(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の硬質相と、ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種を主成分とする結合相とからなるサーメットにおいて、サーメットの焼き肌面から内部に向かって平均厚み２〜２０μｍの第１表面層が形成され、第１表面層と第２表面層との界面から内部に向かって平均厚み５〜５０μｍの第２表面層が形成され、
（１）第１表面層は、周期律表５ａ，６ａ族元素の中の１種以上とＺｒ，Ｈｆの中の１種以上とＴｉとを含む複合炭窒化物の第１硬質相と、結合相とからなり、
（２）第２表面層は、Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の第２硬質相と、第１硬質相と、結合相とからなり、
（３）第１表面層と第２表面層とを除いたサーメットの内部は、Ｔｉの炭化物，炭窒化物を芯部とし周期律表５ａ，６ａ族元素の中の１種以上とＺｒ，Ｈｆの中の１種以上とＴｉとを含む複合炭窒化物を周辺部とする有芯構造の第３硬質相と、第１硬質相と、結合相とを含む、
複合表面層を有するサーメット。
【請求項２】
サーメットは、硬質相：サーメット全体に対して７５〜９５重量％と、結合相：サーメット全体に対して５〜２５重量％とからなる請求項１に記載の複合表面層を有するサーメット。
【請求項３】
硬質相は、Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種：硬質相全体に対して５〜２５重量％と、周期律表５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種：硬質相全体に対して１０〜４０重量％と、Ｔｉの炭化物，炭窒化物の少なくとも１種：硬質相全体に対して３５〜８５重量％とからなる請求項１または２に記載の複合表面層を有するサーメット。
【請求項４】
第１表面層に含まれる窒素量をＮS1（重量％）、第２表面層に含まれる窒素量をＮS2（重量％）、内部に含まれる窒素量をＮI（重量％）と表したとき、ＮS1、ＮS2、ＮIは、ＮS2＞ＮI＞ＮS1を満足する請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合表面層を有するサーメット。
【請求項５】
第１表面層に含まれる周期律表６ａ族元素量を６ａS1（重量％）、第２表面層に含まれる周期律表６ａ族元素量を６ａS2（重量％）、内部に含まれる周期律表６ａ族元素量を６ａI（重量％）と表したとき、６ａS1、６ａS2、６ａIは、６ａS1＞６ａI＞６ａS2を満足する請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合表面層を有するサーメット。
【請求項６】
第１表面層に含まれるＣｏおよびＮｉの少なくとも１種の含有量をＢＤS1（重量％）、第２表面層に含まれるＣｏおよびＮｉの少なくとも１種の含有量をＢＤS2（重量％）、内部に含まれるＣｏおよびＮｉの少なくとも１種の含有量をＢＤI（重量％）と表したとき、ＢＤS1、ＢＤS2、ＢＤIは、ＢＤI＞ＢＤS2≧ＢＤS1を満足する請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合表面層を有するサーメット。
【請求項７】
サーメットの製造方法において、（ａ）Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種：硬質相形成粉末全体に対して５〜２５重量％と、（ｂ）周期律表５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種：硬質相形成粉末全体に対して１０〜４０重量％と、（ｃ）Ｔｉの炭化物，炭窒化物の少なくとも１種：硬質相形成粉末全体に対して３５〜８５重量％とからなる硬質相形成粉末と、ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種からなる結合相形成粉末とを用意して、硬質相形成粉末：混合物全体に対して７５〜９５重量％と、結合相形成粉末：混合物全体に対して５〜２５重量％とを混合して混合物を得る工程と、混合物を１１００〜１３００℃の温度にて圧力１０ｋＰａ以上の窒素ガス中で保持する工程と、混合物を１４００〜１５５０℃の温度にて圧力５ｋＰａ以下の窒素ガス中で焼結する工程とを含む、複合表面層を有するサーメットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼，鋳物の旋削及びフライス切削など広範囲な切削加工において、耐摩耗性と耐チッピング性の両方を向上させることによって工具寿命の延長を図った複合表面層を有するサーメットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴｉＣＮ−Ｍｏ−Ｎｉ系に代表されるサーメットは、鋼切削における優れた耐摩耗性と共に仕上げ面が美麗なために多用されている。しかし、未だ耐摩耗性や耐チッピング性が不十分なために、更なる改善が求められている。その改善手段として、表面を傾斜組成化したサーメットや表面に硬質層を形成させたサーメット工具が数多く提案されている。
【０００３】
従来の傾斜組成サーメット工具として、表面近傍の結合相量を漸次減少させたることによって、表面部を内部より高靱性・高硬度にしたＴｉＣＮ基サーメットがある（例えば、特許文献１，２参照。）。これらに記載されているＴｉＣＮ基サーメットは、窒素ガス雰囲気中で昇温し、焼結終了前に真空引きすることにより、表面近傍の結合相量を減少させて表面部を高硬度、高耐摩耗性としたものであるが、耐チッピング、耐欠損性が不十分であると言う問題がある。
【０００４】
また、硬質層を形成させたサーメット工具として、窒素ガス雰囲気中で窒化焼結することによって、最表面に高窒素含有の複合窒化物のみからなる硬質層を形成させたものがある（例えば、特許文献３参照。）。形成された硬質層が高硬度であるために耐摩耗性を向上させるものの、金属結合相を含まないために耐チッピング性に劣ると言う問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１５１３９号公報
【特許文献２】特開平２−９３０３６号公報
【特許文献３】特開平１０−１４７８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決したもので、焼き肌面から内部に向かって硬質相の種類と構成が内部とは異なる二つの表面層を形成することによって、耐摩耗性と耐チッピング性の両立を図った複合表面層を有するサーメットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、表面層を有するサーメット工具について、耐チッピング性を低下させることなく、耐摩耗性や耐塑性変形性を向上させるために、表面層中に含有される硬質相粒子の種類と構成について検討したところ、焼き肌面において、周期律表５ａ，６ａ族元素の中の１種以上とＺｒ，Ｈｆの中の１種以上とＴｉとを含む複合炭窒化物の第１硬質相と結合相とからなる第１表面層を形成し、第１表面層より内部には、Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の第２硬質相と第１硬質相と結合相とからなる第２表面層を形成し、第２表面層より内部は、Ｔｉの炭化物，炭窒化物を芯部とし周期律表５ａ，６ａ族元素の中の１種以上とＺｒ，Ｈｆの中の１種以上とＴｉとを含む複合炭窒化物を周辺部とする有芯構造の第３硬質相と第１硬質相と結合相とを含むようにすると、耐摩耗性と耐チッピング性の両方が向上すること、また、この複合表面層を有するサーメット製造するためには、（ａ）Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種：硬質相形成粉末全体に対して５〜２５重量％と、（ｂ）周期律表５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種：硬質相形成粉末全体に対して１０〜４０重量％と、（ｃ）Ｔｉの炭化物，炭窒化物の少なくとも１種：硬質相形成粉末全体に対して３５〜８５重量％とからなる硬質相形成粉末と、ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種からなる結合相形成粉末とを用意して、硬質相形成粉末：７５〜９５重量％と、結合相形成粉末：５〜２５重量％とを混合して混合物を得て、混合物を１１００〜１３００℃の温度にて圧力１０ｋＰａ以上の窒素ガス中で保持すると、第２硬質相が形成されること、さらに混合物を１４００〜１５５０℃の温度にて圧力５ｋＰａ以下の窒素ガス中で焼結すると、第１表面層が形成されるという知見を得て、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】
すなわち、本発明の複合表面層を有するサーメットは、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の硬質相と、ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種を主成分とする結合相とからなるサーメットにおいて、サーメットの焼き肌面から内部に向かって平均厚み２〜２０μｍの第１表面層が形成され、第１表面層と第２表面層との界面から内部に向かって平均厚み５〜５０μｍの第２表面層が形成され、
（１）第１表面層は、周期律表５ａ，６ａ族元素の中の１種以上とＺｒ，Ｈｆの中の１種以上とＴｉとを含む複合炭窒化物の第１硬質相と、結合相とからなり、
（２）第２表面層は、Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の第２硬質相と、第１硬質相と、結合相とからなり、
（３）第１表面層と第２表面層とを除いたサーメットの内部は、Ｔｉの炭化物，炭窒化物を芯部とし、周期律表５ａ，６ａ族元素の中の１種以上とＺｒ，Ｈｆの中の１種以上とＴｉとを含む複合炭窒化物を周辺部とする有芯構造の第３硬質相と、第１硬質相と、結合相とを含むものである。
【０００９】
本発明のサーメットにおける結合相は、具体的には２０重量％以下のＴｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒなどを固溶したＣｏおよびＮｉの少なくとも一方の合金を挙げることができる。この結合相量は、合金全体に対して５重量％未満になると靱性の低下により耐欠損性が劣化し、逆に２５重量％を超えて多くなると硬さの低下により耐摩耗性や耐塑性変形性が低下するために、結合相量は５〜２５重量％であると好ましい。
【００１０】
本発明のサーメットにおける硬質相は、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種からなる。具体的には、（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｗ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）などの複合炭窒化物の固溶体粒子、ＺｒＮ、Ｚｒ（Ｃ，Ｎ）、ＨｆＮ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）の単独粒子、芯部がＴｉＣで周辺部が（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）である有芯構造粒子、および、これらの混合粒子を挙げることができる。硬質相の含有量は、７５重量％未満になると相対的に結合相量が増大して耐摩耗性や耐塑性変形性が劣化し、逆に９５重量％を超えて多くなると耐欠損性，耐チッピング性が低下するため、硬質相の含有量は７５〜９５重量％であると好ましい。その中でも、本発明の硬質相は、Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種：硬質相全体に対して５〜２５重量％と、周期律表５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種：硬質相全体に対して１０〜４０重量％と、Ｔｉの炭化物，炭窒化物の少なくとも１種：硬質相全体に対して３５〜８５重量％とからなるとさらに好ましい。その理由は以下に示す。
【００１１】
本発明のサーメットにおける硬質相として、Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種を添加すると、複合表面層を形成し、サーメット全体の耐塑性変形性、耐溶着性、耐摩耗性を向上させる。Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の添加量は、硬質相全体に対して５重量％未満になるとＺｒおよびＨｆの少なくとも１種の窒化物，炭窒化物粒子を第２表面層中に残存させることが困難であり、逆に硬質相全体に対して２５重量％を超えて多くなると、内部に多量に残存するために焼結性が劣化して硬さや靱性が低下する共に、第１表面層中にも残存することから、硬質相全体に対して５〜２５重量％であると好ましい。
【００１２】
本発明のサーメットにおける硬質相として、周期律表５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種を添加すると、硬さ，強度，靱性などを向上させ、耐摩耗性，耐欠損性，耐チッピング性，耐塑性変形性などを向上させる。周期律表５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種の添加量は、硬質相全体に対して１０重量％未満になると特に靱性を高める効果が少なくて耐チッピング性に劣り、逆に硬質相全体に対して４０重量％を超えて多くなると相対的にＴｉの炭化物，窒化物の含有量が減少して耐摩耗性が低下することから、硬質相全体に対して１０〜４０重量％であると好ましい。
【００１３】
本発明のサーメットにおける硬質相として、Ｔｉの炭化物，炭窒化物の少なくとも１種を添加すると、硬さと耐摩耗性を向上させる。Ｔｉの炭化物，炭窒化物の少なくとも１種の添加量は、硬質相全体に対して３５重量％未満になると耐摩耗性が低下し、逆に硬質相全体に対して８５重量％を超えて多くなると強度、靱性や耐欠損性が低下することから、硬質相全体に対して３５〜８５重量％であると好ましい。
【００１４】
本発明のサーメットにおける焼き肌面は、焼結後の表面を意味するが、未処理の焼き肌面とともに焼き肌面にブラスト処理、電解処理、研削処理などの表面処理を施した場合も含む。
【００１５】
本発明のサーメットにおける第１表面層は、周期律表５ａ，６ａ族元素の中の１種以上とＺｒ，Ｈｆの中の１種以上とＴｉとを含む複合炭窒化物の第１硬質相と、結合相とからなるものである。第１表面層の平均厚みは、２μｍ未満になると表面の靱性向上が不十分なためにチッピングし易く、逆に２０μｍを超えて多くなると耐摩耗性が低下するために、２〜２０μｍと定めた。
【００１６】
本発明のサーメットにおける第２表面層は、Ｚｒ，Ｈｆの窒化物、炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の第２硬質相と、第１硬質相と、結合相とからなるものである。第２表面層の平均厚みは、５μｍ未満になると第２硬質相による耐溶着性の向上効果が低減して耐摩耗性が低下し、逆に５０μｍを超えて多くなると耐チッピング性が低下するために、第２表面層の平均厚みは、５〜５０μｍと定めた。
【００１７】
本発明の第１表面層と第２表面層とを除いたサーメットの内部は、Ｔｉの炭化物，炭窒化物を芯部とし周期律表５ａ，６ａ族元素の中の１種以上とＺｒ，Ｈｆの中の１種以上とＴｉとを含む複合炭窒化物を周辺部とする有芯構造の第３硬質相と、第１硬質相と、結合相とを含む。また、本発明のサーメットの内部は、第１硬質相、第３硬質相および結合相以外に第２硬質相を含んでもよい。
【００１８】
本発明のサーメットは、第１表面層，第２表面層，内部の各位置によって特定元素の含有量が変化すると、複合表面層の優れた効果が顕著に現れるので好ましい。第１表面層に含まれる窒素の含有量をＮS1（重量％）、第２表面層に含まれる窒素の含有量をＮS2（重量％）、内部に含まれる窒素の含有量をＮI（重量％）と表したとき、ＮS1、ＮS2、ＮIが、ＮS2＞ＮI＞ＮS1を満足すると、窒素含有量の最も低い第１表面層中の第１硬質相が粗大となって靱性が向上し、窒素含有量の最も高い第２表面層中の第２硬質相の耐溶着性が増大して耐摩耗性が向上するので好ましい。
【００１９】
次に、第１表面層に含まれる周期律表６ａ族元素量を６ａS1（重量％）、第２表面層に含まれる周期律表６ａ族元素量を６ａS2（重量％）、内部に含まれる周期律表６ａ族元素量を６ａI（重量％）と表したとき、６ａS1、６ａS2、６ａIが、６ａS1＞６ａI＞６ａS2を満足すると、６ａ族元素の含有量の最も高い第１表面層中の第１硬質相が高靱性となって耐チッピング性が向上し、６ａ族元素の含有量の最も低い第２表面層中の第１硬質相が高硬度となって耐摩耗性が向上するので好ましい。
【００２０】
さらに、第１表面層に含まれるＣｏおよびＮｉの少なくとも１種の含有量をＢＤS1（重量％）、第２表面層に含まれるＣｏおよびＮｉの少なくとも１種の含有量をＢＤS2（重量％）、内部に含まれるＣｏおよびＮｉの少なくとも１種の含有量をＢＤI（重量％）と表したとき、ＢＤS1、ＢＤS2、ＢＤIが、ＢＤI＞ＢＤS2≧ＢＤS1を満足すると、第１表面層のＣｏおよびＮｉの少なくとも１種の含有量が最も低くなり、最表面が高硬度となって耐摩耗性が向上するので好ましい。
【００２１】
本発明の複合表面層を有するサーメットの製造方法は、（ａ）Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種：硬質相形成粉末全体に対して５〜２５重量％と、（ｂ）周期律表５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種：硬質相形成粉末全体に対して１０〜４０重量％と、（ｃ）Ｔｉの炭化物，炭窒化物の少なくとも１種：硬質相形成粉末全体に対して３５〜８５重量％とからなる硬質相形成粉末と、ＣｏおよびＮｉの少なくとも１種からなる結合相形成粉末とを用意して、硬質相形成粉末：混合物全体に対して７５〜９５重量％と、結合相形成粉末：混合物全体に対して５〜２５重量％とを混合して混合物を得る工程と、混合物を１１００〜１３００℃の温度にて圧力１０ｋＰａ以上の窒素ガス中で保持する工程と、混合物を１４００〜１５５０℃の温度にて圧力５ｋＰａ以下の窒素ガス中で焼結する工程とを含むものである。
【００２２】
本発明の製造方法において、Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の粉末として、ＺｒＮ，ＨｆＮなどの窒化物を使用すると焼結体中でのＺｒＮやＨｆＮの残存量が多くなり、耐溶着性が向上するので好ましい。また、周期律表５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種の粉末を添加すると有芯構造粒子を生じ易いので好ましい。具体的には、Ｍｏ2Ｃ，ＷＣ，ＴａＣ，ＮｂＮなどを挙げることができる。また、Ｔｉの炭化物，炭窒化物の粉末として、ＴｉＣあるいは窒素量の少ないＴｉ（Ｃ，Ｎ）を使用すると、有芯構造粒子を生じ易いので好ましい。
【００２３】
本発明の製造方法における昇温および焼結時の雰囲気は、窒素ガスの分圧を制御するものである。昇温時では、Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔｉの窒化が顕著となる１１００℃から粉末成形体の収縮が顕著となる１３００℃までの温度範囲において、１０ｋＰａ以上の窒素ガス中で保持することによって粉末成形体の表面部に高窒素含有領域を形成する。そして、１４００〜１５５０℃の温度領域における焼結時には、５ｋＰａ以下の窒素ガス雰囲気とすることによって、最表面から脱窒させる。すなわち、最表面に窒素含有量の少ない第１表面層を形成させ、その内部に窒素含有量の多い第２表面層を形成させるものである。
【００２４】
本発明のサーメットは、焼結時の脱窒が周期律表５ａ，６ａ族元素の中の１種以上とＺｒ，Ｈｆの中の１種以上とＴｉとを含む複合炭窒化物の第１硬質相を含む第１表面層を形成する作用を奏し、昇温時の窒化処理がＺｒ，Ｈｆの窒化物，炭窒化物の中の少なくとも１種の第２硬質相を含有した第２表面層を形成する作用を奏し、形成された第１表面層が耐チッピング性を向上させる作用を奏し、形成された第２表面層が耐摩耗性，耐塑性変形性を向上させる作用を奏し、結果として第１表面層と第２表面層からなる複合表面層がサーメット全体の耐摩耗性と耐チッピング性の両方を同時に向上させる作用を奏しているものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の複合表面層を有するサーメットは、従来のサーメットに比べてチッピングを起こし難いために、約１．７倍の切削寿命を達成できると言う効果を有する。
【実施例１】
【００２６】
市販されている平均粒径１〜２μｍのＴｉＣ，ＴｉＮ，Ｔｉ（Ｃ0.5Ｎ0.5），ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＮｂＣ，ＴａＣ，ＷＣ，Ｍｏ2Ｃ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ2Ｎの各粉末を用いて、表１に示す配合組成に秤量し、ステンレス製ポットにアセトン溶媒と超硬合金製ボールと共に挿入し、４８時間混合粉砕後、乾燥して混合粉末を得た。
【００２７】
これらの混合粉末をＩＳＯ規格でＳＮＭＧ１２０４０８のブレーカ付きチップ用金型に充填し、２００ＭＰａの圧力でもって圧粉成形体を作製し、カーボンブラック粉末を塗布したカーボン板上に設置した後、焼結炉に挿入して加熱し、焼結して、本発明品１〜８および比較品１〜７のサーメットチップを得た。適用した昇温，窒化処理，焼結，冷却の各工程における雰囲気の詳細を表２に一括して示し、その条件番号および焼結時の温度と時間を表１に併記した。
【００２８】
【表１】
0005157300.tif 000002
【００２９】
【表２】
0005157300.tif 000003
【００３０】
得られたサーメットチップの各１個を切断した後、逃げ面側の断面を研削と１μｍのダイヤモンドペーストによりラップ加工し、光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡により硬質相の組織観察を行い、焼き肌面から内部に形成された第１表面層（硬質相が複合炭窒化物の固溶体粒子のみからなる）の平均厚みと第２表面層（硬質相がＺｒおよびＨｆの１種以上の窒化物，炭窒化物の単独粒子と複合炭窒化物の固溶体粒子とからなる）の平均厚みを測定した。また、別のチップの逃げ面を表面から内部に向けて研削，ラップしながらＸ線回折を行い、第１表面層と第２表面層の中央部および表面から０．１ｍｍ内部の硬質相成分を同定した。これらの結果を表３に示す。尚、比較品において第１表面層および第２表面層が存在しない場合は、表面から５μｍ内部と表面から２０μｍ内部で測定した結果を表中の第１表面層、第２表面層の欄にそれぞれ記載した。
【００３１】
【表３】
0005157300.tif 000004
注）＊ＳＳは（Ｔｉ，Ｚｒ/Ｈｆ，Ｎｂ/Ｔａ，Ｍｏ/Ｗ）（Ｃ，Ｎ）系の複合炭窒化物を意味する。
【００３２】
また、上記の逃げ面側の断面を観察した試料について、走査型電子顕微鏡を用いて第１表面層と第２表面層の中央部および表面から０．１ｍｍ内部の組織写真を撮り、画像処理装置により結合相を除く硬質相の中で複合炭窒化物の固溶体粒子（ＳＳと記す）、ＺｒおよびＨｆの少なくとも１種の窒化物，炭窒化物の単独粒子（ＺＨＮ記す）、Ｔｉの炭化物，炭窒化物を芯部とし複合炭窒化物を周辺組織とする有芯構造の粒子（ＣＲＳと記す）、Ｔｉの窒化物，炭窒化物の単独粒子（ＴＮと記す）などの含有体積を求めた。ここで、比較品において第１表面層および第２表面層が存在しない場合は、それぞれ表面から５μｍ内部と２０μｍ内部の位置で代用した。その結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
0005157300.tif 000005
【００３４】
表３，表４の結果から、本発明品はすべて複合表面層を有するが、ＺｒＮ添加量の少ない比較品１、ＺｒＮ添加量の多い比較品２、ＴｉＣ配合量の少ない比較品３，４、窒化処理していない比較品５，６、窒化処理せず窒化焼結した比較品７では、第１表面層は形成されるものの、内部と組織構造の異なる第２表面層は形成されていないことが分かる。
【００３５】
次に、上記の逃げ面側の断面を観察した試料について、第１表面層と第２表面層の中央部および表面から０．１ｍｍ内部の成分を走査型分析電子顕微鏡で分析した。その結果を表５に示す。
【００３６】
【表５】
0005157300.tif 000006
【００３７】
表５の結果から、本発明品には第１表面層と第２表面層が形成されていることが分かる。
【実施例２】
【００３８】
実施例１で得た本発明品３，４，５，７，８と比較品１，３，４，６，７の各サーメットチップを＃２３０のダイヤモンド砥石にて上下面を研削加工した後、切刃部に０．０５ｍｍの丸ホーニング加工を施した。そして、被削材：４本溝入り炭素鋼Ｓ４５Ｃ，切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ，切込み：２．０ｍｍ，送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖの条件で乾式での断続旋削試験を行い、刃先が欠損，チッピングを発生するか、あるいは、逃げ面摩耗量が０．２０ｍｍに達するまで時間を測定した。その結果を表６に示す。
【００３９】
【表６】
0005157300.tif 000007
【００４０】
表６の結果を見ると、比較品が塑性変形に伴う急激な摩耗やチッピング、欠損を起こし易いのに対して、本発明品は正常な摩耗や微少なチッピングが進行するために、長寿命となっている。