JP2003138302A

JP2003138302A - 焼結部材及び切削工具

Info

Publication number: JP2003138302A
Application number: JP2001335693A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Komura; 篤史小村
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】耐磨耗性が大きく、長寿命であ
り、また低コストで製造することのできる焼結部材及び
切削工具を提供すること。【解決手段】断面組織において、小さくとも
１．５のアスペクト比を有する硬質粒子２の占める面積
が、その断面に含有される全硬質粒子の占める面積の５
０％以上であり、且つ小さくとも１．５のアスペクト比
を有する硬質粒子のうちの５０％以上が、その長軸が表
面に直交する方向に対して±３０°以内の角度をなすよ
うに配向した粒子配向表面層５を有することを特徴とす
る焼結部材１及びこれを使用した切削工具。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、焼結部材及び切
削工具に関し、さらに詳しくは、耐磨耗性能が大きく、
低コストで製造することのできる焼結部材及びこの焼結
部材を使用した切削工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】切削工具等のように材料を加工する部
材、又は他の部材と摺動運動をする部材等においては、
その耐磨耗性を増大させることが性能の向上及び長寿命
化にとって重要である。

【０００３】このような耐磨耗性が要求される部材とし
ては、サーメット製又は超硬合金製等の焼結部材が使用
されることが多い。これらの焼結部材に対しては、その
耐磨耗性等を向上させることを目的として、従来様々な
改良がなされている。

【０００４】特開平６−８１０７１号公報には、サーメ
ットの炭窒化チタン硬質相の形状に関する技術が開示さ
れている。同公報によると、このサーメットにおいて
は、硬質分散層を形成しているＴｉＣＮ粒の５０％以上
をアスペクト比１．４以下とすることにより、耐摩耗性
を維持したまま高靱性化が図られる、とされている。

【０００５】また特開平１１−１３１１７０号公報で
は、炭窒化チタン系相粒子のアスペクト比を１．５以上
とすることによりサーメットの耐摩耗性を維持したまま
耐熱クラッチ性の改善を行うことができると主張する発
明が開示されている。

【０００６】上記とは別の技術として、耐摩耗性能の向
上を図るために、硬質層を硬質材料でコーティングする
方法が公知となっている。

【０００７】しかしながら、高速及び高精度化が要求さ
れる近年の切削加工等においては、さらなる耐摩耗性及
び切削性等の性能の向上が求められている。このため前
記のような硬質粒子の形状を制御しただけの方法では、
このような性能の向上に対する要求を満足させることが
できなくなってきた。また前記の硬質層をコーティング
する方法では、耐摩耗性能を向上させることはできる
が、コーティング工程が必要になるので、製造工程が増
えて、コストが高くなる欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記従来
技術の有する欠点を解消することを目的とする。すなわ
ちこの発明は、耐磨耗性が大きく、長寿命であり、また
低コストで製造することのできる焼結部材及び切削工具
を提供することを目的とする。この発明の他の目的は、
従来技術におけるようにコーティングを特にしなくても
耐摩耗性に優れた焼結部材及び切削工具を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のこの発明は、表面層断面組織において、小さくとも
１．５のアスペクト比を有する硬質粒子の占める面積
が、その表面層断面に含有される全硬質粒子の占める面
積の５０％以上であり、且つ小さくとも１．５のアスペ
クト比を有する硬質粒子のうちの５０％以上が、その長
軸が表面に直交する方向に対して±３０°以内の角度を
なすように配向した粒子配向表面層を有することを特徴
とする焼結部材であり、前記焼結部材の好適な態様とし
て、前記粒子配向表面層は、その厚みが小さくとも２μ
ｍであり、前記焼結部材は、サーメット又は超硬合金に
より形成されていおり、前記焼結部材は、インサート又
はエンジン部品であり、前記焼結部材は、インサートで
あって、前記粒子配向表面層の表面がその逃げ面を形成
する。

【００１０】また他の発明は、前記インサートとその焼
結部材を装着可能とする工具本体部とを有して成ること
を特徴とする切削工具である。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明に係る焼結部材を、図１
を用いて説明する。図１は、この発明に係る焼結部材の
一具体例である焼結部材１の一部の表面層断面組織を模
擬的に示した概略説明図である。

【００１２】焼結部材１は、その表面部の硬質相組織を
制御することにより耐摩耗性能の更なる向上を実現した
部材である。磨耗には、硬質粒子の摩滅による磨耗と、
粒子の脱粒による磨耗とがある。焼結部材１は、粒子の
脱粒、つまり粒子が部材表面から離脱することによる磨
耗を抑制することにより耐摩耗性能が大きい。

【００１３】焼結部材１は、サーメット等により形成さ
れることができる。このサーメットは、結合相と炭窒化
金属相を主体とする硬質相とにより組織が主に形成され
ている。前記結合相を形成する物質としては、例えばＮ
ｉ及びＣｏを挙げることができる。前記炭窒化金属相を
形成する金属としては、例えばＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷを挙げることができる。
前記炭窒化金属としては、ＴｉＣ及びＴｉＮが、耐磨耗
性、耐溶着性、耐酸化性、耐塑性変形性及び耐熱性が高
い点で特に好適である。前記サーメットとしては、例え
ばＴｉＣ−Ｎｉ−Ｍｏ(Ｍｏ_２Ｃ)系サーメット、及びＴ
ｉＣ−ＴｉＮ−Ｎｉ−Ｍｏ(Ｍｏ_２Ｃ)系サーメット等の
チタン系サーメット、並びにＣｒ_３Ｃ_２−Ｎｉ系サーメ
ットを挙げることができる。これらの中でもチタン系サ
ーメットが好ましく、特にＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｎｉ−Ｍｏ
(Ｍｏ_２Ｃ)系サーメットが好適である。このチタン系サ
ーメット例えばＴｉＣ−ＴｉＮ−Ｎｉ−Ｍｏ(Ｍｏ_２Ｃ)
系サーメットは、ＷＣ及びＣｏを含有していても良い。
このようなチタン系サーメット例えばＴｉＣ−ＴｉＮ−
Ｎｉ−Ｍｏ(Ｍｏ_２Ｃ)系サーメットは、ＴｉＣ基の持つ
耐摩耗性、耐溶着性を活かした上で、更に耐酸化性、耐
組成変形性、耐熱性が向上されている。

【００１４】前記硬質相は、多数の硬質粒子から形成さ
れている。図１に示されるように、前記サーメットの組
織つまり焼結部材１の組織においては、多数の硬質粒子
２が集合して硬質相３が形成され、硬質粒子２相互間に
結合相４が存在している。

【００１５】前記硬質粒子は、様々な形状を取り得る。
それぞれの前記硬質粒子に対しては、その最大径及び最
小径からアスペクト比を決定することができる。例えば
表面層断面に現れる形状が図２に示したような形状であ
る硬質粒子については、その硬質粒子の外形線に対し
て、その外形線に接しかつその硬質粒子を横切らないよ
うに引いた２本の平行線間の距離の最大値を最大径Ｄma
xとし、その最小値を最小径Ｄminとして、Ｄmax／Ｄmin
をアスペクト比とする。

【００１６】焼結部材１は、図１に示したように、粒子
配向表面層５及び本体部６を有して成る。粒子配向表面
層５は、焼結部材１の高耐摩耗性を実現させる部分であ
る。粒子配向表面層５は、その表面層断面組織におい
て、小さくとも１．５のアスペクト比を有する硬質粒子
の占める面積が、その表面層断面に含有される全硬質粒
子の占める面積の５０％以上である部分である。

【００１７】つまり粒子配向表面層５は、図１に示され
たその表面層断面の組織に現れる小さくとも１．５のア
スペクト比を有する硬質粒子である長硬質粒子７を有す
る。その粒子配向表面層５の断面に現れる長硬質粒子７
の総面積は、その表面層断面に現れる全硬質粒子の面
積、すなわち長硬質粒子７の総面積と１．５未満のアス
ペクト比を有する硬質粒子である短硬質粒子８の総面積
との合計の５０％以上である。

【００１８】また粒子配向表面層５は、その表面層断面
組織において、小さくとも１．５のアスペクト比を有す
る硬質粒子のうちの５０％以上が、その長軸が表面に直
交する方向に対して±３０°以内の角度をなすように配
向した部分である。

【００１９】つまり図１に示された粒子配向表面層５の
断面において、その表面層断面に現れる長硬質粒子７の
総数の５０％以上の個数の長硬質粒子７は、図３に示し
たように、その長軸１１の、焼結部材１の表面９に直交
する方向を示す仮想的な線１０に対してなす角度が±３
０°以内である。ここで「長軸」とは、図２においてＤ
maxを与える２本の平行線に直交する直線のうち、その
硬質粒子を通過する長さが最も大きい直線をいう。

【００２０】焼結部材１において、長硬質粒子が小さく
とも１．５のアスペクト比を有すると、このような長尺
の硬質粒子は、結合相４及び他の硬質粒子間に保持され
る表面積が大きいので、脱粒しにくいからであり、アス
ペクト比が１．５未満である短尺の硬質粒子は、前記表
面積が小さく、その脱粒の防止を図ることが困難だから
である。

【００２１】焼結部材１で、粒子配向表面層５の断面に
おいて長硬質粒子７の占める面積の、全表面層硬質粒子
の占める面積に対する割合が５０％以上であることを要
するのは、前記割合が５０％未満では、所望の前記脱粒
抑制の効果が小さいからである。粒子配向表面層５の断
面において前記長硬質粒子の占める面積の、全表面層硬
質粒子の占める面積に対する割合として特に好ましいの
は、５５〜７０％である。

【００２２】焼結部材１において、長軸が表面９に直交
する方向に対して±３０°以内の角度をなすように、小
さくとも１．５のアスペクト比を有する長硬質粒子７が
配向していると、このような長硬質粒子７が、結合相４
及び他の硬質粒子間に深く埋め込まれるので、脱粒しに
くくなる。また、このような長硬質粒子７が粒子配向表
面層５から脱粒するには、その長硬質粒子７に対して、
表面９に対し直角に近い角度で上方に力が作用する必要
があるが、磨耗が生ずるときにはこのような方向に作用
する力は通常小さいので、このような長硬質粒子７は脱
粒しにくくなる。前記角度が±３０°を越えると、前記
効果が減少し、硬質粒子の脱粒が容易になる。

【００２３】焼結部材１において、粒子配向表面層５に
含有される長硬質粒子７のうちの５０％以上が、その長
軸が、表面９に直交する方向に対して±３０°以内の角
度をなすように配向していることを要するのは、そのよ
うに配向した前記長硬質粒子が５０％未満では、所望の
前記脱粒抑制の効果が得られないからである。

【００２４】硬質粒子２のアスペクト比、粒子配向表面
層５の断面において長硬質粒子７の占める面積の、全表
面層硬質粒子の占める面積に対する割合、表面９に直交
する方向に対して長硬質粒子７の長軸がなす角度、及び
前記のように配向した長硬質粒子７の割合は、粒子配向
表面層５の断面の電子顕微鏡撮影により得られるところ
の、例えば図１２に示されるような組織画像から求める
ことができる。

【００２５】粒子配向表面層５の厚みとしては、粒子配
向表面層５が前記条件を満たす限り特に制限はないが、
少なくとも２μｍであることが好ましく、さらに好まし
くは３〜６μｍである。前記厚みが２μｍ未満である
と、粒子配向表面層５に含有される前記条件を満たす長
硬質粒子が少なく、充分な前記脱粒抑制の効果が得られ
ない場合がある。粒子配向表面層５の厚みは一様である
必要はなく、上述の条件が満たされる限り、部位により
異なっていてもよい。

【００２６】焼結部材１は、粒子配向表面層５を有する
が、その表面層のすべてが粒子配向表面層５である必要
はなく、その表面層の所定部分が粒子配向表面層５であ
ればよい。また、焼結部材１において耐摩耗性が要求さ
れる表面が粒子配向表面層となっていればよい。

【００２７】本体部６は、粒子配向表面層５を保持する
部分であり、焼結部材１全体の強度を保証する部分であ
る。また、本体部６は、焼結部材１において粒子配向表
面層５以外の部分でもある。したがって焼結部材１にお
いて粒子配向表面層５以外の表面層がある場合には、そ
の粒子配向表面層５以外の表面層は本体部６の一部であ
る。

【００２８】本体部６の組織については、本体部６がサ
ーメットとしての通常の性質を有していれば特に制限は
ない。本体部６の組織においては、例えば前記長硬質粒
子と短硬質粒子との存在比、及び前記長硬質粒子の長軸
の向きについては任意である。

【００２９】焼結部材１の大きさ及び形状については、
焼結部材１の機能を確保することができる限り特に制限
はなく、焼結部材１の種類及び使用目的等に応じて適宜
決定することができる。

【００３０】焼結部材１は、サーメットにより形成され
ているが、この発明に係る焼結部材は、サーメット以外
の焼結材料、例えば超硬合金により形成されていてもよ
い。この発明に係る焼結部材に超硬合金を使用する場合
には、結合相を形成する物質として、例えばＦｅ、Ｃｏ
及びＮｉを挙げることができ、炭化金属相を形成する金
属としては、例えばＷ、Ｔｉ、Ｔａ及びＮｂを挙げるこ
とができる。前記炭化金属としては、ＷＣが、硬さが大
きく、強じん性である点で特に好適である。前記超硬合
金としては、例えばＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ
系、ＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系及びＷＣ−ＴｉＣ−Ｔａ(Ｎ
ｂ)Ｃ−Ｃｏ系を挙げることができる。

【００３１】焼結部材１は、次のように作用する。焼結
部材１は、粒子配向表面層５において耐磨耗性が大きい
ので、粒子配向表面層５の表面において他の部材と接触
するように使用される。例えば焼結部材１が切削部材で
あれば、その逃げ面が粒子配向表面層５の表面で形成さ
れるように使用され、焼結部材１が軸受けであれば、摺
動部材が摺動する面が粒子配向表面層５の表面で形成さ
れるように使用される。

【００３２】焼結部材１がその粒子配向表面層５の表面
において他の部材と接触した状態で、焼結部材１とその
他の部材とが相互に摺動し合うと、粒子配向表面層５の
表面はその部材から摩擦力をうける。

【００３３】粒子配向表面層５は、その表面層断面組織
において、長硬質粒子７の占める面積が、その表面層断
面に含有される全表面層硬質粒子の占める面積の５０％
以上である。つまり粒子配向表面層５を形成する硬質粒
子の中には、小さくとも１．５のアスペクト比を有する
長尺の硬質粒子が高割合で存在する。このような長尺の
硬質粒子は、短尺の硬質粒子に比較して、結合相４及び
他の硬質粒子間に保持される表面積が大きいので、粒子
配向表面層５から離脱しにくい。したがって焼結部材１
においては、前述のように他の部材との間で相互の摺動
が起きても、粒子配向表面層５からの長硬質粒子７の離
脱が生じにくいので、硬質粒子の脱粒による磨耗が小さ
い。

【００３４】粒子配向表面層５は、その表面層断面組織
において、長硬質粒子７のうちの５０％以上が、その長
軸が表面に直交する方向に対して±３０°以内の角度を
なすように配向している。つまり粒子配向表面層５に含
有される長硬質粒子７の約半数以上は、その長軸が粒子
配向表面層５の表面９に対して直角に近い角度を有する
ように存在しているので、その長硬質粒子７における表
面９から遠い部分は、粒子配向表面層５の深部にまで達
している。したがって焼結部材１においては、前述のよ
うに他の部材との間で相互の摺動が起きても、粒子配向
表面層５からの長硬質粒子７の離脱が生じにくいので、
硬質粒子の脱粒による磨耗が小さい。

【００３５】また、長軸が粒子配向表面層５の表面９に
対して直角に近い角度を有するように存在している長硬
質粒子７が粒子配向表面層５から脱粒するには、その長
硬質粒子７に対して、表面９に対し直角に近い角度で上
方に力が作用する必要がある。焼結部材１と他の部材と
の摺動により焼結部材１に磨耗が生ずるときには、焼結
部材１に含有される硬質粒子に対して、そのような方向
に作用する力は通常小さいので、長硬質粒子７は、焼結
部材１の表面９に対して直角に近い角度で焼結部材１中
に存在しているほど、その表面から離脱しにくい。した
がって焼結部材１においては、前述のように他の部材と
の間で相互の摺動が起きても、粒子配向表面層５からの
長硬質粒子７の離脱が生じにくいので、硬質粒子の脱粒
による磨耗が小さい。

【００３６】以上のように焼結部材１は、硬質粒子の脱
粒に基づく磨耗が小さいので、耐磨耗性が大きい。

【００３７】焼結部材１は、サーメットの公知の製造方
法において、焼成温度、冷却速度並びに製造雰囲気中に
含まれる気体の種類及びその圧力等を適宜設定すること
によって製造することができる。

【００３８】焼結部材１を形成するための原料として
は、サーメット及び超硬合金を形成するのに使用される
通常の原料を採用することができる。通常の場合、この
焼結部材は、原料粉末を焼結することにより得ることが
できる。原料粉末としては、サーメット及び超硬合金を
形成するための通常の原料が使用される。前記焼成温度
は、例えば１４００〜１６５０℃とすることができ、好
ましくは１５００〜１６００℃である。

【００３９】前記冷却速度は、例えば−２．５〜−０．
５℃／minとすることができ、好ましくは−２〜−１℃
／minである。

【００４０】前記製造雰囲気中に含まれる気体の種類と
しては、例えば窒素及びアルゴンを挙げることができ、
好ましいのは窒素である。

【００４１】前記気体の圧力は、例えば１．０〜６．０
ｋＰaとすることができ、好ましくは１．５〜４ｋＰaで
ある。この発明に係る焼結部材の表面に存在する特異な
粒子配向表面層は、原料粒子がほぼ球状の粒子であって
も上記焼結条件下に焼結及び冷却を行うことにより焼結
部材における表面近くの球状の粒子が一方向に成長し、
その結果として形成されるものと、考えられる。

【００４２】この発明に係る焼結部材は、土木建設機
械、鉄道車両、自動車、航空機、船舶、工作機械等の耐
磨耗性が要求される用途に幅広く使用することができ
る。そのような用途としては、例えばインサート、切削
工具、エンジン部品例えばシリンダー及びピストン等を
挙げることができる。

【００４３】この発明に係る焼結部材であるインサート
は、目的に応じて種々の形状に成形することが可能であ
る。図４に、この発明に係る焼結部材であるインサート
の一具体例であるインサート１２を示す。

【００４４】図４に示されたインサート１２は、その形
状が直方体である。その一頂点がコーナー１３である。
コーナー１３を形成する３辺のうち、最も長い辺１４が
切れ刃１７であり、２番目に長い辺１５が切れ刃１８を
形成している。前記直方体が有する面のうち、辺１４及
び辺１５を２辺として有する面がすくい面１９であり、
辺１４及び前記３辺の中で最も短い辺１６を２辺として
有する面が逃げ面２０であり、辺１５及び辺１６を２辺
として有する面が逃げ面２１である。

【００４５】インサート１２においては、逃げ面２０及
び逃げ面２１が前記粒子配向表面層の表面により形成さ
れている。

【００４６】インサート１２の使用方法は、通常のイン
サートと同様である。インサート１２は、従来のインサ
ートと同様にして製造することができる。インサート
は、その逃げ面が切削時に被削材により強い力を受けて
磨耗する。インサート１２においては、逃げ面２０及び
逃げ面２１が前記粒子配向表面層の表面により形成され
ているので、焼結部材１の作用における説明で示したよ
うに、被削材から強い力を受けても、磨耗が小さい。こ
のためインサート１２は長寿命である。

【００４７】この発明に係る焼結部材は、それ自体で切
削工具とすることもできるが、この焼結部材をインサー
トとすることもできる。このインサートを工具本体部に
装着することによって切削工具を製造することができ
る。前記切削工具としては、例えばバイト、ドリル、フ
ライス及びブローチを挙げることができる。この発明に
係るインサートは、従来のインサートと同様にして工具
本体部に装着することができる。

【００４８】図５に前記切削工具の例を示した。図５
は、バイト２２の斜視図である。バイト２２は、この発
明に係るインサート２３と工具本体部であるホルダ２４
とを有して成る。

【００４９】上記切削工具の例において使用されるこの
発明に係るインサートにおいては、逃げ面となる面が前
記粒子配向表面層の表面によって形成されている。上記
切削工具の作用は、前記焼結部材１及びインサート１２
において示した作用と同様である。

【００５０】

【実施例】以下、この発明に係る焼結部材を実施例によ
り具体的に説明する。

【００５１】（１）焼結体の作成表１に示された配合組成に従って、平均粒径：１μｍの
炭化チタン粉末及び窒化チタン粉末（炭化チタン／窒化
チタン＝１／１（重量比））、平均粒径１．５μｍの炭
化タングステン粉末、平均粒径３μｍの炭化モリブデン
（Ｍｏ_２Ｃ）粉末、平均粒径１μｍの炭化ニオブ粉末、
平均粒径３μｍのＮｉ粉末、並びに平均粒径３μｍのＣ
ｏ粉末を配合し、又は前記炭化チタン粉末及び窒化チタ
ン粉末、前記炭化タングステン粉末、前記炭化ニオブ粉
末、前記Ｎｉ粉末、前記Ｃｏ粉末並びに平均粒径１．５
μｍの炭化タンタル粉末を配合して、アセトンを溶媒と
してボールミルにより１８時間混合した。混合後の粉末
は乾燥後、マイクロワックス系バインダーを添加して混
練した。次いで、その混練物を２００ＭＰａの圧力でプ
レス成形して所定の形状に成形した後、脱ワックスを行
った。

【００５２】得られた成形体を、窒素雰囲気中で１４５
０〜１６５０℃にて６０分間保持することにより焼成し
た。その後（最高キープ温度−１００）℃まで表１に示
された冷却速度及び窒素圧にて冷却した。以上によりサ
ーメット製の焼結体Ａ〜Ｈが得られた。

【００５３】（２）電子顕微鏡による断面観察焼結体Ａ〜Ｈを切断し、その断面を鏡面研磨した後、走
査型電子顕微鏡によりその断面の組織写真を得た。この
組織写真から、表面層に含まれる硬質相全体の面積に対
する、その表面層に存在するアスペクト比が１．５以上
である硬質粒子の面積の割合を測定し、その値を長硬質
粒子存在割合とした。

【００５４】またこの組織写真から、その表面層に存在
するアスペクト比が１．５以上である硬質粒子の総数に
対する、表面に直交する方向に対して長軸が±３０°以
内の角度をなすように配向した前記硬質粒子の個数を測
定し、この値を配向硬質粒子割合とした。

【００５５】以上の測定から得られた結果を表２に示し
た。表２に示された長硬質粒子存在割合及び配向硬質粒
子割合から、焼結体Ａ、Ｂ及びＧは、前記粒子配向表面
層を有しており、焼結体Ｃ〜Ｆ及びＨは、前記粒子配向
表面層を有していないことが確認された。また焼結体Ｅ
について、前記組織写真から、表面層に含まれる硬質相
全体の面積に対する、その表面層に存在するアスペクト
比が１．４以上である硬質粒子の面積の割合を測定し、
その値を1.4-長硬質粒子存在割合とした。焼結体Ｅにつ
いて、前記組織写真から、その表面層に存在するアスペ
クト比が１．４以上である硬質粒子の総数に対する、表
面に直交する方向に対して長軸が±３０°以内の角度を
なすように配向した前記硬質粒子の個数を測定し、この
値を1.4-配向硬質粒子割合とした。これらの結果も併せ
て表２に示した。

【００５６】（３）切削試験焼結体Ａ〜Ｆを研磨加工して、ｌＳＯ規格でＳＮＭＮ１
２０３０８として規定された形状を有する切削工具を作
成した。焼結体Ｇ及びＨを研磨加工して、ｌＳＯ規格で
ＳＮＧＮ１２０３０８として規定された形状を有する切
削工具を作成した。これらの切削工具の形状を図６〜図
８に示した。図６は、切削工具２８の斜視図である。図
７は、切削工具２８の側面部分断面模式図である。図８
は、図６において点線で囲んだ部分の部分拡大斜視図で
ある。切削工具２８は、厚さ約３．１８mm、一辺が約１
２．７mmの略正方形断面の偏平角柱形状を有し、そのコ
ーナー部２９に施されたアールの大きさは約０．８mmで
ある。エッジ部３０に施された面取り部（チャンファ）
は、図７に示されるように、主面３１側の幅ｔが約０．
１mm、主面３１に対する傾斜角度θが約２５°となるよ
うに形成した。

【００５７】焼結体Ａ、Ｂ及びＧから、この発明に係る
切削工具が得られ、焼結体Ｃ〜Ｆ及びＨから、この発明
に係る切削工具でない切削工具が得られた。焼結体Ａ、
Ｂ及びＧにおいては、逃げ面が前記粒子配向表面層の表
面により形成されるように切削工具を作成した。

【００５８】これらの切削工具を用いて切削試験を実施
した。図９に示す形状の棒状の被削材３５を軸線周りに
回転させ、その外周面に対し切削工具２８を、図１０に
示すように当接させ、主面３１の一方をすくい面、側面
３２を逃げ面として用いることにより、焼結体Ａ〜Ｆか
ら得られた切削工具については下記切削条件１にて、焼
結体Ｇ〜Ｈから得られた切削工具については下記切削条
件２にて被削材の外周面を湿式で連続切削した。図１０
において、３３は横逃げ面、３４は前逃げ面を示す。

【００５９】（切削条件１）被削材；ＳＮＣＭ４３９Ｈ切削速度；２５０ｍ／ｍｉｎ切込み；１．５ｍｍ送り；０．１５ｍｍ／ｒｅｖ切削時間；８ｍｉｎ切削方式；湿式工具形状；ＳＮＭＮ１２０３０８（チャンファー；
０．１×２５°）（切削条件２）被削材；ＳＮＣＭ４３９Ｈ切削速度；１８０ｍ／ｍｉｎ切込み；１．５ｍｍ送り；０．２ｍｍ／ｒｅｖ切削時間；８ｍｉｎ切削方式；湿式工具形状；ＳＮＭＮ１２０３０８（チャンファー；
０．１×２５°）切削終了後、工具の刃先の逃げ面摩耗量Ｖｎ（横逃げ
面３３側の旋削方向の摩耗高さ：図１１参照）を測定し
た。その結果を表２に示した。

【００６０】

【表１】

【００６１】

【表２】

【００６２】

【発明の効果】この発明に係る焼結部材は、粒子配向表
面層を有するので、硬質粒子の脱粒が抑制され、耐磨耗
性が大きい。この焼結部材をインサート又は切削工具に
用いれば、低炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等広範囲の
被削材に対して、優れた耐摩耗性が発揮される。

【００６３】この発明に係る焼結部材は、その製造過程
においてコーティング工程を必要としないので、製造工
程数が少なく、低コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、焼結部材１の一部の表面層断面組織を
示した概略説明図である。

【図２】図２は、アスペクト比を求めるための粒子の最
大径及び最小径を定義するための説明図である。

【図３】図３は、長硬質粒子７の長軸１１の、焼結部材
１の表面９に直交する方向を示す線１０に対してなす角
度を示す説明図である。

【図４】図４は、インサート１２の斜視図である。

【図５】図５は、バイト２２の斜視図である。

【図６】図６は、切削工具２８の斜視図である。

【図７】図７は、切削工具２８の側面部分断面模式図で
ある。

【図８】図８は、切削工具２８の部分拡大斜視図であ
る。

【図９】図９は、切削試験の概要を示す説明図である。

【図１０】図１０は、切削試験の概要を示す説明図であ
る。

【図１１】図１１は、逃げ面摩耗量の求め方を示す説明
図である。

【図１２】図１２は、粒子配向表面層を有する焼結部材
の表面層断面を示す、図面代用写真である電子顕微鏡写
真である。

【符号の説明】

１・・焼結部材、２・・硬質粒子、３・・硬質相、４・
・結合相、５・・粒子配向表面層、６・・本体部、７・
・長粒子配向表面層、８・・短粒子配向表面層、９・・
表面、１０・・線、１１・・長軸、１２・・インサー
ト、１３・・コーナー、１４・・辺、１５・・辺、１６
・・辺、１７・・切れ刃、１８・・切れ刃、１９・・す
くい面、２０・・逃げ面、２１・・逃げ面、２２・・バ
イト、２３・・インサート、２４・・ホルダ、２８・・
切削工具、２９・・コーナー部、３０・・エッジ部、３
１・・主面、３２・・側面、３３・・横逃げ面、３４・
・前逃げ面、３５・・被削材、Ｄmax・・最大径、Ｄmin
・・最小径、ｔ・・幅、θ・・傾斜角度、Ｖｎ・・逃げ
面摩耗量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面層断面組織において、小さくとも
１．５のアスペクト比を有する硬質粒子の占める面積
が、その表面層断面に含有される全硬質粒子の占める面
積の５０％以上であり、且つ小さくとも１．５のアスペ
クト比を有する硬質粒子のうちの５０％以上が、その長
軸が表面に直交する方向に対して±３０°以内の角度を
なすように配向した粒子配向表面層を有することを特徴
とする焼結部材。
【請求項２】前記粒子配向表面層は、その厚みが小さ
くとも２μｍである請求項１に記載の焼結部材。
【請求項３】サーメット又は超硬合金により形成され
ている請求項１又は２に記載の焼結部材。
【請求項４】インサート又はエンジン部品である請求
項１〜３のいずれか１項に記載の焼結部材。
【請求項５】インサートであって、前記粒子配向表面
層の表面がその逃げ面を形成する請求項１〜４のいずれ
か１項に記載の焼結部材。
【請求項６】請求項５に記載の焼結部材とその焼結部
材を装着可能とする工具本体部とを有して成ることを特
徴とする切削工具。