(57)【要約】【課題】耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れるサーメット、及びその製造方法を提供する。【解決手段】サーメットは、周期表第４，５，６族から選択される金属の炭化物、炭窒化物、複合炭化物、及び複合炭窒化物のうちの少なくとも１種の化合物を含む硬質相と、鉄族金属を主成分とする結合相と、不可避的不純物とからなる。そして、サーメット表面から内部に向かって深さ10μmまでの表面領域に、深さ方向に連続的に硬度が高くなる硬さ分布を有し、かつ、内部領域における内部硬さに対して表面硬さが2〜10％低い軟化表層が形成されている。また、軟化表層が、Tiの化合物からなる芯部とこれを取り囲む周辺組織を有する硬質相粒子を含み、この周辺組織が、少なくともTi及びWを含む複合炭窒化物固溶体からなる。【選択図】図１
2014029001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期表第４，５，６族から選択される金属の炭化物、炭窒化物、複合炭化物、及び複合炭窒化物のうちの少なくとも１種の化合物を含む硬質相と、鉄族金属を主成分とする結合相と、不可避的不純物とからなるサーメットであって、
サーメット表面から内部に向かって深さ10μmまでの表面領域に、深さ方向に連続的に硬度が高くなる硬さ分布を有し、かつ、内部領域における内部硬さに対して表面硬さが2〜10％低い軟化表層が形成されており、
軟化表層が、Tiの化合物からなる芯部とこれを取り囲む周辺組織を有する硬質相粒子を含み、
この周辺組織が、少なくともTi及びWを含む複合炭窒化物固溶体からなるサーメット。
【請求項２】
前記硬質相中の含有窒素量が、4質量％以上7質量％以下である、請求項１に記載のサーメット。
【請求項３】
前記内部領域におけるビッカース硬さHvが、15.0GPa以上18.0GPa未満である、請求項１又は２に記載のサーメット。
【請求項４】
原料粉末として、周期表第４，５，６族から選択される金属の炭化物、炭窒化物、複合炭化物、及び複合炭窒化物のうちの少なくとも１種の化合物の粉末と、鉄族金属の粉末とを用い、これを混合・成形した後、焼結するサーメットの製造方法であって、
原料粉末として、Tiの化合物及びWの化合物の粉末と、前記鉄族金属の粉末とを用意する準備工程と、
前記原料粉末を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物を成形した成形体を得る成形工程と、
前記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程とを具え、
前記焼結工程は、昇温工程と冷却工程とを含み、
前記昇温工程では、前記成形体を液相が出現する液相出現温度まで昇温し、次いで、100Pa以上1000Pa以下の窒素雰囲気にて液相出現温度から焼結が完了する焼結完了温度まで昇温し、
前記冷却工程では、1kPa以上50kPa以下のCOガス雰囲気にて10℃/min以上30℃/min以下の冷却速度で冷却するサーメットの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のサーメットからなる基材を具える切削工具。
【請求項６】
前記基材の表面に硬質膜が被覆されている請求項５に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーメット、サーメットの製造方法、及び切削工具に関する。特に、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れるサーメットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削工具の基材として、炭化チタン（TiC）や炭窒化チタン（TiCN）を主たる硬質相とし、これをコバルト（Co）、ニッケル（Ni）といった鉄族元素で結合したサーメットが利用されている（例えば、特許文献１〜６、非特許文献１参照）。サーメットを基材とする切削工具は、炭化タングステン（WC）を主たる硬質相とする超硬合金を基材とする切削工具に比較して、1）耐摩耗性に優れる、2）鋼加工における仕上げ面が高品位である、3）高速切削が可能である、4）軽量である、5）原料が豊富で安価である、といった利点がある。
【０００３】
切削工具の基材に利用されるサーメットにおいては、製造コストを低減する観点から、焼結して得られたサーメットの表面を研磨などせずに、サーメットの焼き肌面の状態（焼結後の表面状態）のまま用いる無研磨品（M級品）が知られている。また、例えば無研磨（M級）の切削チップにおいては、一般的に刃先にホーニングなどの刃先処理が施され、刃先処理量は一般的に、すくい面で80μm前後、逃げ面で50μm前後である。
【０００４】
特許文献１、２には、サーメット表面から最大深さ300μmまで内部に向かって連続的に高くなる硬さ分布を有し、しかも内部硬さに対して表面硬さが5〜20％低い軟化表層を有するサーメットが記載されている。これら特許文献１、２には、窒素雰囲気中で焼結することで、表層にある硬質相成分が窒化され、硬質相粒子同士がブリッジを作り難くなると共に、表層に内部の結合相が引き出されることにより、軟化表層が形成されることが記載されている。
【０００５】
特許文献３、４には、サーメットの表面と内部の組織が均一、即ち、サーメット表面から内部にかけて硬さが略一定となるようなサーメットが記載されている。特許文献３には、冷却工程において、雰囲気中のCOガス分圧を制御することにより、表面への結合相の浸み出しを抑制すると共に、結合相を均一に分散させることが記載されている。一方、特許文献４には、冷却工程において、焼結温度から1200℃までを50℃/分以上の冷却速度で冷却することが記載されている。
【０００６】
特許文献５、６には、サーメット表面に高硬度な層を有するサーメットが記載されている。具体的には、特許文献５には、サーメット表面から最大深さ1mmまで内部に向かって連続的に低くなる硬さ分布を有し、しかも内部硬さに対して表面硬さが5〜30％高い硬化表層を有するサーメットが記載されている。また、この特許文献５には、COなどの浸炭ガス雰囲気中で液相が出現する温度以下に加熱し、引き続いて真空焼結することで、硬化表層が形成されることが記載されている。一方、特許文献６には、昇温工程において、液相出現温度以上、焼結最高温度到達前に炉内に70Torr以上の圧力の窒素ガスを導入し、焼結最高温度到達後に真空に戻すことにより、サーメット表面から50μmまでの表層部にビッカース硬度2000以上の部分が形成されることが記載されている。
【０００７】
非特許文献１には、真空などの脱窒素雰囲気中で焼結することで、サーメット表面に周辺組織を有しない炭窒化物粒子の硬質相と結合相のみで構成される層が形成され、内部硬さに対して表面硬さが2〜13％低く、厚さが2.0μm〜7.5μmの軟化表層を有するサーメットが得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５４−１１７５１０号公報
【特許文献２】特開昭５４−１５０４１１号公報
【特許文献３】特開昭５４−１０１７０４号公報
【特許文献４】特開昭６３−５７７３２号公報
【特許文献５】特開昭５４−１３９８１５号公報
【特許文献６】特開平２−９３０３６号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】鈴木壽編著、「超硬合金と焼結硬質材料」、丸善株式会社、1986年2月、p.352,353
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
サーメットにおいて、硬さ（耐摩耗性）と靱性（耐欠損性）とは相反する性質であることが知られている。最近では、切削工具の切削性能や工具寿命の向上が強く望まれており、切削工具の基材に利用されるサーメットにおいて、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れることが求められている。しかしながら、従来のサーメットでは、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスの点で改善の余地がある。
【００１１】
本発明者らが鋭意研究した結果、特許文献３、４に記載されるような表面と内部の硬さが均一なサーメットを切削工具の基材に用いた場合、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスの点で不十分であることが分かった。また、特許文献５、６に記載されるような表面硬さが内部硬さに比較して高いサーメットでは、耐摩耗性には優れるが、表面部の靱性が低いため、耐欠損性の点で劣ることが分かった。
【００１２】
一方、特許文献１、２では、靱性を付与する目的で軟化表層を有するサーメットを提案しているが、これら文献１、２では、軟化表層の厚さは、実施例では少なくとも40μm（例えば、特許文献１の第２表を参照）、比較例でも20μmである。そして、特許文献１、２に記載されるような軟化表層を有するサーメットを切削工具に用いた場合、耐欠損性に優れるものの、硬度が低い軟化表層の厚さが厚いため、耐摩耗性が不足することが分かった。
【００１３】
また、非特許文献１では、軟化表層の厚さが最小で3μmであるものの、周辺組織を有しない炭窒化物粒子の硬質相と結合相のみで軟化表層が構成されている。そのため、サーメット表面付近での熱伝導率が低いために、サーメットの欠点の一つである耐熱衝撃性の不足により、非特許文献１に記載されるような軟化表層を有するサーメットを切削工具に用いた場合、耐欠損性に劣ることが分かった。特に、切削油を用いた切削環境下では、この傾向が顕著である。
【００１４】
よって、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れる切削工具用サーメットの開発が待ち望まれている。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れるサーメット、及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、このサーメットからなる基材を具える切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
＜サーメット＞
本発明のサーメットは、周期表第４，５，６族から選択される金属の炭化物、炭窒化物、複合炭化物、及び複合炭窒化物のうちの少なくとも１種の化合物を含む硬質相と、鉄族金属を主成分とする結合相と、不可避的不純物とからなる。そして、サーメット表面から内部に向かって深さ10μmまでの表面領域に、深さ方向に連続的に硬度が高くなる硬さ分布を有し、かつ、内部領域における内部硬さに対して表面硬さが2〜10％低い軟化表層が形成されている。また、軟化表層が、Tiの化合物からなる芯部とこれを取り囲む周辺組織を有する硬質相粒子を含み、この周辺組織が、少なくともTi及びWを含む複合炭窒化物固溶体からなる。
【００１７】
本発明のサーメットによれば、上記した特定の軟化表層が形成されていることで、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れる。よって、切削工具に用いた場合に切削性能や工具寿命の向上が期待できる。ここで、軟化表層とは、表面から内部に向かって深さ方向に連続的に硬度が高くなる硬さ分布を有する部分のことであり、本発明では、この軟化表層が、表面から内部に向かって深さ10μmまでの表面領域に存在し、内部硬さに対して表面硬さが2〜10％低い。つまり、本発明のサーメットは、軟化表層の厚さが10μm以下で、かつ、内部硬さに対する表面硬さの低下割合（軟化率）が2〜10％である。また、本発明において、内部領域とは、軟化表層から内部に向かって深さ方向に略一定の硬さ分布を有する部分のことであり、5μmの区間に亘って硬さの変化が1％以内であれば、硬さが略一定とする。軟化表層の厚さは少なくとも5μm以上あることが好ましい。
【００１８】
上述したように、切削工具において刃先処理が施されるが、従来技術のように軟化表層が20μm以上の場合は、刃先処理を施した後も、刃先表面に軟化表層が残存したり、軟化表層が除去される部分があってもその範囲が極狭い範囲に限定されるため、結果的に耐摩耗性の向上に限界がある。これに対し、本発明のように軟化表層が10μm以下の場合は、刃先処理を施すことで、刃先表面の軟化表層が除去されることにより、耐摩耗性が大幅に向上する。
【００１９】
また、軟化表層がTi化合物の周囲にTi及びWを含む複合炭窒化物固溶体からなる周辺組織を有する、いわゆる有芯構造の硬質相粒子を含むことで、サーメット表面付近の熱伝導率が高くなり、耐熱衝撃性を改善できることから、耐欠損性が向上する。
【００２０】
硬質相を構成する化合物としては、具体的には、TiCやTiCNなどのTi化合物や、TiとTiを除く周期表第４，５，６族から選択される少なくとも１種の金属とを含むTi化合物、例えば、Ti及びWを含む複合炭化物（TiWC）や複合炭窒化物（TiWCN）などが挙げられる。その他、Tiを除く周期表第４，５，６族から選択される金属の化合物としては、例えば、TaC、NbC、WC、Mo2C、ZrC、Cr3C2、VCなどが挙げられる。本発明では、Ti化合物が硬質相の主成分（質量割合で、硬質相全体の50％以上であり、硬質相中においてTi化合物が最も多い）であり、硬質相がサーメット全体に対して75質量％以上95質量％以下であることが望ましい。
【００２１】
また、周辺組織は、実質的に少なくともTi及びWを含む複合炭窒化物固溶体からなる。更に、周期表第４，５，６族（但し、Ti及びWを除く）から選択される少なくとも１種の金属元素を含有してもよい。周辺組織の具体的な組成としては、例えば、(Ti,W)(C,N)、(Ti,W,Nb)(C,N)、(Ti,W,V)(C,N)、(Ti,W,Zr)(C,N)、(Ti,W,Mo)(C,N)、(Ti,W,Nb,V)(C,N)、(Ti,W,Nb,Zr)(C,N)、(Ti,W,Nb,Mo)(C,N)、(Ti,W,V,Zr)(C,N)、(Ti,W,V,Mo)(C,N)、(Ti,W,Zr,Mo)(C,N)、(Ti,W,Nb,V,Zr)(C,N)、(Ti,W,Nb,V,Mo)(C,N)、(Ti,W,Nb,V,Zr,Mo)(C,N)などが挙げられる。
【００２２】
一方、結合相を構成する鉄族金属としては、例えばCo、Niなどが挙げられる。本発明では、鉄族金属が結合相の主成分（質量割合で、結合相全体の65％以上であり、結合相中において鉄族金属が最も多い）であることが望ましい。
【００２３】
本発明のサーメットの一形態としては、硬質相中の含有窒素量が、4質量％以上7質量％以下であることが挙げられる。
【００２４】
この構成によれば、硬質相中の含有窒素量が4質量％以上であることで、極表面の軟化の程度が大きくなり、耐欠損性を改善することができる。また、硬質相中の含有窒素量が7質量％以下であることで、軟化率が高くなり過ぎることによる耐摩耗性の低下を抑制することができる。硬質相中の含有窒素量は、例えば、原料における硬質相成分に含まれる窒素量によってほぼ決定される。硬質相として、周期表第４，５，６族から選択される金属の炭窒化物や複合炭窒化物の他、上記した金属の窒化物、及び複合窒化物のうち少なくとも１種の化合物を追加し、この化合物を硬質相に含んでもよい。このような化合物としては、例えば、TiNやTaN、ZrNなどが挙げられる。
【００２５】
本発明のサーメットの一形態としては、内部領域におけるビッカース硬さHvが、15.0GPa以上18.0GPa未満であることが挙げられる。
【００２６】
この構成によれば、内部硬さが上記範囲を満たすことで、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れるサーメットを実現し易い。
【００２７】
＜サーメットの製造方法＞
サーメットは一般的に、原料粉末の準備→混合・成形→焼結という工程を経て製造される。
【００２８】
本発明のサーメットの製造方法は、原料粉末として、周期表第４，５，６族から選択される金属の炭化物、炭窒化物、複合炭化物、及び複合炭窒化物のうちの少なくとも１種の化合物の粉末と、鉄族金属の粉末とを用い、これを混合・成形した後、焼結する製造方法であって、次の工程を具える。
（１）原料粉末として、Tiの化合物及びWの化合物の粉末と、上記鉄族金属の粉末とを用意する準備工程。
（２）上記原料粉末を混合して混合物を得る混合工程。
（３）上記混合物を成形した成形体を得る成形工程。
（４）上記成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程。
そして、焼結工程は、昇温工程と冷却工程とを含む。
（４ａ）昇温工程では、上記成形体を液相が出現する液相出現温度まで昇温し、次いで、100Pa以上1000Pa以下の窒素雰囲気にて液相出現温度から焼結が完了する焼結完了温度まで昇温する。
（４ｂ）冷却工程では、1kPa以上50kPa以下のCOガス雰囲気にて10℃/min以上30℃/min以下の冷却速度で冷却する。
【００２９】
本発明のサーメットの製造方法によれば、上記した本発明のサーメットを製造することができる。本発明のサーメットの製造方法では、焼結工程での昇温条件及び冷却条件を上記した特定の条件とする。具体的には、昇温工程において、液相出現温度から焼結完了温度まで所定の圧力の窒素雰囲気中で昇温する。この窒素雰囲気の圧力が低過ぎる、又は雰囲気が真空や不活性ガス（Arなど）であると、昇温工程において、脱窒現象が生じる。これにより、後工程の冷却工程において、COガス雰囲気によって表面付近に存在する硬質相の炭化現象が生じ難くなるため、極表面の軟化現象が起きない、即ち、軟化表層が形成されない虞がある。一方、昇温工程での窒素雰囲気の圧力が高過ぎると、後工程の冷却工程において、過度の脱窒が生じ、表面への結合相の浸み出しとそれに伴う極表面の硬化現象が起きる虞がある。
【００３０】
また、上記した昇温条件、即ち、所定の圧力の窒素雰囲気中で液相出現温度より高い焼結温度で焼結することで、液相中にTi化合物の一部とW化合物の一部が溶解し、その後、Ti化合物の周囲に、Ti及びWを含む複合炭窒化物固溶体が周辺組織として析出することにより、周辺組織を有する有芯構造の硬質相粒子が形成される。W化合物としては、Wの炭化物、窒化物、炭窒化物などが挙げられる。その他、周期表第４，５，６族（但し、Ti及びWを除く）から選択される少なくとも１種の金属の化合物（例、炭化物、窒化物、炭窒化物）の粉末、例えば、TaC、NbC、Mo2C、ZrC、Cr3C2、VCなどの粉末を原料粉末に追加してもよい。
【００３１】
昇温工程における液相出現温度は、例えば1200℃以上1300℃以下であり、焼結完了温度は、1400℃以上1600℃以下とすることが好ましい。焼結温度が高過ぎると、硬質相を構成する化合物粒子が成長して、サーメット中に粗大な粒子が増加するため、耐摩耗性や耐欠損性が低下する虞がある。一方、焼結温度が低過ぎると、硬質相と結合相との濡れが不足し、サーメット中に微細な空孔が発生するため、耐摩耗性や耐欠損性が低下する虞がある。さらに、昇温工程において、焼結完了温度まで昇温した後、100Pa以上1000Pa以下の窒素雰囲気中で焼結完了温度に一定時間保持する保持工程を有することが好ましい。このときの焼結保持時間は、例えば30分以上1.5時間以下とすることが挙げられる。
【００３２】
液相出現温度までの昇温は、雰囲気が窒素であっても、真空や不活性ガス（例、Ar）であってもよい。また、液相出現温度までの昇温速度は、例えば、1℃/min以上10℃/min以下とすることが挙げられる。液相出現温度から焼結完了温度までの昇温速度は、1℃/min以上5℃/min以下とすることが好ましく、このような低昇温速度で昇温することにより、サーメットの緻密化を図ることができる。
【００３３】
上記した昇温工程に加えて、冷却工程において、所定の圧力のCOガス雰囲気中で所定の冷却速度で冷却する。このCOガス雰囲気の圧力が低過ぎると、表面付近に存在する硬質相の炭化現象が生じ難くなるため、極表面において硬質相を構成する粒子同士のネッキングが生じず、極表面の軟化現象が起きない、即ち、軟化表層が形成されない虞がある。一方、冷却工程でのCOガス雰囲気の圧力が高過ぎると、表面付近に遊離炭素が出現し、耐摩耗性や耐欠損性が低下する他、遊離炭素粒子が破壊起源の欠陥となり抗折力強度が低下する虞がある。ここで、硬質相に上記した窒化物又は複合窒化物を含む場合、このような化合物はCOガス雰囲気中の炭素を取り込み易く、極表面の軟化の程度を大きくすることが可能である。
【００３４】
また、冷却速度が低過ぎると、軟化する領域が極表面だけでなく内部まで軟化する、即ち、軟化表層の厚さが厚くなる虞があり、一方、冷却速度が高過ぎると、極表面の軟化現象が生じず、表面と内部の硬さが均一になり、軟化表層が形成されない虞がある。冷却工程において、焼結完了温度から少なくとも1000℃まで10℃/min以上30℃/min以下の冷却速度で冷却することが好ましい
【００３５】
＜切削工具＞
本発明の切削工具は、上記した本発明のサーメットからなる基材を具える。
【００３６】
上述したように、本発明のサーメットは、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れ、切削工具の基材に好適に利用することができる。そして、本発明のサーメットを基材に用いた本発明の切削工具は、従来の切削工具に比較して、切削性能や工具寿命が向上する。切削工具の具体例としては、切削チップ、バイト、エンドミル、ドリルなどが挙げられる。
【００３７】
上記した本発明の切削工具において、基材の表面に硬質膜が被覆されていてもよい。この硬質膜は、少なくとも刃先及びその近傍（具体的には、切削に作用する領域と切屑が接触する領域）に被覆することが好ましく、基材表面の全面に被覆してもよい。硬質膜は、単層でも多層でもよく、合計厚さは1〜20μmとすることが好ましい。硬質膜は、熱CVD法などの化学的蒸着法（CVD法）や、カソードアークイオンプレーティング法などの物理的蒸着法（PVD法）により形成することが可能である。
【００３８】
硬質膜としては、周期表第４，５，６族の金属元素、アルミニウム（Al）、シリコン（Si）及び硼素（B）から選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、及び硼素から選ばれる少なくとも１種の元素との化合物からなるものが好ましい。具体的な膜種としては、TiCN，Al2O3，TiAlN，TiN，AlCrNなどが挙げられる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のサーメットは、特定の軟化表層が形成されていることで、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れる。また、本発明のサーメットの製造方法は、上記した本発明のサーメットを製造することができる。さらに、本発明の切削工具は、上記した本発明のサーメットからなる基材を具えることで、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスに優れ、切削性能や工具寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】試験例１の各試料のサーメットにおける表面から内部に向かって深さ方向の硬さ分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
［試験例１］
本発明のサーメットを製造し、得られたサーメットを分析すると共に、このサーメットを基材に用いた切削工具を作製し、その切削性能を評価した。
【００４２】
＜サーメット＞
原料粉末として、以下に示す硬質相を構成する化合物の粉末と、結合相を構成する鉄族金属の粉末とを用意した。
（化合物）TiCN（但し、TiとCとNとのモル比が1：0.5：0.5）、TiC、TiN、TaC、TaN、NbC、WC、Mo2C、ZrC、ZrN
（鉄族金属）Co、Ni
そして、これら粉末の中から表１に示す組成となるように各粉末を配合して、原料粉末を準備した。この例では、表１に示す２種類の組成の原料粉末を準備した。なお、表１に示す組成Iにおける硬質相成分に含まれる窒素量は6.1質量％、組成IIにおける硬質相成分に含まれる窒素量は6.5質量％である。
【００４３】
【表１】
2014029001.tif 000003
【００４４】
用意した各組成の原料粉末に3〜5質量％のパラフィンを成形助剤として添加した後、各原料粉末をアルコール又はアセトン溶媒とWC基超硬合金製ボールと共にステンレス製容器に装入し、粉砕及び混合（湿式）を行った。粉砕及び混合後、乾燥して得られた各混合物にパラフィンを少量添加した後、金型を用いて98MPaの圧力でプレス成形して、ISO型番CNMG120408（ブレーカ付き）のチップ形状の成形体を作製した。
【００４５】
得られた各成形体をそれぞれ450℃に加熱してパラフィンを除去した後、表２に示す焼結条件で焼結した。具体的には、5Paの真空雰囲気にて1200℃（液相出現温度）まで昇温し、次いで、表２に示す昇温工程の条件（雰囲気、圧力）で1500℃（焼結完了温度）まで昇温した後、表２に示す保持工程の条件（雰囲気、圧力）で60分間保持した。その後、表２に示す冷却工程の条件（雰囲気、圧力、冷却速度）で1000℃まで冷却し、次いで、窒素ガスを導入して300kPaG（ゲージ圧）の窒素雰囲気にて加圧冷却した。この例では、焼結条件A、C〜Fについては、昇温工程で昇温した後、その状態を維持したまま保持したが、焼結条件Bについては、昇温工程で昇温した後、一旦真空引きして5Paの真空雰囲気とした後、窒素ガスを導入して660Paの窒素雰囲気とした状態で保持した。
【００４６】
【表２】
2014029001.tif 000004
【００４７】
表１に示す組成I、IIの原料粉末を用い、表２に示す焼結条件A〜Fで焼結して、表３に示す試料1〜8の焼結体（サーメット）を製造した。得られた各試料について、表面（焼き肌面）から内部に向かって深さ方向に硬さ分布を測定した。その結果を図１に示す。この例では、各試料の略中心を通る断面をとり、各試料の中心部付近における表面の任意の点から内部に向かって深さ方向にビッカース硬さ（Hv）を測定した。具体的には、表面から深さ10μmまでの領域では1μmおきに、それ以上の内部領域では5μmおきに測定し、深さ160μmまでの硬さ分布を測定した。また、測定は、試料表面の異なる３点について行い、その平均値とした。
【００４８】
そして、得られた硬さ分布の結果から、各試料の軟化表層（ただし、試料7では硬化表層）の厚さ（μm）、表面硬さ（GPa）、内部硬さ（GPa）、軟化率（％）をそれぞれ求めた。その結果を表３に併せて示す。軟化表層とは、表面から内部に向かって深さ方向に連続的に硬度が高くなる硬さ分布を有する部分のうち、下記に示す内部硬さ以下の硬度を有する領域のことであり、硬化表層とは、逆に硬度が低くなる硬さ分布を有する部分のことである。即ち、軟化（硬化）表層とは、表面から深さ方向に連続的に硬さが変化する部分を指す。この例では、試料1〜4、6〜8については、軟化（硬化）表層の厚さは、表面から硬さが略一定となる内部領域までの深さ（距離）を求めた。試料5については、軟化表層の厚さは、表面から内部硬さと同じ硬さの点に至るまでの深さ（距離）を求めた。なお、5μmの区間に亘って硬さの変化が1％以内であれば、硬さが略一定であると判断した。また、表面硬さは、深さ0μmの地点の硬さを求めた。内部硬さは、深さ方向に略一定の硬さ分布を有する内部領域の硬さを求めた。軟化率は、表面硬さと内部硬さから次式により算出した。
（式）：［（内部硬さ−表面硬さ）／内部硬さ］×100
【００４９】
なお、試料6は、表面から内部に向かって深さ方向に硬さが略一定であり、軟化表層が形成されていなかった。試料7は、内部硬さに対して表面硬さが高い硬化表層が形成されていた。
【００５０】
また、試料1、2及び試料5について、軟化表層の断面組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その結果、試料1、2では、軟化表層において、Ti化合物（TiCNやTiC）からなる芯部と、Ti及びWを含む複合炭窒化物固溶体（例、(Ti,W)(C,N)）からなる周辺組織を有する有芯構造の硬質相粒子が結合相中に認められた。一方、試料5では、周辺組織を有しない非有芯構造の硬質相粒子と結合相のみで軟化表層が構成されており、有芯構造の硬質相粒子が認められなかった。
【００５１】
【表３】
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【００５２】
次に、同様にして製造した試料1〜8のサーメットを基材に用いた切削工具を作製した。具体的には、各試料を平面研磨処理した後、ブラシ加工によりすくい面／逃げ面の比率が1.5〜2.0のRホーニングを各試料に形成する刃先処理を施して、切削チップを作製した。そして、得られた各切削チップについて、表４に示す切削試験（いずれも旋削加工）を行い、切削性能（耐摩耗性及び耐欠損性）を評価した。その結果を表５に示す。
【００５３】
【表４】
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【００５４】
【表５】
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【００５５】
表５の結果から、軟化表層の厚さが10μm以下で、かつ軟化率が2〜10％であり、軟化表層に有芯構造の硬質相粒子を含む試料1、2は、逃げ面摩耗量Vbが0.12（mm）以下で、かつ欠損に至るまでの衝撃回数が2500（回）以上であり、耐摩耗性と耐欠損性のバランスに優れ、長時間に亘って安定した切削が可能である。これに対し、軟化表層の厚さが20μm以上の試料3、4、8は、耐欠損性に優れるものの、耐摩耗性の点で劣る。軟化表層に有芯構造の硬質相粒子が存在しない試料5は、軟化表層の厚さが10μm以下であるが、軟化率が12.5％と高く、耐摩耗性に劣る。また、軟化率が12.5％と高いが、耐欠損性も不十分である。耐摩耗性も不十分である。表面から内部にかけて硬さが一定の試料6と、内部硬さに対して表面硬さが高い試料7は、耐摩耗性に優れるが、耐欠損性の点で劣る。
【００５６】
なお、上述した実施形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、サーメットの組成や製造条件を適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のサーメットは、切削工具の基材に好適に利用することができる。本発明のサーメットの製造方法は、サーメットの製造に好適に利用することができる。本発明の切削工具は、旋削加工、フライス切削加工、特に、鋼の切削に好適に利用することができる。
【図１】
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