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JPH08176720A - 窒素含有焼結硬質合金 - Google Patents

窒素含有焼結硬質合金

Info

Publication number
JPH08176720A
JPH08176720A JP6324603A JP32460394A JPH08176720A JP H08176720 A JPH08176720 A JP H08176720A JP 6324603 A JP6324603 A JP 6324603A JP 32460394 A JP32460394 A JP 32460394A JP H08176720 A JPH08176720 A JP H08176720A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
peak
nitrogen
intensity
sintered hard
Prior art date
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Granted
Application number
JP6324603A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2737677B2 (ja
Inventor
Kazutaka Isobe
和孝 磯部
Nobuyuki Kitagawa
信行 北川
Masuo Nakado
益男 中堂
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP6324603A priority Critical patent/JP2737677B2/ja
Publication of JPH08176720A publication Critical patent/JPH08176720A/ja
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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】高価な被覆超硬合金しか使用できなかった厳し
い熱衝撃性を受ける条件下での加工においても、表面被
覆を施すことなく高い信頼性を持って使用可能な切削工
具用窒素含有焼結硬質合金を提供する。 【構成】Tiと周期律表の4a、5a、6a族から選ば
れた遷移金属の炭化物、窒化物、炭窒化物あるいはこれ
らの複合炭窒化物からなる硬質相が75〜95Wt%
で、Ni及びCo等の結合相が5〜25Wt%であり、
X線回折測定でB1構造のピークが2種類検出される窒
素含有硬質合金で、X線回折測定における回折角の高角
側に検出される強度の小さいピークの強度をIS 、回折
角の低角側に検出される強度の大きいピークの強度をI
L とし、合金表面部でのIS /IL で表されるピーク強
度比をIH 、合金の1mm以上内部でのIS /IL のピ
ーク強度比をINとしたときのIH /IN が0.5以上
3.0以下である窒素含有焼結硬質合金。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素含有焼結硬質合金
に関し、特に切削加工用工具の材質として極めて耐熱衝
撃性に優れ、かつ耐摩耗性及び強度に富み、湿式切削に
も使用可能な窒素含有焼結硬質合金に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】Tiを主成分とする炭窒化物などを硬質
相とし、これをNiとCoからなる金属で結合した窒素
を含有する焼結硬質合金が切削工具としてすでに実用化
されている。この窒素含有焼結硬質合金は、従来の窒素
を含有しない焼結硬質合金に比べ硬質相が著しく微粒に
なるため耐高温クリープ特性が大幅に改善されるためW
Cを主成分としたいわゆる超硬合金と並んで切削工具と
して広く使用されてきている。しかしながら、この窒素
含有焼結硬質合金は、 主成分であるTiの炭窒化物の熱伝導度が超硬合金の
主成分であるWCの熱伝導率に比べて著しく小さいた
め、この窒素含有焼結硬質合金の熱伝導度は超硬合金の
約1/2であること、 熱膨張係数も、同様に主成分の特性値に依存して窒素
含有焼結硬質合金のそれは超硬合金に比べ1.3倍にな
ること、 などの理由により熱衝撃に対する抵抗が低くなる。この
ため、特に熱衝撃の厳しくなる条件下での切削、例えば
フライス切削や角材の旋盤による切削加工、また、切込
みの大きく変動する湿式での倣い切削などには、被覆超
硬合金などに比べて信頼性が低いのが現状だった。この
ような問題に対して、例えば、特開平2−15139号
公報や、特開平5−9646号公報で、強靱なサーメッ
トが開示されている。
【0003】又、窒素含有焼結硬質合金は、特公昭56
−51201号公報などに開示されているように、硬質
相粒子がいわゆる有芯二重構造を呈しTiとNが富化さ
れている芯部とW,Moが富化されNが貧化している周
辺部とで形成されている。このような二重構造の合金は
X線回折測定(Cu−Kα線)をすると、図3に示すよ
うに同じB1構造の同一回折面からのピークが2つに分
離されて検出される。ここで回折角の低角側の強度の強
いピークは周辺部のもので、高角側の強度の低いピーク
は芯部のものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの公報に開示されたサーメットにおいても、耐摩耗
性及び靱性は向上しているが、被覆超硬合金に比べれば
耐欠損性は不十分であり、耐熱衝撃性、特に熱亀裂の発
生や、熱衝撃と機械的衝撃の両者に起因する亀裂の進展
による突発欠損が生じやすく、十分な信頼性が得られな
い。そこで本発明者らは、種々の切削における温度分布
などの切削現象の解析と、工具内の材料成分の配置との
詳細な研究をしてきた結果、本発明に達した。本発明
は、従来の高価な被覆超硬合金でしか使用できなかった
厳しい熱衝撃を受ける条件下での加工においても、表面
被覆を施すことなく高い信頼性を持って使用可能な切削
工具用窒素含有焼結硬質合金を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】硬質相粒子の有芯構造の
芯部(黒芯)の割合を、合金内部に対し合金表面部の方
が同等もしくは大きいある範囲内にすることが工具性
能、特に耐摩耗性を著しく向上させられるという知見を
得、本発明に到達した。すなわち、本発明の窒素含有焼
結硬質合金は、Tiと、周期律表の4a、5a、6a族
から選ばれたTiを除く少なくとも1種の遷移金属の炭
化物、窒化物、炭窒化物あるいはこれらの複合炭窒化物
の少なくとも1種以上からなる硬質相が75〜95重量
%で、Ni及びCo並びに不可避不純物を含む結合相が
5〜25重量%であり、X線回折測定でB1構造のピー
クが2種類検出される窒素含有焼結硬質合金において、
X線回折における2つのB1構造の同一回折面からのピ
ークにおいて、回折角の高角側に検出される強度の小さ
いピークの強度をIS 、回折角の低角側に検出される強
度の大きいピークの強度をIL とし、合金表面部でのI
S /IL で表わされるピーク強度比をIH 、合金の1m
m以上内部でのIS /IL で表わされるピーク強度比を
N としたときのIH /IN が、0.5以上3.0以下
である事を特徴とする窒素含有焼結硬質合金である。本
発明における硬質相は、75重量%未満では耐摩耗性、
耐塑性変形性の低下が著しく、95重量%を越えると強
度、靱性が不足し好ましくない。本発明のIH /I
N は、0.5未満は耐摩耗性が不足し、3.0を越える
と所望の耐熱衝撃性を得ることができない。本発明では
B1構造の硬質相だけでなく、内部にWC相を存在させ
ても良い。
【0006】
【作用】本発明により、表面に有芯構造の芯部を多くす
るとこの部分が本質的に耐アブレッシブ磨耗性や耐熱
性、化学的安定性に優れるため耐磨耗性を高めることが
でき、内部を強度に富む有芯構造の周辺部分を増やすこ
とができ、工具強度を向上でき、全体として高性能な工
具となる。ただし、芯部を余り多くすると表面部の強度
が低下してしまう。
【0007】本発明の合金は、所望の原料を湿式混合
し、型押し成形し、真空から、窒素雰囲気中で1400
〜1700℃程度で焼結後、脱炭脱窒素雰囲気中で徐冷
することによって調製することができる。
【0008】以下、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明の限定を意図するものではない。
【実施例】
(実施例1)平均粒径2μmで有芯構造の外郭部分が反
射電子顕微鏡像で真っ白に見え、芯部分が真っ黒に見え
る(Ti0.85Ta0.05Nb0.040.06)(C
0.550.45)粉末と、同0.7μmのWC粉末と、同
1.5μmのNi粉末とCo粉末をそれぞれ45重量
%、40重量%、7重量%、8重量%を湿式混合後、型
押し成形し、10-2Torrの真空中で1200℃で脱
ガス後、窒素ガス分圧20から50Torrで1490
℃にて1時間焼結後、真空中で2.5℃/分で冷却し、
試料1を調製した。この試料1の表面ラッピング面での
X線のCu−Kα線B1構造の(220)面からの回折
曲線から求めた強度比IH が0.1、表面から1mm内
部での強度比IN が0.18で、IH /IN =0.56
であった(図1参照)。試料1と同一合金組成となるよ
うにTiCN35重量%、TaC4重量%、NbC2重
量%、WC44重量%、Ni7重量%、Co8重量%配
合し試料1と同一条件で焼結し試料2を調製し、また、
TiCN46重量%、TaC8重量%、Mo2 C8重量
%、WC20重量%、Ni6重量%、Co12重量%配
合し試料1と同一条件で焼結し試料3を調製し、試料
1、試料2と同一の型押し成形体をそれぞれ窒素分圧5
Torrで1430℃で焼結し、CO分圧200Tor
rで冷却し、それぞれ試料4、試料5を調製した。
【0009】また、平均粒径2μmの(Ti0.87Nb
0.070.06)(C0.5 0.5 )粉末と、同1.5μmの
Ni粉末とCo粉末をそれぞれ85重量%、7重量%、
8重量%を湿式混合後、型押し成形し、10-2Torr
の真空中で1200℃で脱ガス後、窒素ガス分圧15T
orrで1480℃にて1時間焼結後、真空(10-5
orr)中で超徐冷(0.5〜5℃/分)して試料6を
調製し、同じくCO2 5Torr中で徐冷(5〜10℃
/分)して試料7を調製し、N2 中で急冷(100To
rr、10〜50℃/分)して試料8を調製した。Ti
CN35重量%、NbC6重量%、WC44重量%、N
i8重量%、Co7重量%配合したものを、試料6、
7、8と同一条件で焼結してそれぞれ試料9、10、1
1を調製した。また、TiCN56重量%、NbC8重
量%、Mo2C8重量%、WC10重量%、Ni10重
量%、Co8重量%配合したものを、試料1、4と同一
条件で焼結してそれぞれ試料12、13を調製し、それ
ぞれのIH /IN を求め、焼結肌で工具形状CNMG4
32を作成して下記耐摩耗性評価と耐熱衝撃性評価の切
削テストに付して、得られた結果を表1及び図2に示
す。試料2、9、10、11には合金組織の内部にWC
が析出していた。
【0010】耐摩耗切削テスト 工具形状 SNMG432 被削材 SCM435(HB =240)丸棒 切削速度 200m/分 送り 0.3mm/rev. 切込み 1.5mm 切削油 水溶性 切削時間 10分 判定 逃げ面摩耗幅VB (mm) 耐熱衝撃性切削テスト 被削材 SCM435(HB =220)丸棒 切削速度 250m/分 送り 0.23mm/rev. 切込み 2.0→0.2mmに変動 切削油 水溶性 切削時間 15分 判定 20切刃中の欠損切刃数 (個)
【0011】
【表1】
【0012】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、切削工具
として特に熱衝撃の厳しい条件での切削、例えばフライ
ス切削や角材の旋盤による切削加工、また、切込みの大
きく変動する湿式での倣い切削加工など、従来は高価な
被覆超硬合金工具でした使用じできなかった加工領域に
対し、コーティングなしで極めて信頼性が高い窒素含有
焼結硬質合金を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例の中の試料1の、(a)表面部、
(b)内部のX線Cu−Kα線の回折曲線である。
【図2】図2は実施例の中の試料2の、(a)表面部、
(b)内部のX線Cu−Kα線の回折曲線である。
【図3】図3は有芯二重構造をもつ窒素含有焼結硬質合
金のX線のCu−Kα線の典型的な従来サーメットであ
るB1構造(220)面からの回折曲線である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B23B 27/14 B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Tiと、周期律表の4a、5a、6a族
    から選ばれたTiを除く少なくとも1種の遷移金属の炭
    化物、窒化物、炭窒化物あるいはこれらの複合炭窒化物
    の少なくとも1種以上からなる硬質相が75〜95重量
    %で、Ni及びCo並びに不可避不純物を含む結合相が
    5〜25重量%であり、X線回折測定でB1構造のピー
    クが2種類検出される窒素含有焼結硬質合金において、
    X線回折測定における2つのB1構造の同一回折面から
    のピークにおいて、 回折角の高角側に検出される強度の小さいピークの強度
    をIS 、回折角の低角側に検出される強度の大きいピー
    クの強度をIL とし、合金表面部でのIS /I L で表さ
    れるピーク強度比をIH 、合金の1mm以上内部でのI
    S /IL で表されるピーク強度比をIN としたときのI
    H /IN が、0.5以上3.0以下である事を特徴とす
    る窒素含有焼結硬質合金。
JP6324603A 1994-12-27 1994-12-27 窒素含有焼結硬質合金 Expired - Lifetime JP2737677B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213599A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Kyocera Corp TiCN基サーメットおよびその製造方法
JP2007231421A (ja) * 2007-02-23 2007-09-13 Kyocera Corp TiCN基サーメット
JP2009019276A (ja) * 2008-08-25 2009-01-29 Kyocera Corp TiCN基サーメット
JP2010528186A (ja) * 2007-05-21 2010-08-19 ケンナメタル インコーポレイテッド 超低熱伝導性を備える超硬合金

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JP2007231421A (ja) * 2007-02-23 2007-09-13 Kyocera Corp TiCN基サーメット
JP2010528186A (ja) * 2007-05-21 2010-08-19 ケンナメタル インコーポレイテッド 超低熱伝導性を備える超硬合金
JP2009019276A (ja) * 2008-08-25 2009-01-29 Kyocera Corp TiCN基サーメット

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