JP2801484B2 - Cemented carbide for cutting tools - Google Patents
Cemented carbide for cutting toolsInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高強度，高靭性を有
し、特にステンレス等の難削材の切削に適する切削工具
用超硬合金に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cemented carbide having a high strength and a high toughness and particularly suitable for cutting difficult-to-cut materials such as stainless steel.
【０００２】[0002]
【従来技術】従来から、金属の切削加工に広く用いられ
ている超硬合金は、炭化タングステンを主体とする硬質
相と、コバルト等の鉄族金属の結合相からなるＷＣ−Ｃ
ｏ系合金、もしくは上記ＷＣ−Ｃｏ系に周期律表第４
ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化物，炭窒化物等を
添加した系が知られている。これらの超硬合金は、切削
工具として、主に鋳鉄や炭素鋼等の切削に適用されてい
るが、最近ではステンレスの切削への適用も進められて
いる。このステンレスは、耐食性，耐銹性，耐酸化性，
耐熱性に優れるといった特性を有するため、最近幅広い
分野で応用され、加工量も年々増加している。また、加
工硬化の発生，低熱伝導率，工具材料との親和性が高い
という性質を持つために難削性の金属材料の代表と言わ
れており、切削加工、特にフライス加工の分野では問題
が多いのが現状である。2. Description of the Related Art Conventionally, a cemented carbide widely used for metal cutting is a WC-C alloy comprising a hard phase mainly composed of tungsten carbide and a binder phase of an iron group metal such as cobalt.
o-based alloy or the above WC-Co-based
There is known a system in which carbides, nitrides, carbonitrides, and the like of a, 5a, and 6a group metals are added. These cemented carbides are mainly used as cutting tools for cutting cast iron, carbon steel, and the like, but recently, applications to cutting stainless steel have been advanced. This stainless steel has corrosion resistance, rust resistance, oxidation resistance,
Due to its properties such as excellent heat resistance, it has recently been applied in a wide range of fields and the amount of processing has been increasing year by year. In addition, it is said to be a representative of difficult-to-cut metal materials because it has the properties of work hardening, low thermal conductivity, and high affinity with tool materials, and there are problems in cutting, especially in the field of milling. There are many at present.
【０００３】一方、ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金において、
合金中の炭素量は、合金全体の特性を大きく左右する要
因であることから、製造上細かな制御が行われている。
一般に、この炭素量は、各金属元素の炭化物としての化
学量論組成になる量で添加されるが、その炭素量が多い
場合、合金中には遊離炭素が析出し、逆に炭素が少ない
場合には、合金中に炭素が少ないＣｏ3 Ｗ3 Ｃ，Ｃｏ6
Ｗ6 Ｃ，Ｃｏ2 Ｗ4 Ｃ，Ｃｏ3 Ｗ9 Ｃ4 （以下、コバル
トタングステン炭化物と総称する）等が析出する。通
常、合金の特性の面から、上述したような遊離炭素また
はコバルトタングステン炭化物等を含まない、いわゆる
健全組織合金が一般的に使用されている。On the other hand, in a WC-Co cemented carbide,
Since the amount of carbon in the alloy is a factor largely affecting the properties of the entire alloy, fine control is performed in manufacturing.
Generally, the amount of carbon is added in such an amount as to have a stoichiometric composition as a carbide of each metal element, but when the amount of carbon is large, free carbon is precipitated in the alloy, and when the amount of carbon is small, Include Co 3 W 3 C, Co 6
W 6 C, Co 2 W 4 C, Co 3 W 9 C 4 (hereinafter collectively referred to as cobalt tungsten carbide) and the like are precipitated. In general, from the viewpoint of the properties of the alloy, a so-called healthy structure alloy containing no free carbon or cobalt tungsten carbide as described above is generally used.
【０００４】これは、遊離炭素やコバルトタングステン
炭化物が破壊の起源となり易く、超硬合金の切削特性を
低下させると考えられてきたためである。[0004] This is because it has been considered that free carbon and cobalt tungsten carbide are likely to cause a fracture and reduce the cutting characteristics of a cemented carbide.
【０００５】これに対して、特公昭６３−２７４２１号
では、これまでの考え方に反し、Ｃｏ3 Ｗ3 Ｃの析出を
積極的に促進させた超硬合金が提案され、これによりス
テンレス等の難削性被削材の切削時の耐摩耗性が向上す
ると提案されている。On the other hand, Japanese Patent Publication No. 63-27421 proposes a cemented carbide in which the precipitation of Co 3 W 3 C is actively promoted, contrary to the conventional thinking. It has been proposed that the wear resistance of a machinable work material during cutting is improved.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、従来
の健全合金からなる超硬合金製切削工具でステンレスを
切削加工すると、切削工具の摩耗が急激に進行したり、
溶着が原因と考えられる欠損が発生して被削材の加工面
状態が悪化し、短時間の内に工具寿命となり、良好な切
削ができないという問題があった。However, when stainless steel is cut with a conventional cemented carbide cutting tool made of a healthy alloy, the wear of the cutting tool progresses rapidly,
There is a problem that a defect considered to be caused by welding occurs to deteriorate the machined surface state of the work material, the tool life is shortened in a short time, and good cutting cannot be performed.
【０００７】また、特公昭６３−２７４２１号によれ
ば、ステンレスの切削に対して機械的な強度が不充分で
あり、工具に用いた場合に切削中に欠損を生じ、早々に
工具寿命に到り、良好な切削特性を得るに至っていな
い。According to Japanese Patent Publication No. 63-27421, the mechanical strength is insufficient for stainless steel cutting, and when used for a tool, chipping occurs during the cutting and the tool life is quickly reached. And good cutting characteristics have not been obtained.
【０００８】[0008]
【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記の問
題点について検討を重ねた結果、超硬合金組織内にコバ
ルトタングステン炭化物を極微量析出させて分散するこ
とにより、優れた機械的強度を有するとともにステンレ
スの切削加工に対して優れた耐摩耗性，耐欠損性を有す
る超硬合金が得られることを知見し、本発明に至った。Means for Solving the Problems As a result of studying the above problems, the present inventor has found that a very small amount of cobalt tungsten carbide is precipitated and dispersed in the cemented carbide structure to provide excellent mechanical properties. The present inventors have found that a cemented carbide having strength and excellent wear resistance and chipping resistance to stainless steel cutting can be obtained, and the present invention has been accomplished.
【０００９】即ち、本発明の超硬合金は、硬質相成分と
して炭化タングステンを、結合相成分としてコバルトを
それぞれ含み、かつＣｏ3 Ｗ3 Ｃ，Ｃｏ6 Ｗ6 Ｃ，Ｃｏ
2 Ｗ4 ＣおよびＣｏ3 Ｗ9 Ｃ4 から選ばれる少なくとも
１種のコバルトタングステン炭化物を含有する超硬合金
であって、Ｘ線回折測定で前記コバルトタングステン炭
化物のＣｏ3 Ｗ3 Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピ
ーク、Ｃｏ6 Ｗ6 Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピ
ーク、Ｃｏ2 Ｗ4 Ｃの（３３３）と（５１１）の合成ピ
ークおよびＣｏ3 Ｗ9 Ｃ4 の（３０１）のピークのうち
の最大ピークの強度をＩ1 、ＷＣの（００１）のピーク
強度をＩ2 とした時、Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク強度
比が０より大きく、０．１５以下であることを特徴とす
るものである。また、上記の構成において、コバルトタ
ングステン炭化物は平均粒径が５μｍ以下の粒子として
存在することが望ましい。That is, the cemented carbide of the present invention contains tungsten carbide as a hard phase component, cobalt as a binder phase component, and Co 3 W 3 C, Co 6 W 6 C, Co
A cemented carbide containing at least one type of cobalt tungsten carbide selected from 2 W 4 C and Co 3 W 9 C 4 , wherein (333) of Co 3 W 3 C of the cobalt tungsten carbide by X-ray diffraction measurement And (511), Co 6 W 6 C (333) and (511), Co 2 W 4 C (333) and (511), and Co 3 W 9 C 4 ( when the maximum peak intensity of one of the peaks of 301) peak intensity of (001) of the I 1, WC was I 2, the peak intensity ratio represented by I 1 / I 2 is greater than 0, 0.15 It is characterized by the following. In the above configuration, it is preferable that the cobalt tungsten carbide exists as particles having an average particle size of 5 μm or less.
【００１０】さらに、表面に厚さ０．１〜１０μｍの硬
質層を形成するとともに、この硬質層を、周期律表第４
ａ族元素およびＡｌの炭化物，窒化物，炭窒化物，酸化
物のうち少なくとも一種からなる化合物により形成する
ことが望ましい。Further, a hard layer having a thickness of 0.1 to 10 μm is formed on the surface, and this hard layer is
It is desirable to form the layer by using a compound of at least one of carbides, nitrides, carbonitrides, and oxides of group a elements and Al.
【００１１】以下、本発明を詳述する。本発明の超硬合
金は、硬質相と結合相で構成されており、硬質相は炭化
タングステン、または炭化タングステンの５〜１５重量
％を周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化
物，炭窒化物で置換したものからなり、炭化タングステ
ン以外の成分が配合される場合、硬質相は、ＷＣ相と複
合炭化物固溶体相あるいは複合炭窒化固溶体相からな
る。また結合相は、Ｃｏ等の鉄族金属を主成分とするも
ので、Ｃｏは全量中に５〜１５重量％の割合で含有され
る。Hereinafter, the present invention will be described in detail. The cemented carbide of the present invention is composed of a hard phase and a binder phase, and the hard phase contains tungsten carbide or 5 to 15% by weight of tungsten carbide of a metal of Group 4a, 5a, or 6a of the periodic table, nitrided metal. When a component other than tungsten carbide is blended, the hard phase consists of a WC phase and a composite carbide solid solution phase or a composite carbonitriding solid solution phase. The binder phase is mainly composed of an iron group metal such as Co, and Co is contained in a total amount of 5 to 15% by weight.
【００１２】また、本発明の超硬合金によれば、上記の
硬質相，結合相以外にコバルトタングステン炭化物から
なる相が存在することを大きな特徴とするものである。
このコバルトタングステン炭化物としては、Ｃｏ3 Ｗ3
Ｃ，Ｃｏ6 Ｗ6 Ｃ，Ｃｏ2 Ｗ4 Ｃ，Ｃｏ3 Ｗ9 Ｃ4 の化
合物が知られている。これらのコバルトタングステン炭
化物のＸ線回折曲線における最大ピークは、Ｃｏ3 Ｗ3
Ｃでは（３３３）と（５１１）の合成ピーク、Ｃｏ6 Ｗ
6 Ｃでは（３３３）と（５１１）の合成ピーク、Ｃｏ2
Ｗ4 Ｃでは（３３３）と（５１１）の合成ピーク、Ｃｏ
3 Ｗ9 Ｃ4 では（３０１）であるが、本発明によれば、
これらのコバルトタングステン炭化物のピークの内、最
も強度の大きいピーク高さをＩ1 、炭化タングステンの
最大ピークであるＷＣの（００１）のピーク高さをＩ2
とした時、Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク強度比が０より
大きく、０．１５以下、望ましくは０．０１〜０．１０
であることが最も重要である。ピーク強度比を上記の範
囲に設定したのは、この強度比が０であると合金中にコ
バルトタングステン炭化物の析出がなく耐摩耗性が低下
して工具摩耗量が増加するためであり、０．１５を越え
ると過剰のコバルトタングステン炭化物の析出のため、
合金強度が低下し、工具損傷が激しくなるためである。Further, according to the cemented carbide of the present invention, it is a great feature that a phase composed of cobalt tungsten carbide exists in addition to the hard phase and the binder phase.
As the cobalt tungsten carbide, Co 3 W 3
Compounds of C, Co 6 W 6 C, Co 2 W 4 C, and Co 3 W 9 C 4 are known. The maximum peak in the X-ray diffraction curve of these cobalt tungsten carbides is Co 3 W 3
In C, the combined peak of (333) and (511), Co 6 W
At 6 C, the combined peaks of (333) and (511), Co 2
In W 4 C, the combined peaks of (333) and (511), Co
3 In W 9 C 4 , (301), but according to the present invention,
Among the peaks of these cobalt tungsten carbides, the peak height having the highest intensity is I 1 , and the peak height of (001) of WC which is the maximum peak of tungsten carbide is I 2.
, The peak intensity ratio represented by I 1 / I 2 is larger than 0 and 0.15 or less, preferably 0.01 to 0.10.
Is most important. The reason why the peak intensity ratio is set in the above range is that if the intensity ratio is 0, no cobalt tungsten carbide precipitates in the alloy, the wear resistance decreases, and the tool wear increases. Exceeding 15 causes excessive cobalt tungsten carbide to precipitate,
This is because the alloy strength decreases and tool damage becomes severe.
【００１３】なお、上記コバルトタングステン炭化物相
は、合金中に平均粒径が５μｍ以下、特に３μｍ以下の
相として存在することが望ましい。これは、平均粒径が
５μｍを越えると、コバルトタングステン炭化物が本来
脆性であるために、合金全体の強度が低下するためであ
る。最適には平均粒径２μｍ以下である。The cobalt tungsten carbide phase desirably exists in the alloy as a phase having an average particle size of 5 μm or less, particularly 3 μm or less. This is because, when the average particle size exceeds 5 μm, the strength of the entire alloy is reduced because cobalt tungsten carbide is inherently brittle. Optimally, the average particle size is 2 μm or less.
【００１４】また、本発明の超硬合金によれば、コバル
トタングステン炭化物相の生成に伴い、結合相であるＣ
ｏ中にＷが固溶するためにＣｏの格子定数が変動する
が、本発明における超硬合金のＣｏの格子定数は３．５
５〜３．５８の範囲にあることが望ましい。Further, according to the cemented carbide of the present invention, the formation of the cobalt tungsten carbide phase causes the formation of the binder phase C
Although the lattice constant of Co fluctuates due to the solid solution of W in o, the lattice constant of Co of the cemented carbide in the present invention is 3.5.
It is desirable to be in the range of 5 to 3.58.
【００１５】また、本発明によれば、上記超硬合金を母
材としてその表面に硬質相を形成し、切削特性を改善す
ることもできる。被覆される硬質層は、ＴｉＣ，Ｔｉ
Ｎ，ＴｉＣＮをはじめとする周期律表第４ａ，Ａｌの炭
化物，窒化物，炭窒化物，酸化物のうち少なくとも一種
からなり、この硬質層は０．１〜１０μｍの厚みでＣＶ
Ｄ法あるいはＰＶＤ法により形成することができるが、
特に、ＰＶＤ法により形成することが望ましい。これ
は、ＰＶＤ法における膜生成温度がＣＶＤ法に比べて低
いために、硬質層−超硬母材界面における層状のコバル
トタングステン炭化物の生成が抑制されるためである。Further, according to the present invention, a hard phase can be formed on the surface of the cemented carbide as a base material to improve the cutting characteristics. The hard layer to be coated is TiC, Ti
N, TiCN or other periodic table 4a, and at least one of Al carbides, nitrides, carbonitrides, and oxides. The hard layer has a thickness of 0.1 to 10 μm and a CV of 0.1 to 10 μm.
It can be formed by D method or PVD method,
In particular, it is desirable to form by the PVD method. This is because the formation temperature of the layered cobalt tungsten carbide at the interface between the hard layer and the super hard base material is suppressed because the film formation temperature in the PVD method is lower than that in the CVD method.
【００１６】ここで、周期律表第４ａ，Ａｌの炭化物，
窒化物，炭窒化物，酸化物で被覆したのは、これらの化
合物は母材に用いたＷＣ基超硬合金に比べ、特に耐摩耗
性がに優れ、工具寿命が向上するからである。また、硬
質層の厚みを０．１〜１０μｍの厚みとしたのは、０．
１μｍよりも薄いと、耐摩耗性被膜としての効果が期待
できず、１０μｍよりも厚いと被膜が本来有する脆性が
顕著となるため、耐欠損性が低下することに起因する工
具寿命の劣化を引き起こすからである。Here, periodic table 4a, carbides of Al,
The reason for coating with nitrides, carbonitrides, and oxides is that these compounds are particularly superior in wear resistance and tool life as compared with the WC-based cemented carbide used for the base material. The reason why the thickness of the hard layer is 0.1 to 10 μm is that the thickness of the hard layer is 0.1 to 10 μm.
When the thickness is less than 1 μm, the effect as a wear-resistant coating cannot be expected. When the thickness is more than 10 μm, the inherent brittleness of the coating becomes remarkable, and the tool life is deteriorated due to a decrease in fracture resistance. Because.
【００１７】本発明の超硬合金を製造するに当たって
は、原料粉末としてＷＣ粉末、周期律表第４ａ，５ａ，
６ａ族金属の炭化物，窒化物，炭窒化物から選ばれた１
種または２種以上の粉末、およびＣｏ粉末を前述した量
だけ秤量後、混合粉砕し、プレス成形などの公知の成形
方法により成形後、焼成する。In producing the cemented carbide of the present invention, WC powder is used as a raw material powder, and the periodic table 4a, 5a,
1 selected from carbides, nitrides and carbonitrides of Group 6a metals
The seed or two or more kinds of powders and the Co powder are weighed in the above-described amounts, mixed and pulverized, molded by a known molding method such as press molding, and then fired.
【００１８】焼成は、真空度１０-1〜１０-3Ｔｏｒｒの
真空中で１６２３〜１７７３Ｋの温度範囲で１０分〜２
時間行う。なお、本発明の特徴であるコバルトタングス
テン炭化物の析出は、一次原料の炭素量中および炭素粉
末の添加量を含めた総炭素量、炭化タングステンの一部
を置換する周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，窒化物，炭窒化物の添加量で制御することができ
る。例えば、使用する原料の炭素量が化学量論組成より
も低い場合に析出し易い。The firing is carried out in a vacuum of 10 -1 to 10 -3 Torr in a temperature range of 1623 to 1773 K for 10 minutes to 2 hours.
Do time. In addition, the precipitation of cobalt tungsten carbide, which is a feature of the present invention, is based on the total amount of carbon including the amount of carbon in the primary raw material and the amount of added carbon powder, and the periodic table 4a, 5a, It can be controlled by the amount of carbide, nitride or carbonitride of the 6a group metal. For example, when the carbon content of the raw material used is lower than the stoichiometric composition, the carbon tends to precipitate.
【００１９】そして、焼結体を切削工具形状に加工し、
洗浄処理した後に、その表面に硬質層を形成する。被覆
される硬質相としては、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮをは
じめとする周期律表第４ａ，Ａｌの炭化物，窒化物，炭
窒化物，酸化物が挙げられ、これらは、０．１〜１０μ
ｍの厚みで周知のＣＶＤ法、あるいはＰＶＤ法により形
成される。硬質層は単一層から構成されていても良い
が、異なる材料からなる複数層から構成されていても良
い。例えば、硬質層をＴｉＮからなる層とＴｉＣからな
る層を順次積層して構成しても良い。Then, the sintered body is processed into a cutting tool shape,
After the cleaning treatment, a hard layer is formed on the surface. Examples of the hard phase to be coated include TiC, TiN, TiCN and other periodic table 4a, and Al carbides, nitrides, carbonitrides, and oxides.
It is formed by a well-known CVD method or PVD method with a thickness of m. The hard layer may be composed of a single layer, or may be composed of a plurality of layers made of different materials. For example, the hard layer may be formed by sequentially stacking a layer made of TiN and a layer made of TiC.
【００２０】[0020]
【作用】本発明によれば、コバルトタングステン炭化物
を非常に微量な量で析出させることにより、特にステン
レスを切削した時に優れた切削性能を得ることができ
る。これは、コバルトタングステン炭化物自身が高硬度
であるために、耐摩耗性に優れ、さらにコバルトタング
ステン炭化物の生成に伴い結合相に固溶する炭素量が低
下しＷ固溶量が増大するため結合相が固溶強化される。
さらに、生成するコバルトタングステン炭化物の熱膨張
係数が合金の大部分を占めるＷＣ相のそれとは異なるた
めに残留圧縮応力が生じて耐欠損性も向上する。According to the present invention, by precipitating a very small amount of cobalt tungsten carbide, excellent cutting performance can be obtained particularly when cutting stainless steel. This is because the cobalt tungsten carbide itself has high hardness and thus has excellent wear resistance. Further, the amount of carbon dissolved in the binder phase decreases and the amount of W solid solution increases with the formation of the cobalt tungsten carbide. Is strengthened by solid solution.
Furthermore, since the thermal expansion coefficient of the produced cobalt tungsten carbide is different from that of the WC phase which occupies most of the alloy, residual compressive stress is generated, and the fracture resistance is also improved.
【００２１】しかし、コバルトタングステン炭化物は本
来脆性であるために、合金中に過剰に存在すると機械的
強度が著しく低下し、切削工具として用いた場合に工具
の損傷が激しくなる。However, since cobalt tungsten carbide is inherently brittle, if it is excessively present in the alloy, the mechanical strength is significantly reduced, and when used as a cutting tool, the tool is severely damaged.
【００２２】よって、このコバルトタングステン炭化物
は、上記の特定の範囲で存在することが必要となるので
ある。この場合には、特にフライス加工に適する。Therefore, it is necessary that the cobalt tungsten carbide be present in the specific range described above. In this case, it is particularly suitable for milling.
【００２３】また、表面に、周期律表第４ａ，Ａｌの炭
化物，窒化物，炭窒化物，酸化物のうち少なくとも一種
からなる硬質層を形成することにより、切削加工時の耐
摩耗性をさらに向上することができる。この場合には、
特に旋削加工に適する。Further, by forming a hard layer made of at least one of carbides, nitrides, carbonitrides, and oxides of Periodic Table No. 4a and Al on the surface, wear resistance during cutting is further improved. Can be improved. In this case,
Particularly suitable for turning.
【００２４】[0024]
実施例１ 以下、本発明を次の例で説明する。 Example 1 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the following examples.
【００２５】ＷＣ粉末，ＴｉＣ粉末，ＴａＣ粉末および
Ｃｏ粉末を表１に示す量比で混合し粉砕した後、ＳＤＫ
１２０３形状に成形して１０-2Ｔｏｒｒ以下の真空中
で、１６７３Ｋで１時間焼成した。尚、調合時に炭素粉
末，ＷＣ，ＴｉＣ，ＴａＣの混合比を変え、コバルトタ
ングステン炭化物量の異なる試料、コバルトタングステ
ン炭化物の出現しない試料を作製した。WC powder, TiC powder, TaC powder and Co powder were mixed at the ratio shown in Table 1 and pulverized.
It was molded into a 1203 shape and fired at 1673K for 1 hour in a vacuum of 10 -2 Torr or less. The mixing ratio of carbon powder, WC, TiC, and TaC was changed at the time of mixing to prepare samples having different amounts of cobalt tungsten carbide and samples in which cobalt tungsten carbide did not appear.
【００２６】得られた焼結体の表面を研磨後、抗折強度
片をＪＩＳ１６１０１規格により測定するとともに、Ｘ
線回折測定を行い、コバルトタングステン炭化物（Ｃｏ
3 Ｗ3 Ｃ）のピーク高さＩ1 と、ＷＣ（００１）のピー
ク高さＩ2 の強度比を算出し、さらに各々の試料につい
て次の切削テストを行った。After polishing the surface of the obtained sintered body, the bending strength piece was measured according to JIS 16101 standard, and
X-ray diffraction measurement was performed, and cobalt tungsten carbide (Co
The intensity ratio between the peak height I 1 of 3 W 3 C) and the peak height I 2 of WC (001) was calculated, and the following cutting test was performed for each sample.
【００２７】〔切削条件１〕 フライス切削試験 被削材 ＳＵＳ３０４ 工具形状 ＳＤＫ１２０３ カッター形状 ＭＳＤ４５１２５Ｒ 速度 ２００ｍ／ｍｉｎ． 送り ０．２ｍｍ／ｔｏｏｔｈ 切込み ２ｍｍ 乾式切削 切削時間 ８１０（ｓｅｃ） 工具寿命判定条件（平均フランク摩耗０．２ｍｍ、最大
フランク摩耗０．５ｍｍ）に達するか、または最大８１
０秒まで切削を行った。切削後のフランク摩耗量および
最大フランク摩耗量を測定した。結果を表１に示す。[Cutting condition 1] Milling cutting test Work material SUS304 Tool shape SDK1203 Cutter shape MSD45125R Speed 200m / min. Feed 0.2mm / tooth Depth of cut 2mm Dry cutting Cutting time 810 (sec) The tool life judgment condition (average flank wear 0.2mm, maximum flank wear 0.5mm) is reached or maximum 81
Cutting was performed until 0 seconds. The flank wear after cutting and the maximum flank wear were measured. Table 1 shows the results.
【００２８】〔切削条件２〕 フライス切削試験 被削材 ＳＵＳ３１６ カッター形状 ＭＳＤ４５１２５Ｒ 速度 ２００ｍ／ｍｉｎ． 送り ０．２ｍｍ／ｔｏｏｔｈ 乾式切削 切込み ２ｍｍ 工具寿命判定条件（平均フランク摩耗０．２ｍｍ、最大
フランク摩耗０．５ｍｍ）に達するまでの切削長を求め
た。なお、寿命要因として、平均フランク摩耗０．２ｍ
ｍに達したものをＶＢ、最大フランク摩耗が０．５ｍｍ
に達したものをＶＢＭ、欠損によるものをＢＲとした。
結果を表１に示す。[Cutting condition 2] Milling cutting test Work material SUS316 Cutter shape MSD45125R Speed 200m / min. Feed 0.2 mm / tooth Dry cutting Depth of cut 2 mm The cutting length until the tool life determination conditions (average flank wear 0.2 mm, maximum flank wear 0.5 mm) was determined. The average flank wear was 0.2 m as a life factor.
m reached VB, maximum flank wear 0.5mm
VBM was obtained when the amount reached, and BR was obtained when the loss was reached.
Table 1 shows the results.
【００２９】[0029]
【表１】 [Table 1]
【００３０】表１によれば、コバルトタングステン炭化
物が析出しているものの、Ｉ1 ／Ｉ2 で表される比率が
０．１５より大きい試料Ｎo.１、Ｎo.２は、抗折強度が
１５０〜１７０ｋｇｆと低く、いずれもステンレスの切
削試験において１００秒で欠損し、切削テスト２におい
ても切削性能の低いものであった。According to Table 1, samples No. 1 and No. 2 in which the ratio represented by I 1 / I 2 is larger than 0.15 have a transverse rupture strength of 150 even though cobalt tungsten carbide is precipitated. １７０170 kgf, all of which were lost in 100 seconds in the cutting test of stainless steel, and the cutting performance was also low in cutting test 2.
【００３１】また、コバルトタングステン炭化物が析出
していない試料Ｎo.８、９の健全合金は、優れた抗折強
度を有するものの、ステンレス切削においては、摩耗が
大きく、切削寿命が短い。The sound alloys of Samples Nos. 8 and 9 in which cobalt tungsten carbide is not precipitated have excellent bending strength, but have a large wear and a short cutting life in stainless steel cutting.
【００３２】これに対して、コバルトタングステン炭化
物を微量析出させた本発明の超硬合金は、高い抗折強度
を維持しつつ、ステンレス切削において優れた切削性能
を発揮することができた。On the other hand, the cemented carbide of the present invention in which a small amount of cobalt tungsten carbide was precipitated was able to exhibit excellent cutting performance in stainless steel cutting while maintaining high bending strength.
【００３３】実施例２ ＷＣ粉末，ＴｉＣ粉末，ＴａＣ粉末およびＣｏ粉末を表
２に示す量比で混合し粉砕した後、ＳＤＫ１２０３形状
（フライス用）およびＣＮＭＧ１２０４０８形状（旋削
用）に成形して１０-2Ｔｏｒｒ以下の真空中で、１６７
３Ｋで１時間焼成した。尚、調合時に炭素粉末，ＷＣ，
ＴｉＣ，ＴａＣの混合比を変え、コバルトタングステン
炭化物量の異なる試料を作製した。そして、各試料を切
削工具形状に加工した後、その表面にＰＶＤ法あるいは
ＣＶＤ法により表２に示す膜組成の硬質層を所定厚み形
成した。[0033] Example 2 WC powder, TiC powder, TaC after a powder and Co powder were mixed and pulverized in an amount ratio shown in Table 2, SDK1203 shape by molding (for milling) and CNMG120408 shape (for turning) 10 - In a vacuum of 2 Torr or less, 167
It was baked at 3K for 1 hour. In addition, carbon powder, WC,
Samples having different amounts of cobalt tungsten carbide were prepared by changing the mixing ratio of TiC and TaC. Then, after processing each sample into a cutting tool shape, a hard layer having a film composition shown in Table 2 was formed on the surface thereof by PVD or CVD to a predetermined thickness.
【００３４】[0034]
【表２】 [Table 2]
【００３５】得られた試料の表面を研磨後、Ｘ線回折測
定を行い、コバルトタングステン炭化物（Ｃｏ3 Ｗ
3 Ｃ）のピーク高さＩ1 と、ＷＣ（００１）のピーク高
さＩ2 の強度比を算出し、さらに各々の試料について次
の切削テストを行った。After polishing the surface of the obtained sample, X-ray diffraction measurement was carried out, and cobalt tungsten carbide (Co 3 W
The peak heights I 1 of the 3 C), to calculate the peak intensity ratio of the height I 2 of WC (001), performing the next cutting test for further each sample.
【００３６】〔切削条件３〕 フライス切削試験 被削材 ＳＵＳ３０４ 工具形状 ＳＤＫ１２０３ カッター形状 ＭＳＤ４５１２５Ｒ 速度 ２００ｍ／ｍｉｎ． 送り ０．２ｍｍ／ｔｏｏｔｈ 切込み ２ｍｍ 乾式切削 切削時間 ８１０（ｓｅｃ） 工具寿命判定条件（平均フランク摩耗０．２ｍｍ、最大
フランク摩耗０．５ｍｍ）に達するか、または最大８１
０秒まで切削を行った。切削後のフランク摩耗量および
最大フランク摩耗量を測定した。[Cutting condition 3] Milling cutting test Work material SUS304 Tool shape SDK1203 Cutter shape MSD45125R Speed 200m / min. Feed 0.2mm / tooth Depth of cut 2mm Dry cutting Cutting time 810 (sec) The tool life judgment condition (average flank wear 0.2mm, maximum flank wear 0.5mm) is reached or maximum 81
Cutting was performed until 0 seconds. The flank wear after cutting and the maximum flank wear were measured.
【００３７】〔切削条件４〕 旋削試験 被削材 ＳＵＳ３０４ カッター形状 ＣＮＭＧ１２０４０８ 速度 １２０ｍ／ｍｉｎ． 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切込み ２ｍｍ 切削液 有（水溶性） 切削時間を６００秒とし、切削後のフランク摩耗、最大
フランク摩耗、ノーズ摩耗量、二次境界摩耗量を測定し
た。結果を表３に示す。[Cutting Condition 4] Turning Test Work Material SUS304 Cutter Shape CNMG120408 Speed 120m / min. Feed 0.3 mm / rev Depth of cut 2 mm Cutting fluid Yes (water-soluble) The cutting time was 600 seconds, and the flank wear, maximum flank wear, nose wear, and secondary boundary wear after cutting were measured. Table 3 shows the results.
【００３８】[0038]
【表３】 [Table 3]
【００３９】表３によれば、コバルトタングステン炭化
物を微量析出させた本発明の超硬合金はステンレス切削
において優れた切削性能を発揮することができた。ま
た、硬質層を形成すると、特に旋削において優れた切削
性能を発揮することが判る。According to Table 3, the cemented carbide of the present invention in which a small amount of cobalt tungsten carbide was precipitated was able to exhibit excellent cutting performance in stainless steel cutting. Further, it can be seen that when a hard layer is formed, excellent cutting performance is exhibited especially in turning.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上記述したように、本発明の超硬合金
は、極微量のコバルトタングステン炭化物を析出分散さ
せることにより、ステンレスに対する耐欠損性，耐摩耗
性が大幅に改善され、工具寿命を延長することができ
る。また、表面に硬質層を形成することにより、旋削に
おいて耐摩耗性等の切削性能をさらに向上することがで
きる。As described above, the cemented carbide of the present invention significantly improves the chipping resistance and wear resistance against stainless steel by precipitating and dispersing a trace amount of cobalt tungsten carbide, thereby extending the tool life. Can be extended. Also, by forming a hard layer on the surface, cutting performance such as wear resistance in turning can be further improved.
Claims (2)
合相成分としてコバルトをそれぞれ含み、かつＣｏ3 Ｗ
3 Ｃ，Ｃｏ6 Ｗ6 Ｃ，Ｃｏ2 Ｗ4 ＣおよびＣｏ3 Ｗ9 Ｃ
4 から選ばれる少なくとも１種のコバルトタングステン
炭化物を含有する超硬合金であって、Ｘ線回折測定にお
ける前記コバルトタングステン炭化物のＣｏ3 Ｗ3 Ｃの
（３３３）と（５１１）の合成ピーク、Ｃｏ6 Ｗ6 Ｃの
（３３３）と（５１１）の合成ピーク、Ｃｏ2 Ｗ4 Ｃの
（３３３）と（５１１）の合成ピークおよびＣｏ3 Ｗ9
Ｃ4 の（３０１）のピークのうちの最大ピークの強度を
Ｉ1 、ＷＣの（００１）のピーク強度をＩ2 とした時、
Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク強度比が０より大きく、
０．１５以下であることを特徴とする切削工具用超硬合
金。An alloy containing tungsten carbide as a hard phase component, cobalt as a binder phase component, and Co 3 W
3 C, Co 6 W 6 C, Co 2 W 4 C and Co 3 W 9 C
A cemented carbide containing at least one cobalt tungsten carbide selected from 4, synthesized peak of the cobalt tungsten carbide in X-ray diffraction measurement Co 3 W 3 C and (333) (511), Co 6 The synthesized peaks of (333) and (511) of W 6 C, the synthesized peaks of (333) and (511) of Co 2 W 4 C, and Co 3 W 9
When the intensity of the maximum peak among the peaks of (301) of C 4 is I 1 and the intensity of the peak of (001) of WC is I 2 ,
A peak intensity ratio represented by I 1 / I 2 larger than 0,
Cemented carbide for cutting tools, characterized in that the content is 0.15 or less.
成するとともに、この硬質層を、周期律表第４ａ族元素
およびＡｌの炭化物，窒化物，炭窒化物，酸化物のうち
少なくとも一種からなる化合物により形成してなる請求
項１記載の切削工具用超硬合金。2. A hard layer having a thickness of 0.1 to 10 .mu.m is formed on the surface, and the hard layer is formed of a carbide, nitride, carbonitride or oxide of Group 4a element of the periodic table and Al. The cemented carbide for a cutting tool according to claim 1, wherein the cemented carbide is formed of at least one compound.
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