(57)【要約】  本発明は、質量比で０．６％〜１．２％のＣを含み、硬さが６０ＨＲＣ以上に調整された冷間工具鋼を、金属（半金属を含む）部分の原子比率でＡｌが５０％よりも多いＡｌＴｉの窒化物皮膜が被覆された被覆切削工具を用いて切削する冷間工具鋼の切削方法を提供する。
2014030619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量比で０．６％〜１．２％のＣを含み、硬さが６０ＨＲＣ以上に調整された冷間工具鋼を、金属（半金属を含む）部分の原子比率でＡｌが５０％よりも多いＡｌＴｉの窒化物皮膜が被覆された被覆切削工具を用いて切削する冷間工具鋼の切削方法。
【請求項２】
前記冷間工具鋼は、更に、質量比でＣｒを３．０％以上８．０％未満含有する請求項１に記載の冷間工具鋼の切削方法。
【請求項３】
前記冷間工具鋼は、更に、ＭｏおよびＷを質量比で、０．５％≦｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝≦２．０％（Ｍｏ量：Ｍｏの鋼中における質量比、Ｗ量：Ｗの鋼中における質量比）を満たす範囲で含有する請求項２に記載の冷間工具鋼の切削方法。
【請求項４】
前記冷間工具鋼は、更に、質量比で、Ａｌを０．０１％以上０．３％未満、Ｍｎを０．３％〜２．０％、Ｓを０．０２％〜０．１％含有する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷間工具鋼の切削方法。
【請求項５】
切削速度１２０ｍ／ｍｉｎ以上で切削する請求項４に記載の冷間工具鋼の切削方法。
【請求項６】
前記冷間工具鋼は、質量比で、
Ｃ：０．６％〜１．２％、
Ｓｉ：０．７％〜２．５％、
Ｍｎ：０．３％〜２．０％、
Ｓ：０．０２％〜０．１％、
Ｃｒ：３．０％以上５．０％未満、
ＭｏおよびＷ：０．５％≦｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝≦２．０％（Ｍｏ量：Ｍｏの鋼中における質量比、Ｗ量：Ｗの鋼中における質量比）、
Ａｌ：０．０４％以上０．３％未満、
残部Ｆｅ、および不可避的不純物からなる請求項１に記載の冷間工具鋼の切削方法。
【請求項７】
前記冷間工具鋼は、質量比で、
Ｃ：０．６％〜１．２％、
Ｓｉ：０．７％〜２．５％、
Ｍｎ：０．３％〜２．０％、
Ｓ：０．０２％〜０．１％、
Ｃｒ：３．０％以上５．０％未満、
ＭｏおよびＷ：０．５％≦｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝≦２．０％（Ｍｏ量：Ｍｏの鋼中における質量比、Ｗ量：Ｗの鋼中における質量比）、
Ａｌ：０．０４％以上０．３％未満、
残部Ｆｅ、および不可避的不純物からなり、
下記の関係式によって求められる被削性指数ＭＰの値が０超である請求項１に記載の冷間工具鋼の切削方法。
ＭＰ＝２１．９×Ｓ量＋１２４．２×（Ａｌ量／Ｃｒ量）−２．１
〔Ｓ量：上記Ｓの鋼中における質量比、Ｃｒ量：上記Ｃｒの鋼中における質量比、Ａｌ：上記Ａｌの鋼中における質量比〕
【請求項８】
切削速度１６０ｍ／ｍｉｎ以上で切削する請求項６または請求項７に記載の冷間工具鋼の切削方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の冷間工具鋼の切削方法で冷間工具鋼を切削することにより冷間金型材料を製造する冷間金型材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具材料、特に家電、携帯電話や自動車関連部品を成形する冷間金型材料に適した冷間工具鋼の切削方法、及びその切削方法を用いた冷間金型材料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
室温での板材の曲げ、絞り、抜きなどのプレス成形に用いられる冷間工具では、その耐摩耗性を向上するために、焼入れ焼戻しにより６０ＨＲＣ以上の硬さに調整した鋼素材が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。このような高硬度の鋼素材は、焼入れ焼戻し後に工具形状に切削加工することが困難である。そのため、通常は、硬さの低い焼鈍状態で粗加工を行った後に、６０ＨＲＣ以上の使用硬さに調整する。この場合、粗加工後の形状が、焼入れ焼戻しにより熱処理変形することから、焼入れ焼戻し後には、その変形分を修正するための再度の仕上げ切削加工を施して最終工具形状に整えられる。焼入れ焼戻しによる工具の熱処理変形の主な原因は、焼鈍状態ではフェライト組織であった鋼素材がマルテンサイト組織へと変態することで体積が膨張するためである。【０００３】
上記の鋼素材の他に、あらかじめ使用硬さに調整して供給されるプリハードン鋼が多く提案されている。プリハードン鋼では、最終工具形状まで一括して切削加工を行った後には、焼入れ焼戻しの必要がないため、焼入れ焼戻しに起因する工具の熱処理変形を除外でき、上記の仕上げ切削加工も省略できる有効な技術である。本技術に関しては、切削工具の母材や皮膜を改良して耐久性を向上させた切削工具を用いて、高硬度の鋼素材を切削加工する手法が知られている（例えば、特許文献４、５参照）。
また、鋼素材からのアプローチとして、焼入れした鋼素材中に存在する、被削性を低下させる未固溶の一次炭化物の量を最適化することにより、５５ＨＲＣを超える焼入れ焼戻し硬さを確保しつつ優れた被削性を有する冷間工具鋼が提案されている（例えば、特許文献６参照）。一方、切削加工時の切削工具と鋼素材との間の摩擦によって生じる工具摩耗を抑制するために、融点が１２００℃以下の酸化物（（ＦｅＯ）２・ＳｉＯ２、Ｆｅ２ＳｉＯ４または（ＦｅＳｉ）Ｃｒ２Ｏ２）を形成する元素を添加し、切削加工時に発生する熱により金型表面に前記酸化物を形成することで自己潤滑性を付与した冷間工具鋼も提案されている（例えば、特許文献７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８９９８２号公報
【特許文献２】特開２００９−１３２９９０号公報
【特許文献３】特開２００６−１９３７９０号公報
【特許文献４】特開２００３−１５０４号公報
【特許文献５】特開２０１０−１１５７６４号公報
【特許文献６】特開２００１−３１６７６９号公報
【特許文献７】特開２００５−２７２８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献４、５には、硬さを６０ＨＲＣとした代表的な冷間工具鋼であるＳＫＤ１１を切削加工することが開示されている。しかしながら、未固溶の一次炭化物を多く形成するＳＫＤ１１の切削加工においては、基地硬さを高めて６０ＨＲＣの高硬度とした場合には、工具寿命が短く被削性の改善は十分ではない。【０００６】
一方、特許文献６に開示されるような未固溶の一次炭化物の形成量を少なく制御した冷間工具鋼や、特許文献７に開示されるような低融点酸化物を自己潤滑皮膜として利用した冷間工具鋼であっても、６０ＨＲＣ以上の高硬度になると工具の損傷摩耗が大きくなり被削性の改善は十分でない場合があった。【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものである。このような状況のもと、６０ＨＲＣ以上の高い硬度の冷間工具鋼に対して、被削性を飛躍的に向上できる冷間工具鋼の切削方法、及びその切削方法を用いた冷間金型材料の製造方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、冷間工具鋼の被削性を向上する手法を鋭意研究した。そして、焼入れ焼戻し硬さが６０ＨＲＣ以上の冷間工具鋼の切削加工において、被削性を改善できる最適な冷間工具鋼の成分範囲と切削加工条件の組合せがあるとの知見を得た。本発明は、そのような最適な組み合わせを特定することで達成されたものである。【０００９】
すなわち、第１の発明は、質量比で０．６％〜１．２％のＣ（炭素）を含み、硬さが６０ＨＲＣ以上に調整された冷間工具鋼を、金属（半金属を含む）部分の原子比率でＡｌが５０％よりも多いＡｌＴｉの窒化物皮膜を被覆した被覆切削工具を用いて切削する冷間工具鋼の切削方法である。【００１０】
冷間工具鋼は、更に、質量比で３．０％以上８．０％未満のＣｒ（クロム）を含有することが好ましい。
また、冷間工具鋼は、更に、Ｍｏ（モリブデン）およびＷ（タングステン）を含み、これらは、それぞれ単独の元素としてまたは複合化合物として含まれてもよい。これらＭｏおよびＷは、（それぞれ単独の元素としてまたは複合化合物として）質量比で、｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝の値が０．５％〜２．０％の範囲となるように含有されていることが好ましい。ここで、Ｍｏ量は、Ｍｏの鋼中における質量比を、Ｗ量は、Ｗの鋼中における質量比を、それぞれ表す。【００１１】
また、冷間工具鋼は、更に、質量比で、Ａｌ（アルミニウム）を０．０１％以上０．３％未満、Ｍｎ（マンガン）を０．３％〜２．０％、Ｓ（硫黄）を０．０２％〜０．１％含有することが好ましい。
本発明の冷間工具鋼の切削方法では、この冷間工具鋼は、切削速度１２０ｍ／ｍｉｎ以上で切削されることが好ましい。【００１２】
また、冷間工具鋼は、質量比で、
Ｃ：０．６％〜１．２％、
Ｓｉ：０．７％〜２．５％、
Ｍｎ：０．３％〜２．０％、
Ｓ：０．０２％〜０．１％、
Ｃｒ：３．０％以上５．０％未満、
ＭｏおよびＷ：０．５％≦｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝≦２．０％（Ｍｏ量：Ｍｏの鋼中における質量比（質量％）、Ｗ量：Ｗの鋼中における質量比（質量％））、
Ａｌ：０．０４％以上０．３％未満、
残部Ｆｅ（鉄）、および不可避的不純物からなることが好ましい。
この場合、上記のＳ、Ｃｒ、およびＡｌは、下記の関係式によって求められる被削性指数ＭＰの値が０超（すなわちＭＰ＞０）である冷間工具鋼であることがより好ましい。
［関係式］
ＭＰ＝２１．９×Ｓ量＋１２４．２×（Ａｌ量／Ｃｒ量）−２．１
上記関係式において、Ｓ量は、上記Ｓの鋼中における質量比（質量％）を、Ｃｒ量は、上記Ｃｒの鋼中における質量比（質量％）を、Ａｌは、上記Ａｌの鋼中における質量比（質量％）を、それぞれ表す。
これらの冷間工具鋼は、切削速度１６０ｍ／ｍｉｎ以上で切削されることが好ましい。【００１３】
また、第２の発明は、上記の冷間工具鋼の切削方法を用いて冷間工具鋼を切削することにより冷間金型材料を製造する冷間金型材料の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、６０ＨＲＣ以上の高い硬度の冷間工具鋼の加工においても、被削性に優れ、工具寿命が長く、かつ高能率加工する冷間工具鋼の切削方法および冷間金型材料の製造方法が提供される。
よって、プリハードンの冷間工具鋼の実用化にとって欠くことのできない技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】実施例１において、本発明例の切削方法に用いた切削工具の逃げ面およびすくい面の外観を示したデジタルマイクロスコープ写真である。
【図１Ｂ】実施例１において、比較例の切削方法に用いた切削工具の逃げ面およびすくい面の外観を示したデジタルマイクロスコープ写真である。
【図２Ａ】図１Ａの切削工具の表面に形成された付着物をＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）分析したときの元素マップ図である。
【図２Ｂ】図１Ｂの切削工具の表面に形成された付着物をＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）分析したときの元素マップ図である。
【図３】実施例２において、本発明例及び比較例の切削方法に用いた切削工具の逃げ面およびすくい面の外観を示した電子顕微鏡写真である。
【図４】実施例３において、本発明例及び比較例の切削方法に用いた切削工具の逃げ面およびすくい面の外観を示した電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の特徴は、冷間工具鋼に含まれる炭素含有量を調整することで一次炭化物の形成を抑制し、更には、その加工に用いる切削工具には、Ａｌが主体のＡｌＴｉの窒化物を被覆した被覆切削工具を適用することで６０ＨＲＣ以上の高硬度な冷間工具鋼においても、被削性が大幅に改善されることを見出したことにある。
【００１７】
上記「ＨＲＣ」は、押し込み硬さを表す尺度であるロックウェル硬さＨＲ（Rockwell Hardness）を表しており、圧子：１２０°円錐形ダイアモンド、試験荷重：１５０ｋｇｆの条件でＪＩＳ Ｂ７７２６に準拠して下記式により求められる値である。
ＨＲ＝１００−５００ｈ
（ｈ：基準荷重（１０ｋｇｆ）時を零点とした時の実際のへこみ深さ［ｍｍ］）
また、以下において、質量比を表す「％」（質量％）を単に「％」と表記することがある。
【００１８】
まず、冷間工具鋼の見地に立って述べる。
（１）Ｃ：０．６％〜１．２％
本発明における冷間工具鋼は、Ｃを質量比で０．６％〜１．２％の範囲で含有する。
本発明において、冷間工具鋼の炭素（Ｃ）量を調整することは被削性を改善する上で極めて重要である。例えば、代表的な冷間工具鋼であるＳＫＤ１１は１．４％〜１．６質量％の炭素を含有しているため未固溶の一次炭化物が多量に形成される。本発明者等の検討によると、ＳＫＤ１１の場合、一次炭化物量の面積率は８％程度であることを確認した。そして、ＳＫＤ１１のように硬度が高い一次炭化物が多量に存在していると、基地硬さを高めて６０ＨＲＣ以上の高硬度としたとき、切削工具を改良したとしても工具摩耗の進行は著しくなる。
【００１９】
「一次炭化物量の面積率」とは、冷間工具鋼を切断したときの切断面に占める一次炭化物の面積率のことである。これは、光学顕微鏡で観察し、所定領域からなる１視野の組織写真を複数撮影し、各視野中における円相当径５μｍ以上の一次炭化物の面積率を求め、これらの平均値を算出することにより得られる値である。
【００２０】
本発明者等は、６０ＨＲＣ以上の高硬度な冷間工具鋼において被削性を改善できるよう一次炭化物量を低減するべく検討した。そして、冷間工具鋼に含まれる一次炭化物量には、Ｃ含有量が強く影響することを確認した。
Ｃは、鋼中で炭化物を形成し、基地中に固溶することで、冷間工具鋼に硬さを付与する重要な元素である。Ｃ含有量が０．６％を下回って少なくなりすぎると、炭化物を形成して基地中に固溶するＣ量が低下するため、６０ＨＲＣ以上の硬さを付与することが困難となる。一方、Ｃ含有量が１．２％を上回って過多になると、焼入れしたときの未固溶の一次炭化物量の増加により靱性が低下しやすいこともあるが、それ以上に一次炭化物が多量に形成するため被削性の大きな低下を招く。
本発明では、Ｃ含有量を０．６％〜１．２％とすることで、冷間工具鋼に６０ＨＲＣ以上の硬度を付与し、かつ、未固溶の一次炭化物の面積率を５％以下まで低減することが容易となる。これにより、被削性も改善される傾向にある。
【００２１】
冷間工具鋼の硬度を高めるには、Ｃ含有量を０．６５％以上とすることが好ましく、更に好ましくは、０．７０％以上である。また、被削性を改善するには、１．０％以下とすることが好ましく、更に好ましくは０．９％以下である。
【００２２】
一次炭化物量の面積率は、４％以下とすることが好ましく、より好ましくは３％以下であり、更に好ましくは２％以下であり、特に好ましくは１％以下である。
【００２３】
尚、本発明における冷間工具鋼において、Ｃ以外の成分は、技術常識を基に適宜設計できるが、例えば、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｕ、Ｎｂ等（残部、Ｆｅ）から適宜元素を選択して構成することができる。更に言えば、質量比で、Ｓｉ：０．１％〜３．０％、Ｃｒ：３．０％〜９．０％、Ｍｎ：０．３％〜２．０％、｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝：０．５％〜２．０％、Ａｌ：０．５％以下、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．１％以下、Ｎｉ：１．０％以下、Ｖ：１．０％以下、Ｃｕ：１．０％以下、Ｎｂ：０．５％以下、等から適宜元素を選択し、所望の含有量を設計して構成することができる。
【００２４】
更に、６０ＨＲＣ以上の高硬度を維持しつつ、冷間工具鋼の一次炭化物の面積率を低減させるには、一次炭化物を形成し易いＣｒ、Ｍｏ、Ｗの含有量について以下の範囲に制御することが好ましい。具体的には、以下の通りである。
【００２５】
（２）Ｃｒ：３．０％以上８．０％未満
冷間工具鋼におけるＣｒは、３．０％以上８．０％未満の範囲で含有されていることが好ましい。
Ｃｒは、焼入れ焼戻し後の組織中にＭ７Ｃ３炭化物を形成することで、冷間工具鋼に硬さを付与する。また、焼入加熱時に一部は未固溶炭化物として存在して、結晶粒の成長を抑制する効果がある。そして、Ｃｒが３．０％以上であると、所望量の炭化物が得られ、６０ＨＲＣ以上の硬さを達成しやすい。一方、Ｃｒを８．０％未満とすることで、未固溶の一次炭化物量が減少して、靱性が向上する。そして、Ｃｒを含む低融点酸化物の過多の形成を抑えることで、後述のＡｌによるＡｌ２Ｏ３保護皮膜の機能を向上することができ、被削性を著しく向上させることが可能となる。
【００２６】
また、結晶粒の成長抑制や硬さ付与の目的で、硬質のＭＣ炭化物を形成するＶやＮｂを添加する場合、Ｍ７Ｃ３炭化物を共存させることで、粗大なＭＣ炭化物の形成を抑制する効果があり、Ｃｒが３．０％以上であることで、その効果が十分に得られ、被削性を良好になる。このため、Ｃｒは３．０質量％以上８．０質量％未満とすることが好ましい。
尚、上記の「Ｍ」は、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏなどを表す（以下同様）。
Ｃｒの含有量は、より好ましくは３．１％以上であり、更に好ましくは３．５％以上である。また、Ｃｒの含有量の上限は、好ましくは７．０％以下であり、更に好ましくは、５．０％未満であり、特に好ましくは４．８％以下である。
【００２７】
（３）ＭｏおよびＷ：０．５質量％≦｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝≦２．０％
本発明における冷間工具鋼は、ＭｏおよびＷを、それぞれ単独の元素としてまたは複合化合物として、０．５質量％≦｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝≦２．０％を満たす範囲で含有することが好ましい。
【００２８】
ＭｏおよびＷは、焼戻しにおいて、微細炭化物の析出強化（二次硬化）により硬さを向上させる元素である。しかし、これと同時に、焼戻しで起こる残留オーステナイトの分解を遅滞させるため、過多に含有すると、焼入れ焼戻し後の組織に残留オーステナイトが残りやすい。また、ＭｏやＷは高価な元素であるため、実用化する上では添加量を極力低減すべきである。よって、これら元素の添加量は、｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝の関係式で０．５％〜２．０％を満たす範囲とすることが好ましい。
【００２９】
上記のうち、冷間工具鋼の被削性を向上させるのに好ましい実施形態を説明する。
本発明における冷間工具鋼は、質量比で、Ｃ：０．６％〜１．２％、Ｓｉ：０．７％〜２．５％、Ｍｎ：０．３％〜２．０％、Ｓ：０．０２％〜０．１％、Ｃｒ：３．０％以上５．０％未満、ＭｏおよびＷ（単独または複合で）：０．５％≦｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝≦２．０％、Ａｌ：０．０４％〜０．３％未満、残部Ｆｅ、および不可避的不純物からなることが好ましい。
【００３０】
Ｓｉは、ＦｅやＣｒよりも酸化傾向が強いことに加えて、Ａｌ２Ｏ３とコランダム系の酸化物を形成しやすい元素であるため、酸化物を低融点化するＦｅ系酸化物やＣｒ系酸化物の形成を抑制し、Ａｌ２Ｏ３保護皮膜の形成を促進する作用がある。また、鋼中に固溶して、冷間工具鋼に硬さを付与する元素である。これらの効果を得るには、Ｓｉは、鋼全体に対する質量比で０．７％以上であることが好ましい。しかし、多すぎると焼入れ性や靱性が著しく低下するので、鋼全体に対する質量比で２．５％以下にすることが好ましい。更には、Ｓｉの質量比は、０．８％以上であることが好ましい。また、Ｓｉのより好ましい質量比は、２．０％以下である。
【００３１】
Ｓｉの含有量を上述した範囲に制御することに加えて、ＣｒとＡｌの含有量をより好ましく制御した冷間工具鋼を適用することで、高融点酸化物であるＡｌ２Ｏ３と、高延性介在物であるＭｎＳと、からなる複合潤滑保護皮膜が工具刃先に安定して形成されるため好ましい。具体的には、質量比で、
Ｃ：０．６％〜１．２％、Ｓｉ：０．７％〜２．５％、Ｍｎ：０．３％〜２．０％、Ｓ：０．０２％〜０．１％、Ｃｒ：３．０％以上５．０％未満、ＭｏおよびＷ（単独または複合で）：０．５％≦｛Ｍｏ量＋（１／２×Ｗ量）｝≦２．０％、Ａｌ：０．０４〜０．３％未満、残部Ｆｅ、および不可避的不純物からなり、かつ下記の関係式によって求められる被削性指数ＭＰの値が０超である冷間工具鋼とすることが好ましい。
ＭＰ＝２１．９×Ｓ量＋１２４．２×（Ａｌ量／Ｃｒ量）−２．１
〔Ｓ量：上記Ｓの鋼中における質量比、Ｃｒ量：上記Ｃｒの鋼中における質量比、Ａｌ：上記Ａｌの鋼中における質量比〕
上記において、質量比で、Ｓ量が０．０３％〜０．８％であって、かつＡｌ量／Ｃｒ量の比が０．０２〜０．０６である場合がより好ましい。
【００３２】
被削性指数ＭＰの調整は、Ａｌ２Ｏ３とＭｎＳからなる複合潤滑保護皮膜を、切削加工時の工具表面に十分量形成させるための好ましい要件である。本発明の好ましい切削方法に適用する冷間工具鋼は、切削加工時に発生する熱によって高融点酸化物であるＡｌ２Ｏ３を切削工具の表面に形成する。Ａｌ２Ｏ３の融点は約２０５０℃であり、これは切削温度よりも遥かに高いため、Ａｌ２Ｏ３は切削工具の保護皮膜として機能する。さらに、本発明における好ましい冷間工具鋼に含まれる十分量のＳは、ＭｎＳを形成する。ＭｎＳは延性に富むことに加え、Ａｌ２Ｏ３との馴染みが良いため、上記のＡｌ２Ｏ３保護皮膜上に堆積して、これらが良好な複合潤滑保護皮膜としての役割を果たす。
【００３３】
一方、冷間工具鋼の主要成分であるＣｒは、低融点酸化物を形成しやすい。つまり、鋼中のＡｌ量に対して、過多に含有されるＣｒは、Ａｌ２Ｏ３保護皮膜の機能を阻害する要因となりやすい。そして、この結果、Ａｌ２Ｏ３とＭｎＳとからなる複合潤滑保護皮膜の機能を阻害する要因となることがある。したがって、本発明に係る好ましい冷間工具鋼は、０．０４％以上の十分量のＡｌを含有した上で、鋼中のＡｌ量とＣｒ量のバランス（Ａｌ／Ｃｒ）を調整することが好ましい。そして、これに見合ったＳ量の調整を行うことで、上記の複合潤滑保護皮膜の機能が発揮される。
【００３４】
以上の作用効果に基づいて、Ｓ、Ｃｒ、Ａｌの自己潤滑性に及ぼす影響度の相互関係を詳細に研究した。その結果、本発明の成分組成を満たした冷間工具鋼の場合、これら３元素による上記の影響度には「２１．９×Ｓ量＋１２４．２×（Ａｌ量／Ｃｒ量）−２．１」の関係式で表される相互関係が成立し、この関係式による値を被削性指数ＭＰとすることで、本発明の被削性を精度よく評価できることを確認した。そして、このＭＰ値が大きくなると、本発明の高融点酸化物を用いた複合潤滑保護皮膜による被削性向上効果が発揮され、具体的には０を超えるように成分組成を調整すれば、この効果は十分に発揮される。
【００３５】
上述した関係式を満たす冷間工具鋼は、切削工具の表面に十分量の複合潤滑保護皮膜が形成されるように成分設計されており、切削速度を上げることで切削温度が上昇してその効果が有効に発揮される。切削速度は、好ましくは１２０ｍ／ｍｉｎ以上であり、より好ましくは１６０ｍ／ｍｉｎ以上であり、さらに好ましくは１８０ｍ／ｍｉｎ以上であり、特に好ましくは２００ｍ／ｍｉｎ以上である。また、切削速度を上げることで、切削に要する時間の短縮にも繋がる。
【００３６】
本発明の切削方法は、加工中に酸素が提供されて酸化保護皮膜が形成され易い断続切削であるミーリング加工に適用することが好ましい。
また、酸化に必要な酸素の供給源は、切削中の大気雰囲気であるので、潤滑油の使用（乾式、湿式）に制限はない。しかし、酸化保護皮膜を形成するには、切削温度が上昇しやすい乾式であることが好ましく、これは昨今要求されている切削油フリー化に適した手法となる。
【００３７】
次に、本発明における冷間工具鋼に含まれ得る上記以外の元素について説明する。
・Ｖ：１．０％以下で含有することが好ましい。
Ｖ（バナジウム）は、種々の炭化物を形成して、冷間工具鋼の硬さを高める効果がある。また、形成された未固溶のＭＣ炭化物は、結晶粒の成長を抑制する効果がある。そして特に、後述のＮｂと複合添加することで、焼入加熱時に未固溶のＭＣ炭化物が微細かつ均一となり、結晶粒成長を効果的に抑制する働きがある。一方、ＭＣ炭化物は硬質であり、被削性を低下させる原因となる。過多のＶ添加は、粗大なＭＣ炭化物を過剰に形成して、冷間工具鋼の靱性や被削性を低下させる。そのため、Ｖは、添加する場合でも、１．０％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．７％以下である。
【００３８】
・Ｎｂ：０．５％以下で含有することが好ましい。
Ｎｂ（ニオブ）は、ＭＣ炭化物を形成して、結晶粒の粗大化を抑える働きがある。ただし、過多に添加すると、粗大なＭＣ炭化物が過剰に形成されて、鋼の靱性や被削性が低下する。そのため、Ｎｂを添加する場合、Ｎｂは、０．５％以下とすることが好ましい。より好ましくは０．３％以下である。
【００３９】
・Ｎｉ：１．０％以下で含有することが好ましい。
Ｎｉ（ニッケル）は、鋼の靱性や溶接性を改善する元素である。また、焼入れ後の焼戻しではＮｉ３Ａｌとして析出して鋼の硬さを高める効果があるので、Ａｌ量に応じて添加することは有効である。一方、Ｎｉは高価な金属であり、実用化する上では添加量を極力低減すべき元素である。本発明においては、同様に高価な金属であるＣｒの添加量を代表的な冷間工具鋼であるＪＩＳ−ＳＫＤ１１よりも大幅に低減することができるので、その分Ｎｉの添加量を上げることができる。そこで、Ｎｉを添加する場合でも、１．０％以下までなら添加してもよい。
【００４０】
・Ｃｕ：１．０％以下で含有することが好ましい。
Ｃｕ（銅）は、焼入れ後の焼戻しにおいてε-Ｃｕとして析出し、鋼の硬さを高める効果がある。ただし、Ｃｕは鋼素材の熱間脆性を引き起こす元素である。よって、Ｃｕを添加する場合でも１．０％以下とすることが好ましい。なお、Ｃｕによる熱間脆性を抑制するには、Ｎｉを同時に添加することも好ましい。そして、このときのＣｕとＮｉは、ほぼ同量とすることが、さらに好ましい。
【００４１】
・Ｐ：０．０５％以下で含有することが好ましい。
Ｐ（リン）は、鋼中に不可避的に含有される元素である。そして、多すぎると熱間加工性や靱性を低下させる元素である。よって、本発明においては、Ｐの鋼中における含有率（質量比）は、０．０５％以下とすることが好ましく、より好ましくは０．０３％以下である。
【００４２】
次に、切削工具の見地に立って述べる。
本発明における冷間工具鋼を切削する切削工具は、金属（半金属を含む）部分の原子比率でＡｌが５０％よりも多いＡｌＴｉの窒化物皮膜を被覆した被覆切削工具である。
本発明において、半金属とは、ホウ素、ケイ素のことをいう。
【００４３】
冷間工具鋼に含まれる硬度が高い一次炭化物を一定量以下に制限することで、切削工具へのダメージが減少して切削工具の寿命が向上する傾向にある。しかし、基地硬さが６０ＨＲＣ以上もある冷間工具鋼の被削性を改善するには、更にその加工に用いる被覆切削工具の硬質皮膜が重要である。つまり、高硬度材の切削加工時には工具刃先は高温となるため切削工具に被覆する硬質皮膜には優れた耐熱性が必要である。更に、高硬度材の被削性を改善するには、切削加工中における被加工材との間で摩擦係数を小さくすることが特に重要であるとの知見を得た。
そして、各種の硬質皮膜について検討した結果、Ａｌの含有量が多いＡｌＴｉの窒化物皮膜は、その皮膜自体の耐熱性に優れ、更には、切削加工中における被削材との摩擦係数が低下する傾向にあるとの知見を得た。具体的には、該窒化物皮膜の金属（半金属を含む）部分において、Ａｌの含有量が５０原子％よりも多いＡｌＴｉの窒化物皮膜である。より好ましいＡｌ含有量は、６０原子％以上であり、更には６５原子％以上である。
また、本発明の好ましい切削方法で利用する複合潤滑保護皮膜は、切削加工時の熱によって切削工具の表面に形成されることから、切削速度を上げることが有効である。そして、Ａｌの含有量が多いＡｌＴｉの窒化物皮膜であれば、優れた耐熱性を有し、かつ、切削加工中における被加工材との間で摩擦係数を小さくすることができる。そのため、切削速度をより上げることができて好ましい。
【００４４】
本発明に係るＡｌＴｉの窒化物皮膜は、ＸＲＤ（Ｘ線回折）で特定される結晶構造を立方晶構造とすることで、耐久性に優れた被覆切削工具となる。硬質皮膜の結晶構造を立方晶構造とするには、金属（半金属を含む）部分におけるＡｌ含有量を７５原子％以下とすることが好ましい。本発明に係るＡｌＴｉの窒化物皮膜は、ＸＲＤで特定される結晶構造が立方晶構造であれば、他の金属（半金属を含む）元素を含有してもよい。硬質皮膜の膜厚は、１μｍ〜６μｍであることが好ましい。
本発明に係るＡｌ含有量が多いＡｌＴｉの窒化物皮膜は、成膜時に基材に印加する負圧のバイアス電圧の絶対値が小さい場合、結晶構造が六方晶構造となり易い傾向にある。そのため、被覆の際には基材に印加する負圧のバイアス電圧の絶対値を−９０Ｖよりも大きくすることが好ましい。
【００４５】
切削工具に用いる基材には、硬さと靭性のバランスに優れるＷＣ基超硬合金であることが好ましい。本発明は、６０ＨＲＣ以上の高硬度な冷間工具鋼の切削方法であるため、その切削加工に用いる切削工具の基材は硬度が９３．０ＨＲＡ以上であることが好ましい。更に好ましい硬度は、９３．５ＨＲＡ以上である。
硬質皮膜の被覆前には基材の表面をメタルボンバードすることが好ましい。メタルボンバードによって基材の直上に１０ｎｍ以下の中間皮膜を設けておくことで、基材とＡｌ含有量が多いＡｌＴｉの窒化物皮膜との密着性が高まる。更には、高速加工においても、優れた耐久性を発揮できる。
【００４６】
上記「ＨＲＡ」は、押し込み硬さを表す尺度であるロックウェル硬さＨＲ（Rockwell Hardness）を表しており、圧子：１２０°円錐形ダイアモンド、試験荷重：６０ｋｇｆの条件でＪＩＳ Ｂ７７２６に準拠して下記式により求められる値である。
ＨＲ＝１００−５００ｈ
（ｈ：基準荷重（１０ｋｇｆ）時を零点とした時の実際のへこみ深さ［ｍｍ］）
また、以下において、質量比を表す「％」（質量％）を単に「％」と表記することがある。
【００４７】
次に、冷間工具鋼の被削性を向上させるのに好ましい実施形態について説明する。
・冷間工具鋼は、質量比で、Ａｌ：０．０１％以上０．３％未満、Ｍｎ：０．３％〜２．０％、Ｓ：０．０２％〜０．１％を含有することが好ましい。
一次炭化物量を低減した冷間工具鋼であっても、６０ＨＲＣ以上の高硬度となると切削速度を速めた場合に切削加工中の潤滑特性が不十分でホーニング部に突発的なカケが発生する場合がある。そこで、本発明者等は、冷間工具鋼の成分組成に広く対応し得る被削性の向上手段を検討した。その結果、自己潤滑性の有効性に注目した。そして、特許文献７のような低融点酸化物を利用した自己潤滑性の作用効果について検討したところ、これには切削温度に依存した課題があることをつきとめた。つまり、自己潤滑性を有する低融点酸化物は、一般的に鋼素材中に大量に含まれるＦｅやＣｒを含む複合酸化物であるため、切削温度の変動によって複合酸化物の成分や形成量が大きく変動し、安定した潤滑効果を得られない。
【００４８】
そこで、低融点酸化物を利用しないで冷間工具鋼の被削性を向上する手法を鋭意研究したところ、高融点酸化物であるＡｌ２Ｏ３と、高延性介在物であるＭｎＳと、からなる複合潤滑保護皮膜を、切削加工時の熱により切削工具の表面に形成させる手法を見出した。この複合潤滑保護皮膜は、広範囲の切削温度に対応して効果が変動せず、しかもＮｂやＶといった硬質のＭＣ炭化物を形成する元素を添加した場合でも良好な被削性を確保できる。そして、この複合潤滑保護皮膜を形成することが可能な鋼素材の成分範囲があり、これを特定できたことで、更に被削性を向上することができる。
【００４９】
Ａｌは、切削加工時に高融点酸化物であるＡｌ２Ｏ３を切削工具表面に形成し、保護皮膜として機能する。そして、Ａｌは、０．０１％以上を含有することで、十分な厚さの保護皮膜が形成され、工具寿命が改善する。Ａｌは、より好ましくは０．０４％以上であり、更に好ましくは０．０５％以上である。しかし、Ａｌを多量に添加した場合は、鋼素材中にＡｌ２Ｏ３が介在物として多く形成されるため、鋼素材の被削性がかえって低下する。このため、Ａｌ添加量の上限は、０．３％未満とすることが好ましく、より好ましくは０．１５％以下である。
【００５０】
Ｍｎは、切削工具表面に形成されたＡｌ２Ｏ３保護皮膜上で良好な潤滑皮膜として作用する。そして、オーステナイト形成元素であり、鋼中に固溶して焼入れ性を向上する。しかし、添加量が多すぎると焼入れ焼戻し後に残留オーステナイトが多く残り、工具使用時の経年変寸の原因となる。また、ＦｅやＣｒと低融点酸化物を形成しやすいため、Ａｌ２Ｏ３保護皮膜の機能を阻害する要因となる。よって、Ｍｎの含有量は、０．３％〜２．０％とすることが好ましく、より好ましくは０．４％以上である。また、Ｍｎは、より好ましくは１．５％以下である。
【００５１】
Ｓは、切削工具表面に形成されたＡｌ２Ｏ３保護皮膜上で良好な潤滑皮膜として作用する。このような潤滑作用が十分に発揮されるためには０．０２％以上の添加が好ましい。Ｓの含有量の上限は、Ｓは鋼の靱性を劣化させるため、０．１％とすることが好ましい。Ｓの含有量は、より好ましくは０．０３％以上でありる。より好ましくは０．０８％以下である。
【００５２】
冷間工具鋼に含まれるＡｌ、Ｍｎ、Ｓを上記範囲に制御することで、切削速度が１２０ｍ／ｍｉｎ以上の高速な切削加工においても、上述した複合潤滑保護皮膜が形成されて被覆切削工具の突発的な欠けも抑制され易くなるので好ましい。
なお、本発明における切削速度とは、作業面（刃先）の速度である。つまり、刃先交換式工具であれば、インサートチップをセットしたときのインサート最外刃部の速度、ドリルやエンドミルなどの旋回工具であれば、その外周刃部の速度である。
【００５３】
本発明の切削方法によれば、高硬度なプリハードン鋼を切削加工できるため、焼入れ焼戻しに起因する熱処理変形が除外されて仕上げ切削加工が省略できる。そのため、家電、携帯電話や自動車関連部品を成形するための冷間金型材料を従来よりも効率よく製造することができる。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。【００５５】
（実施例１）
高周波誘導溶解炉を使用して必要な材料を溶解し、表１に示す化学成分を有したインゴットを作製した。次に、このインゴットに対して、鍛造比が１０程度になるように熱間鍛造を行い、冷却後、８６０℃で焼鈍を行った。そして、この焼鈍材に１０３０℃からの空冷による焼入れ処理を行った後、５００℃〜５４０℃で２回の焼戻し処理により硬さを調整し、被削性を評価するための試験片（Ｎｏ．７）を作製した。【００５６】
【表１】
2014030619.tif 000003
【００５７】
被削性試験は、高硬度材の切削に対応した刃先交換式工具として日立ツール株式会社製インサートＰＩＣＯｍｉｎｉを用いた平面切削により実施した。インサートは、硬さ９３．５ＨＲＣのＷＣ基超硬合金を基材とした。下記のように、本発明例には、金属（半金属を含む）部分の原子比率でＡｌが５０％よりも多いＡｌＴｉ系窒化物皮膜を、比較例には、Ａｌが５０％未満のＴｉＡｌ系窒化物皮膜をそれぞれ表面にコーティングしたインサート（被覆切削工具）を用いた。
切削条件は、乾式、切削速度２１０ｍ／ｍｉｎ、回転数５５７０ｒｐｍ、送り速度２２２８ｍｍ／ｍｉｎ、一刃当たりの送り量０．４ｍｍ／刃、切込み深さ０．１５ｍｍ、切込み幅６ｍｍ、刃数１とした。【００５８】
本発明例に使用したインサートにおける窒化物皮膜は、金属（半金属を含む）部分の原子比率でＡｌを７０％、Ｔｉを３０％それぞれ含有する合金をカソード電極とするカソードアークイオンプレーティング法を用いて成膜した。ヒーターにより基材温度を４５０℃に加熱保持したまま、基材に‐１００Ｖのバイアスを印加し、Ｎ２ガスを導入し、アーク放電を開始して成膜した。成膜された窒化物皮膜の膜厚は、工具逃げ面側において４．５μｍであった。電子プローブマイクロアナライザーの定量評価より得られた金属部分の皮膜組成は、原子比率でＡｌが６９％、Ｔｉが３１％であった。ＸＲＤ（Ｘ線回折）で特定される結晶構造は立方晶構造であった。【００５９】
比較例に使用したインサートにおける窒化物皮膜は、原子比率でＡｌを５０％、Ｔｉを５０％それぞれ含有する合金をカソード電極とするカソードアークイオンプレーティング法を用いて成膜した。ヒーターにより基材温度を４５０℃に加熱保持したまま、基材に‐５０Ｖのバイアスを印加し、Ｎ２ガスを導入し、アーク放電を開始して成膜した。成膜された窒化物皮膜の膜厚は、工具逃げ面側において４．３μｍであった。電子プローブマイクロアナライザーの定量評価より得られた金属部分の皮膜組成は、原子比率でＴｉが５２％、Ａｌが４８％であった。ＸＲＤ（Ｘ線回折）で特定される結晶構造は立方晶構造であった。【００６０】
被削性の評価は、試験片Ｎｏ．７に対して、上記の切削条件で切削距離を２５ｍとして切削を行い、インサートにおける切削終了後の摩耗量（工具摩耗量）を光学顕微鏡を用いて実測した。これらの評価結果を表２に示す。【００６１】
【表２】
2014030619.tif 000004
【００６２】
図１Ａは、本発明例の切削方法に用いた切削工具の切削終了後の刃先の外観を示したデジタルマイクロスコープ写真であり、図１Ｂは、比較例の切削方法に用いた切削工具の切削終了後の刃先の外観を示したデジタルマイクロスコープ写真である。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、上の写真はすくい面側を、下の写真は逃げ面側を、それぞれ示している。【００６３】
また、図２Ａは、本発明例の切削方法に用いた切削工具のすくい面側における電子プローブマイクロアナライザーによるＡｌ、Ｏ、ＭｎおよびＳの分布の分析結果であり、図２Ｂは、比較例の切削方法に用いた切削工具のすくい面側における電子プローブマイクロアナライザーによるＡｌ、Ｏ、ＭｎおよびＳの分布の分析結果である。各元素の高濃度部は薄色で示されている。図２Ａおよび図２Ｂの左上の写真に示されるようにＡｌは窒化物皮膜にもともと含まれているため、Ａｌ２Ｏ３が形成されている領域をＡｌの分布のみから判断することはできないが、ＡｌとＯが共に高濃度で存在している領域にＡｌ２Ｏ３形成されていると判断される。【００６４】
表２、図１Ａおよび図１Ｂから明らかな様に、本発明例で使用したインサートは比較例で使用したインサートに比べて工具摩耗量が極めて少なかった。また、本発明例で使用したインサートは、比較例で使用したインサートに見られた欠損も見られず、優れた耐摩耗性を示した。
また、図２Ａおよび図２Ｂによれば、本発明例で使用したインサートと比較例で使用したインサートのいずれにおいても、切削終了後の刃先の表面にはＯ、ＭｎおよびＳが刃先の同一の領域に分布している様子が確認される。この事実から、いずれのインサートにおいても、切削の過程においてＡｌ２Ｏ３とＭｎＳからなる複合潤滑保護皮膜が刃先の表面に形成されていると推測される。
さらに、窒化物皮膜中のＡｌの濃度が高くなると皮膜自体の耐熱性が向上するとともに、切削加工中における被削材との摩擦係数が低下する傾向にあった。これにより、本発明例の切削方法によれば、複合潤滑保護被膜とコーティング皮膜の相乗効果により、切削工具の優れた耐摩耗性を維持しながら冷間工具鋼を高速で切削できることが確認された。【００６５】
（実施例２）
高周波誘導溶解炉を使用して必要な材料を溶解し、表３に示す化学成分を有したインゴットを作製した。次に、これらのインゴットに対して、鍛造比が１０程度になるように熱間鍛造を行い、冷却後、８６０℃で焼鈍を行った。そして、これらの焼鈍材に１０３０℃からの空冷による焼入れ処理を行った後、５００℃〜５４０℃で２回の焼戻し処理により６０ＨＲＣの硬さに調整し、被削性を評価するための試験片（Ｎｏ．１〜６）を作製した。【００６６】
そして、試験片Ｎｏ．１〜６の組織中に分布する一次炭化物を評価した。まず、試験片の長さ方向（展伸方向）に対して平行である１５ｍｍ×１５ｍｍの断面を指定して、この断面を、ダイヤモンドスラリーを用いて鏡面に研磨した。次に、この断面組織を観察したときの一次炭化物と基地との境界が明瞭になるように、１０％ナイタールを用いて前記断面を腐食した。そして、この腐食後の断面を倍率２００倍の光学顕微鏡で観察して、８７７μｍ×６６１μｍの領域でなる１視野の組織写真を２０視野撮影した。そして、組織写真を画像処理することで、断面組織中に観察される円相当径が５μｍ以上の一次炭化物を抽出し、該断面組織中に占める一次炭化物の面積率を２０視野分の平均値として求めた。【００６７】
【表３】
2014030619.tif 000005
【００６８】
そして、一次炭化物の分布状況を測定した後の試験片に対して、被覆切削工具で被削性を評価した。被削性試験は、高硬度材の切削に対応した刃先交換式工具として日立ツール株式会社製インサートＰＩＣＯｍｉｎｉを用いた平面切削により実施した。インサートは、硬さ９３．５ＨＲＣのＷＣ基超硬合金を基材とした。本発明例には、金属（半金属を含む）部分の原子比率でＡｌが５０％よりも多いＡｌＴｉ系窒化物皮膜を、比較例にはＡｌが５０％未満のＴｉＡｌ系窒化物皮膜をそれぞれ表面にコーティングしたインサートを用いた。【００６９】
本発明例に使用したインサートにおける窒化物皮膜は、原子比率でＡｌを７０％、Ｔｉを３０％それぞれ含有する合金をカソード電極とするカソードアークイオンプレーティング法を用いて成膜した。ヒーターにより基材温度を４５０℃に加熱保持したまま、基材に‐１００Ｖのバイアスを印加し、Ｎ２ガスを導入し、アーク放電を開始して成膜した。成膜された窒化物皮膜の膜厚は、工具逃げ面側において４．５μｍであった。電子プローブマイクロアナライザーの定量評価より得られた金属部分の皮膜組成は、原子比率でＡｌが６９％、Ｔｉが３１％であった。ＸＲＤ（Ｘ線回折）で特定される結晶構造は立方晶構造であった。
なお、硬質皮膜の被覆前には、炉内の圧力を８×１０−３Ｐａ以下に真空排気し、基材に印加する負圧のバイアス電圧を−１０００Ｖとし、ターゲットの外周にコイル磁石を配備したカソードを用いてＴｉボンバードメント処理を行って１０ｎｍ以下の中間皮膜を形成した。【００７０】
比較例に使用したインサートにおける窒化物皮膜は、原子比率でＡｌを５０％、Ｔｉを５０％それぞれ含有する合金をカソード電極とするカソードアークイオンプレーティング法を用いて成膜した。ヒーターにより基材温度を４５０℃に加熱保持したまま、基材に‐５０Ｖのバイアスを印加し、Ｎ２ガスを導入し、アーク放電を開始して成膜した。成膜された窒化物皮膜の膜厚は、工具逃げ面側において４．３μｍであった。電子プローブマイクロアナライザーの定量評価より得られた金属部分の皮膜組成は、原子比率でＴｉが５２％、Ａｌが４８％であった。ＸＲＤ（Ｘ線回折）で特定される結晶構造は立方晶構造であった。
なお、硬質皮膜の被覆前には、炉内の圧力を８×１０−３Ｐａ以下に真空排気し、基材に印加する負圧のバイアス電圧を−１０００Ｖとし、ターゲットの外周にコイル磁石を配備したカソードを用いてＴｉボンバードメント処理を行って１０ｎｍ以下の中間皮膜を形成した。【００７１】
切削条件は、乾式、切削速度１２０ｍ／ｍｉｎ、回転数５５７０ｒｐｍ、送り速度２２２８ｍｍ／ｍｉｎ、一刃当たりの送り量０．４ｍｍ／刃、切込み深さ０．１５ｍｍ、切込み幅６ｍｍ、刃数１とした。切削距離（Ｌ）を５０ｍとして、切削終了後の逃げ面の工具摩耗量を電子顕微鏡を用いて実測した。これらの評価結果を表４に示す。【００７２】
【表４】
2014030619.tif 000006
【００７３】
図３は切削試験後のインサートの観察写真である。炭素含有量が多い試料片Ｎｏ．１は本発明例に係る冷間工具鋼よりも一次炭化物量が多くなり、早期欠損により寿命に到達した。
一方、本発明例に係る冷間工具鋼は、試料片Ｎｏ．１よりも炭素含有量が少なく、一次炭化物量が少なくなった。そして、本発明例に係る冷間工具鋼を、金属（半金属を含む）部分の原子比率でＡｌが５０％よりも多いＡｌＴｉの窒化物皮膜を被覆した被覆切削工具を用いて切削加工することで工具摩耗が抑制された。たとえ冷間工具鋼の一次炭化物量が少なくても、切削加工に用いる被覆切削工具の硬質皮膜が適切でなければ、工具摩耗は抑制されないことが確認された。
本発明例の中でも、冷間工具鋼が好ましい組成範囲ある試料片Ｎｏ．５の切削加工では、複合潤滑保護皮膜が十分量形成されて工具摩耗が発生せず極めて良好な工具寿命であった。
試料片Ｎｏ．６の切削加工では、工具摩耗幅は少ない傾向にあったが、複合潤滑保護皮膜が形成されず、他の本発明例に比べて潤滑性が劣ったのでホーニング部にカケが発生した。【００７４】
（実施例３）
試料片Ｎｏ．５について、切削速度を変化させて被削性を評価した。使用した切削工具は実施例２と同様である。
切削条件は、乾式、切削速度１６０、２００ｍ／ｍｉｎ、回転数５５７０ｒｐｍ、送り速度２２２８ｍｍ／ｍｉｎ、一刃当たりの送り量０．４ｍｍ／刃、切込み深さ０．１５ｍｍ、切込み幅６ｍｍ、刃数１とした。切削距離（Ｌ）を５０ｍとして、切削終了後の逃げ面の工具摩耗量を電子顕微鏡で実測した。これらの評価結果を表５に示す。【００７５】
【表５】
2014030619.tif 000007
【００７６】
図４は切削試験後のインサートの観察写真である。本発明例の切削方法では、切削速度が速くなっても工具摩耗が殆ど発生しないことが確認された。一方、比較例の切削方法では、切削速度を向上させると工具摩耗が増加する傾向にあり、本発明例よりも短い切削距離で工具寿命となった。【００７７】
日本出願２０１２−１８１４８６の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１Ａ】
2014030619.tif 000008
【図１Ｂ】
2014030619.tif 000009
【図２Ａ】
2014030619.tif 000010
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
2014030619.tif 000013
【国際調査報告】
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2014030619.tif 000015
2014030619.tif 000016