗ／　ｒｅｖ　、切込み；　　３ｍｍと
した。

第４図から、Ｄ、Ｆ、■、Ｊの試料は、摩耗量が少なく
て望ましく、Ａ、Ｈは望ましくないことがわかる。

上記同様に、ざらに被削材を変えて切削テストをし、そ
の結果を第５図に示す。試料は、Ａ、　Ｄ、Ｅ、Ｈ，Ｉ
、Ｊとし、被削材；　ＦＣＤ、切削速度；１５０ｍ／■
ｉｎ　、送り；　０．１５■腸／ｒｅマ、切込み；　１
．５ｍ層とした。

第５図から、Ｄ、Ｅ、Ｉの試料は、摩耗量が少なくて望
ましく、Ａ、Ｈ，Ｊは望ましくないことがわかる。

次に上記実施例のサーメットを使用して切削し、時間経
過での切削による被削面の粗さを測定して第６図に示す
。試料は、Ｄ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、０とし、被削材、ＤＡＣ１
切削速度；　１００　ｍ　／　ｓｉｎ、送り；　０．１
５璽璽／ｒｅマ、切込み；　１．５＋ｓ層とした。

第６図から、Ｄ、Ｌ、Ｍ、Ｎの試料は、面粗さが小さく
望ましいが、０は望ましくないことがわかる。

以上４種類の切削テストにより、試料り、Ｅ、Ｆ、■の
ものは切削性が望ましいが、これらは表１に示す硬度、
抗折力、クラック抵抗が望ましいことに対応するもので
ある。

「発明の効果」本発明は、サーメットの材料として炭窒化チタン系の硬
質相材と鉄族金属の結合相材に、単独のＷＣを添加混合
させた後、焼結してサーメットを製造することにより、
硬質相が、中心のコアとその外周の中間相とさらにその
外周の周辺組織の３層構造となる。そして３つの層から
なる硬質相の粒子がスケルトンを形成した中に単独に存
在することにより、サーメットの硬度、抗折力、靭性の
全てが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーメットの顕微鏡組織写真、第、２
図は比較例のサーメットの顕微鏡組織写真、第３．４．
５．６図はそれぞれサーメットを使用した切削テストの
結果を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭窒化チタンのＴｉ原子相当分の５〜６０％をＷ
、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂのうち１種又は２種以上の成分で置
換した硬質相が、中心のコアとコア外周の中間層と最外
周の周辺組織とからなり、その３層構造の硬質相を鉄属
金属を主成分とする結合相で結合したことを特徴とする
工具用サーメット。
（２）硬質相となる成分であって炭窒化チタンのＴｉ原
子相当分の５〜６０％をＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂのうち１
種又は２種以上の成分で置換した固溶体５４〜９２ｗｔ
％と、単独添加材としてのＷＣ５〜４０ｗｔ％と、結合
相となる鉄属金属３〜６ｗｔ％とを混合し、成形後に加
熱焼結した工具用サーメットの製造方法。
（３）全量に対し、２〜４ｗｔ％のＶＣをさらに単独添
加する特許請求の範囲第２項の工具用サーメットの製造
方法。