JPS5940898B2 - 超硬合金およびその製造方法 - Google Patents
超硬合金およびその製造方法Info
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- JPS5940898B2 JPS5940898B2 JP55168109A JP16810980A JPS5940898B2 JP S5940898 B2 JPS5940898 B2 JP S5940898B2 JP 55168109 A JP55168109 A JP 55168109A JP 16810980 A JP16810980 A JP 16810980A JP S5940898 B2 JPS5940898 B2 JP S5940898B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱疲労性、衝撃靭性を大巾に改善した鋼転削加
工用特に大型サイドカッター、重切削カッター等に使用
されるＷＣ基焼結合金およびその製造方法に関するもの
である。
工用特に大型サイドカッター、重切削カッター等に使用
されるＷＣ基焼結合金およびその製造方法に関するもの
である。
ＷＣ基焼結合金はサーメット、セラミック、コーテッド
合金に比し、機械的強度、耐熱疲労性等にすぐれるため
フライス加工分野で大いにその特徴を発揮している。
合金に比し、機械的強度、耐熱疲労性等にすぐれるため
フライス加工分野で大いにその特徴を発揮している。
しかし近年作業条件の高能率化が進み、さらに工具性能
を改善させる要求が高まっている。
を改善させる要求が高まっている。
特にフライス作業では不可避である熱衝撃に対する抵抗
力の改善に対する要望は著しい。
力の改善に対する要望は著しい。
耐熱衝撃性の改善策として現在最も多（行なわれている
方法は、 （１）合金の低Ｃ化（２）窒化物の添加の２つである。
方法は、 （１）合金の低Ｃ化（２）窒化物の添加の２つである。
（１）の合金の低Ｃ化については既に知られているよう
に、合金のＣ量とバインダー相中のＷ固溶量の間には溶
解度積が低Ｃ合金はどバインダー中のＷ固溶量が増加す
る。
に、合金のＣ量とバインダー相中のＷ固溶量の間には溶
解度積が低Ｃ合金はどバインダー中のＷ固溶量が増加す
る。
耐熱衝撃性の改善はＷ固溶量の増加に起因する。
すなわちＣｏ中のＷ固溶量が増加するに伴ない、熱伝導
率の増加、熱膨張率の低下、さらに最も注目すべき点と
してＣｏバインダー相と炭化物相の熱膨張率の差の減少
により耐熱衝撃性は著しく改善される。
率の増加、熱膨張率の低下、さらに最も注目すべき点と
してＣｏバインダー相と炭化物相の熱膨張率の差の減少
により耐熱衝撃性は著しく改善される。
しかし、低Ｃ化の欠点として硬さの増加およびその弊害
として靭性が低下することが避けられない。
として靭性が低下することが避けられない。
例えばＪＩＳ規格ｐａｏ超硬において抗折力値が約５０
ｋｇ／ｍ４低下することを発明者らは確認している。
ｋｇ／ｍ４低下することを発明者らは確認している。
（２）の窒化物の添加については、その耐熱衝撃性の改
善効果の理由として熱伝導率の向上が推定されている。
善効果の理由として熱伝導率の向上が推定されている。
しかし窒化物を添加するとバインダー相とのぬれがわる
くなること、および焼結中に窒化物が分解して窒素ガス
力溌生ずるなどの理由により機械的な靭性が低下するた
め現在あまり実用化されていないのが現状である。
くなること、および焼結中に窒化物が分解して窒素ガス
力溌生ずるなどの理由により機械的な靭性が低下するた
め現在あまり実用化されていないのが現状である。
本発明は上記従来技術の欠点を改良し、耐熱衝撃性に優
れかつ靭性をはるかに改善した新規な超硬合金およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
れかつ靭性をはるかに改善した新規な超硬合金およびそ
の製造方法を提供することを目的とする。
即ち本発明は高Ｃ合金を窒素ガス雰囲気中で焼結するこ
とにより、焼結体内部はＣＯ中のＷ固溶量の少ない機械
的靭性に富んだ性質な持たせることにある。
とにより、焼結体内部はＣＯ中のＷ固溶量の少ない機械
的靭性に富んだ性質な持たせることにある。
表層部にＷ固溶量が増加するのは、ＣＯ中の固溶窒素が
Ｗの固溶限を増加させるためである。
Ｗの固溶限を増加させるためである。
このため窒素ガス雰囲気で焼結を行なうことにより表層
部から内部へとＷ固溶量を減少させた理想的な焼結体を
得ることが可能になる。
部から内部へとＷ固溶量を減少させた理想的な焼結体を
得ることが可能になる。
窒素ガスの導入温度を１１００℃以上とした理由は１１
００℃未満では粉末の還元反応がまだ完了しておらず、
その時点で窒素ガスを導入するとカーボンによる還元反
応が停止してしまい、結局カーボンが焼結体中に残留し
たままになり、表層部のＷ固溶量が増加しないからであ
る。
００℃未満では粉末の還元反応がまだ完了しておらず、
その時点で窒素ガスを導入するとカーボンによる還元反
応が停止してしまい、結局カーボンが焼結体中に残留し
たままになり、表層部のＷ固溶量が増加しないからであ
る。
また１１００℃から１３００℃の範囲で窒素ガス導入開
始分圧を０．５Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒ’ｒ以下とした
理由は０．５Ｔｏｒｒ未満ではＣＯ中への窒素固溶量が
十分多（ならずしたがってＷ固溶量が十分に増加しない
。
始分圧を０．５Ｔｏｒｒ以上５０Ｔｏｒ’ｒ以下とした
理由は０．５Ｔｏｒｒ未満ではＣＯ中への窒素固溶量が
十分多（ならずしたがってＷ固溶量が十分に増加しない
。
また５ ０ Ｔｏｒｒを越えると窒素ガスを介入したま
ま緻密化し、ボアが残留するからである。
ま緻密化し、ボアが残留するからである。
１３００℃以上の保持温度から窒素ガスの導入を開始す
る場合、窒素ガス分圧を５０Ｔｏｒｒ以上とした理由は
、１３００℃以上ではすでに液相が出現しているため、
５０Ｔｏｒｒ未満では窒素ガス≧＊の効果が十分内部ま
で及ばずど（表面にとどまり、切肖１姓能を向上させ得
ないためである。
る場合、窒素ガス分圧を５０Ｔｏｒｒ以上とした理由は
、１３００℃以上ではすでに液相が出現しているため、
５０Ｔｏｒｒ未満では窒素ガス≧＊の効果が十分内部ま
で及ばずど（表面にとどまり、切肖１姓能を向上させ得
ないためである。
また組成においてＢ１型固溶体（ＴｉＣ，ＴａＣ。
ＮｂＣ１ＶＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣの１種以上とＷＣとの固
溶体）を８０容量％以下にした理由は、８０％を越えた
組成のものは通常フライス加工に用いられることはなく
従って耐熱衝撃性の改善の必要性があまりないためであ
る。
溶体）を８０容量％以下にした理由は、８０％を越えた
組成のものは通常フライス加工に用いられることはなく
従って耐熱衝撃性の改善の必要性があまりないためであ
る。
実施例 １
７１ＷＣ−１０Ｔｉｃ−１０ＴａＣ−９Ｃｏの組成にな
るように原料粉末を配合し、さらにカーボン粉末を０．
０２重量％およびプレス助材としてパラフィンを２重量
％加え、有機溶剤中でボールミルにより７２時間混合し
た。
るように原料粉末を配合し、さらにカーボン粉末を０．
０２重量％およびプレス助材としてパラフィンを２重量
％加え、有機溶剤中でボールミルにより７２時間混合し
た。
これを乾燥後１ｔ ／ｃｎｌの圧力にて切削用チップを
プレス成形した後、真空中５００℃に保持してパラフィ
ンを除去後、さらに昇温しで焼結工程に移した。
プレス成形した後、真空中５００℃に保持してパラフィ
ンを除去後、さらに昇温しで焼結工程に移した。
昇温過程中１２００℃から窒素ガス（以下Ｎ２ガスと記
す）を炉内に導入しＮ２ガスの分圧を７Ｔｏｒｒに保持
・ した。
す）を炉内に導入しＮ２ガスの分圧を７Ｔｏｒｒに保持
・ した。
さらに１３２０℃になるとＮ２ガスの分圧を１５０Ｔｏ
ｒｒまで上げ１４００℃で１時間保持し焼結体を得た。
ｒｒまで上げ１４００℃で１時間保持し焼結体を得た。
同時に比較材として上記混合粉末をＮ２ガスを導入しな
いで、同様の昇温パターンで焼結体を得た。
いで、同様の昇温パターンで焼結体を得た。
得られた合金は第１表のごとく抗折力値は真空焼結体と
Ｎ２ガス導人材でかわりがなく、ヴイツカース硬さくＨ
ｖ３０ｋｇ）はＮ２導人材が約１００高いことがわかっ
た。
Ｎ２ガス導人材でかわりがなく、ヴイツカース硬さくＨ
ｖ３０ｋｇ）はＮ２導人材が約１００高いことがわかっ
た。
次にＮ２ガス導人材のＷ固溶量を推定するために焼結体
を肌表面から０．２ｍｍずつ平面研削で除去し、Ｘ線回
折によりＣｏの（１，１，１）面の回折角（２θ）を測
定した。
を肌表面から０．２ｍｍずつ平面研削で除去し、Ｘ線回
折によりＣｏの（１，１，１）面の回折角（２θ）を測
定した。
ターゲットはＣＯを用いた。
第１図に示すように表面から２．３ ｍｍまでＣｏ中の
Ｗが富化していることがわかった。
Ｗが富化していることがわかった。
これらの粉末を用いてＭ級のスローアウェイチップを作
製し、同様の組成の通常真空焼結材とＮ２ ガス導人材
の耐熱衝撃性を比較した。
製し、同様の組成の通常真空焼結材とＮ２ ガス導人材
の耐熱衝撃性を比較した。
切削条件は次の通り。
被削材： ＳＣＭ４（Ｈｓ＝４０）ｗ４０Ｘ１３００
切削様式：１枚刃、フライス切削
切削速度： １５０ ｍ１ｍ１ｎ
送り量：ｆ＝０．１１ｎ１ｒＬ／刃
切込み量：ｄ＝２ｍｒｎ
この条件で耐熱衝撃性を比較したところ真空焼結材は４
５分で熱きれつによる欠損を生じたがＮ２ガスを導入し
たチップは５時間切削後も欠損が生ぜず３本の熱クラツ
クが観察されただけで改善効果が著しいことが確認され
た。
５分で熱きれつによる欠損を生じたがＮ２ガスを導入し
たチップは５時間切削後も欠損が生ぜず３本の熱クラツ
クが観察されただけで改善効果が著しいことが確認され
た。
実施例 ２
７７ＷＣ−８Ｔｉ Ｃ−５ＴａＣ−１０Ｃｏの組成にな
るように原料粉末を配合し、さらにカーボン粉末を０．
０２重量％およびプレス助材としてパラフィンを２重量
％加え有機溶剤中でボールミルにより７２時間混合した
。
るように原料粉末を配合し、さらにカーボン粉末を０．
０２重量％およびプレス助材としてパラフィンを２重量
％加え有機溶剤中でボールミルにより７２時間混合した
。
これを乾燥後１ｔ／ｃ４の斗＊圧力にて切削用チップを
プレス成形した後、真空中５００℃に保持してパラフィ
ンを除去後、さらに昇温しで焼結工程に移した。
プレス成形した後、真空中５００℃に保持してパラフィ
ンを除去後、さらに昇温しで焼結工程に移した。
昇温過程中１２５０℃からＮ２ガスを炉内に導入しＮ２
ガスの分圧を３０ Ｔｏｒｒに保持したまま１３７５℃
で１時間保持し焼結体を得た。
ガスの分圧を３０ Ｔｏｒｒに保持したまま１３７５℃
で１時間保持し焼結体を得た。
次に比較する目的で、同様の組成７７、ＷＣ−８ＴｉＣ
−５ＴａＣ−１０Ｃｏになるように原料粉末を配合した
。
−５ＴａＣ−１０Ｃｏになるように原料粉末を配合した
。
ただし低カーボン合金を作製する目的でカーボン粉末は
添加しなかった。
添加しなかった。
この粉末を同様にボールミルにより混合後乾燥し、真空
中１３７５℃で１時間保持して焼結体を得た。
中１３７５℃で１時間保持して焼結体を得た。
得られた合金は第２表のどと（抗折力値は真空焼結低力
−ボン材にくらべてＮ２ガス導人材は約４０ｋｇ／ｍｔ
？を高（、またヴイツカース硬さくＨｖ３０ｋｇ）は差
がほとんどないことがわかる。
−ボン材にくらべてＮ２ガス導人材は約４０ｋｇ／ｍｔ
？を高（、またヴイツカース硬さくＨｖ３０ｋｇ）は差
がほとんどないことがわかる。
次にＮ２ガス導人材のＷ固溶量を推定するために、焼結
体の肌表面から０．２ｍｍ平面研削で除去しＣｏの（１
、■、■）面の回折角（２θ）を測定した。
体の肌表面から０．２ｍｍ平面研削で除去しＣｏの（１
、■、■）面の回折角（２θ）を測定した。
ただしターゲットはＣｏを用いた。Ｎ２ガス導人材の２
θ−５１，２１、通常の真空焼結低力−ボン材の２０−
５１．１９でＣｏのＷ固溶量はほぼ同じであることがわ
かった。
θ−５１，２１、通常の真空焼結低力−ボン材の２０−
５１．１９でＣｏのＷ固溶量はほぼ同じであることがわ
かった。
次にこれらの焼結体からＧ級のスローアウェイチップを
作製し切削性能を比較した。
作製し切削性能を比較した。
切削条件は以下の通り
被削材： ５ＫＤＩ １（ＨＲＣ６２）
ｗ１２０Ｘｌ ３００
切削様式：１枚刃、フライス切削
切削速度： １００ｍ１ｍ１ｎ
送り量： ｆ ＝ ０．４ｍｍ／刃
切込み量：ｄ＝３ｍｒｎ
この条件で耐欠損性を比較したところ真空焼結低力−ボ
ン材は３ ＸＩ Ｏ’回の衝撃回数で大きな欠損を生じ
たがＮ２ガス導人材は２ Ｘ １０５回の衝撃回数でも
欠損が生じなかった。
ン材は３ ＸＩ Ｏ’回の衝撃回数で大きな欠損を生じ
たがＮ２ガス導人材は２ Ｘ １０５回の衝撃回数でも
欠損が生じなかった。
また実施例１と同様の切削テストを行なったところ耐熱
衝撃性については画材種とも大差ないことが確かめられ
た。
衝撃性については画材種とも大差ないことが確かめられ
た。
実施例 ３
（１） ６４ＷＣ−２０Ｔｉ Ｃ−５ＴａＣ−２ＮｂＣ
−９Ｃｏおよび（２） ６４ＷＣ−１０Ｔｉｃ−１０Ｔ
ｉＮ−５ＴａＣ−２ＮｂＣ−９Ｃｏの組成になるように
原料粉末を配合し、さらにカーボン粉末を０．０２重量
％およびプレス助材としてパラフィンを２重量％加え有
機溶剤中でボールミルにより７２時間混合した。
−９Ｃｏおよび（２） ６４ＷＣ−１０Ｔｉｃ−１０Ｔ
ｉＮ−５ＴａＣ−２ＮｂＣ−９Ｃｏの組成になるように
原料粉末を配合し、さらにカーボン粉末を０．０２重量
％およびプレス助材としてパラフィンを２重量％加え有
機溶剤中でボールミルにより７２時間混合した。
これを乾燥後１ｔ／ｃＪの圧力にて切削用チップをプレ
ス成形した後、真空中５００℃に保持してパラフィンを
除去した。
ス成形した後、真空中５００℃に保持してパラフィンを
除去した。
次に（１）のプレス体は１１５０℃まで真空加熱後ＩＴ
ｏｒｒのＮ２ガスを導入しさらに１３２０℃から５０Ｔ
ｏｒｒのＮ２ガスを導入し１４２５℃で１時間保持後炉
冷した。
ｏｒｒのＮ２ガスを導入しさらに１３２０℃から５０Ｔ
ｏｒｒのＮ２ガスを導入し１４２５℃で１時間保持後炉
冷した。
（２）のプレス体は１１５０℃まで真空加熱後ＩＴｏｒ
ｒのＮ２ガスを導入し、そのまま１４２５℃で１時間保
持後炉冷した。
ｒのＮ２ガスを導入し、そのまま１４２５℃で１時間保
持後炉冷した。
イト 得られた合金は第３表のど
と＜（１）の抗折力値は（急の抗折力値にくらべて約３
０ ｋｇ／ｍｉ高くまたヴイツカース硬さく Ｈｖ ）
は大差ないことがわかる。
と＜（１）の抗折力値は（急の抗折力値にくらべて約３
０ ｋｇ／ｍｉ高くまたヴイツカース硬さく Ｈｖ ）
は大差ないことがわかる。
次にこれらの焼結体からＧ級のスローアウェイチップを
作製し、耐熱衝撃性、耐欠損性を比較した。
作製し、耐熱衝撃性、耐欠損性を比較した。
耐熱衝撃性の比較をするために行なった切削条件は実施
例１と同様、また耐欠損性の比較のための切削条件は実
施例２と同様であった。
例１と同様、また耐欠損性の比較のための切削条件は実
施例２と同様であった。
釆 第４表に示すごと＜（１）のＮ２ガス導入林ま耐熱
衝撃性においては（２）と同等、耐欠損性において＆慎
２）より優れることがわかった。
衝撃性においては（２）と同等、耐欠損性において＆慎
２）より優れることがわかった。
実施例 ４
実施例３と同様の方法で試験片を作製した。
第５表にＮ２ガス導入方法と各測定値を示す。
ただし配合組成は７２ＷＣ−１０Ｔｉ Ｃ−５ＴａＣ−
５ＨｆＣ−８Ｃｏである。
５ＨｆＣ−８Ｃｏである。
また添加カーボン量は０．０２重量％である。
上記の試料を実施例１と同様の方法で切削テストを行な
った。
った。
第６表に示すごと＜１２００°Ｃで１００ Ｔｏｒｒの
Ｎ２ ガスを導入した試料２はＮ２ガスが試料中に内
在して耐熱きれつ性と耐欠損性かわる（なり、また１３
５０℃で３０ ＴｏｒｒのＮ２ガスを導入した試料３は
耐熱きれつ性に効果がないことがわかる。
Ｎ２ ガスを導入した試料２はＮ２ガスが試料中に内
在して耐熱きれつ性と耐欠損性かわる（なり、また１３
５０℃で３０ ＴｏｒｒのＮ２ガスを導入した試料３は
耐熱きれつ性に効果がないことがわかる。
一方試料１および４はＮ２ガスを導入しない試料５より
耐熱きれつ性がはるかに改善されたことがわかる。
耐熱きれつ性がはるかに改善されたことがわかる。
本発明は上述のように構成したものであり、焼結の際は
特定の条件下でＮ２ガスを導入し、Ｎ２ガス雰囲気中で
焼結を行なうことにより、耐熱衝撃性、耐欠損性におい
て従来材よりはるかに優れた焼結体を得ることができた
ものである。
特定の条件下でＮ２ガスを導入し、Ｎ２ガス雰囲気中で
焼結を行なうことにより、耐熱衝撃性、耐欠損性におい
て従来材よりはるかに優れた焼結体を得ることができた
ものである。
第１図は本発明の一実施例におけるＷの固溶量の変化を
示す図である。
示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １１０〜９５容量％のＷＣおよび３０容量％以下のＢ１
型固溶体からなる硬質相とＣｏを主体とするＦｅ族金属
３〜５０容量％からなる結合相から構成された焼結体に
おいて、該焼結体表層部のＣｏ中のＷ固溶量が内部に比
して多いことを特徴とする超硬合金。 ２１０〜９５容量％のＷＣおよび８０容量％以下のＢ１
型固溶体からなる硬質相とＣｏを主体とするＦｅ族金属
３〜５０容量％からなる結合相から構成された成形体を
、次のいずれかの条件下において導入した窒素ガスの雰
囲気中で焼結し、焼結体表層部のＣｏ中のＷ固溶量を内
部に比して多くすることを特徴とする超硬合金の製造方
法。 （１）１１００℃〜１３００℃の温度範囲において窒素
ガスの導入を開始する場合は窒素ガスの導入分圧を０．
５ Ｔｏｒｒ 〜５０ Ｔｏｒｒとする。 （２）１３００℃以上の温度において窒素ガスの導入を
開始する場合は窒素ガスの導入分圧を５０Ｔｏｒｒ以上
とする。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55168109A JPS5940898B2 (ja) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | 超硬合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55168109A JPS5940898B2 (ja) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | 超硬合金およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5792159A JPS5792159A (en) | 1982-06-08 |
| JPS5940898B2 true JPS5940898B2 (ja) | 1984-10-03 |
Family
ID=15862011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55168109A Expired JPS5940898B2 (ja) | 1980-12-01 | 1980-12-01 | 超硬合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5940898B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61138186U (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-27 | ||
| USD896183S1 (en) | 2018-01-08 | 2020-09-15 | Samtec, Inc. | Electrical cable connector |
| US11289850B2 (en) | 2017-07-21 | 2022-03-29 | Samtec, Inc. | Electrical connector having latch |
| USD964291S1 (en) | 2017-07-21 | 2022-09-20 | Samtec, Inc. | Electrical connector |
| US11495917B2 (en) | 2017-10-24 | 2022-11-08 | Samtec, Inc. | Right-angle electrical connector and electrical contacts for a right-angle connector |
| US11637400B2 (en) | 2017-06-13 | 2023-04-25 | Samtec, Inc. | Electrical cable connector |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4497874A (en) * | 1983-04-28 | 1985-02-05 | General Electric Company | Coated carbide cutting tool insert |
| JPH0617891B2 (ja) * | 1984-07-06 | 1994-03-09 | 日本電装株式会社 | 酸素濃度検出素子 |
-
1980
- 1980-12-01 JP JP55168109A patent/JPS5940898B2/ja not_active Expired
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61138186U (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-27 | ||
| US11637400B2 (en) | 2017-06-13 | 2023-04-25 | Samtec, Inc. | Electrical cable connector |
| US11289850B2 (en) | 2017-07-21 | 2022-03-29 | Samtec, Inc. | Electrical connector having latch |
| USD964291S1 (en) | 2017-07-21 | 2022-09-20 | Samtec, Inc. | Electrical connector |
| US11626689B2 (en) | 2017-07-21 | 2023-04-11 | Samtec, Inc. | Electrical connector having latch |
| US11495917B2 (en) | 2017-10-24 | 2022-11-08 | Samtec, Inc. | Right-angle electrical connector and electrical contacts for a right-angle connector |
| USD896183S1 (en) | 2018-01-08 | 2020-09-15 | Samtec, Inc. | Electrical cable connector |
| USD967031S1 (en) | 2018-01-08 | 2022-10-18 | Samtec, Inc. | Electrical cable connector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5792159A (en) | 1982-06-08 |
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