NACHITECHNICALREPORT
Materials

16 B2

Vol.

June/2008■ 新商品・適用事例紹介
フライス用強靭サーメット合金「NAXi710」
マテリアル事業
機械工具
機能部品

Tough Cermet Alloy"NAXi710" for Milling〈キーワード〉サーメット・超硬合金・切削加工・軸受旋削・
正面フライス加工・耐熱亀裂性・耐摩耗性

マテリアル事業部／技術開発部

吉 本 隆 志 Takashi Yoshimoto松永 卓
Takashi Matsunaga

フライス用強靭サーメット合金「NAXi710」

要1.加工仕上面粗さに優れる

旨

サーメット工具NACHIマテリアル事業部は、切削工具用材料と※1して高速度工具鋼を主力としているが、サーメット合

現在では、
NCなどによる自動化やマシニングセンター

金についても、独自の焼結技術と伝統ある工具製の普及により切削加工の高能率化、高速化傾向が造技術を活かして、開発・製造を行なってきた。

一段と強まってきた。こうした中で工具材料におい社内にニーズのある軸受旋削用合金および市場て超硬合金よりも高速加工が可能で、耐クレーター性、でサーメットの比率の高いフライス加工用にターゲット

耐酸化性、仕上げ面粗さの点が優れるサーメット合を絞って、商品展開をすすめている。

金が伸びている。
※2

フライス用、
とくに難加工性の金型用工具
今回、

スローアウェイチップにおける2000年以降の伸び鋼の高能率加工に威力を発揮する新サーメット合をみると、数量でサーメット合金は2倍となっており、

金NAXi710を開発した。

超硬合金の1.7倍を上回っている。

Abstract
NACHI Materials Division has been mainly focusing on high-speed tool steels for thematerial of cutting tools. Additionally, we havealso been developing and manufacturing thecermet alloy with our unique sintering andproud tool manufacturing technologies. Narrowing our targets to the alloy tool for internalbearing turning and alloy tool with high cermet content for milling, NACHI is working on
the marketing of these products.
Introduced here is NACHI's newly-developed cermet alloy, "NAXi710" that is an excellent steel for the highly-efficient milling tools
and dies that are especially difficult to machine.

また、開発の面からみると、超硬合金が自体の開発は成熟し、
コーティング膜の開発で競争が行なわれているのに対し、
サーメット合金の場合は、合金自体の開発・競争が、いまだ盛んに行なわれている点が異なっている。
サーメット合金は、鋼の切削加工用材料として、耐摩耗性が高く、また鋼との親和性が超硬合金よりも低いことから、ワークの加工表面の面粗さが良好であるという特長がある。
この点を活かして、軸受の旋削加工用や、鋼の日本国内では、広正面フライス加工用として、特に、く使われている。

図1 サーメット工具の事例（軸受旋削と正面フライス）
1

2. サーメット合金の概要
サーメット合金は、原料の炭化物粉末と金属粉末を混合・焼結して製造される焼結材料という点で、超硬合金の一種として考えられている。WC（炭化を主たる硬質成分とする超硬合金にタングステン）
対して、サーメットはTiC（炭化チタン）
を主たる硬質成分としている。
この主成分の違いが、切削工具材料としての特性の違いにも現れている。WCは、室温から1,000℃の高温まで、比較的、硬さ、強度、剛性が高く、超硬合金は、耐摩耗性、強度ともに優れた材料として、切削工具のほか金型、耐摩耗部品として、広く使用されている。

（鋼との化学的親和性の違い）

図2

炭化物の高温硬さ

1）※3しかし、鋼の切削加工において、WCは鋼との化学的親和性が高いため、切削加工時、高温となる
刃先では、化学的な摩耗が生ずる弱点がある。これ
きりくずと高速で接触・摩擦を生ずる刃先
は、特に、

粉末
混合

乾燥
造粒

プレス
成形

焼結

研削

図3 サーメット合金の製造工程すくい面で、顕著に認められる（クレーター摩耗）。鋼（サーメット合金の製造工程）

切削用超硬工具では、この点を克服するため、鋼とサーメット合金の製造工程を、図3に示す。超硬の親和性の低いTiCの添加やコーティング膜の付合金の場合も、原料が異なるだけで同じ工程である。

与が行なわれる。

サーメット合金の原料は、主成分のTiC,TiNの他※4

サーメット合金は、鋼との親和性の低いTiC
一方、

WC,TaC,NbCなどの添加炭化物粉末およびそれらを主成分とするため、鋼の切削加工（特に高速切削）

硬質粒子を結合する金属粉末（Ni,Co）である。こしに、上記の点で、超硬合金よりも強みを発揮する。

れらを、酸化を防ぐため有機溶剤中で均一に混合

かし、TiCは靭性ではWCより劣るため、TiN（窒化チする。その後、乾燥・造粒し、金型にてプレス成形しタン）やWC,NbCなど他の炭化物を複合添加して、所定の形状とし、真空炉中で加熱して焼結する。そこの点を補っている。サーメット合金の、鋼に対するの際、金属成分（Ni,Co）のみ溶融し、炭化物粉末

耐摩耗性の高いこと、仕上げ面粗度が良いことなどの隙間に浸透、冷却中に固化して、緻密で強靭なの特長は、上記のTiCの特性に由来している。

合金が得られる。

なお、各種炭化物の高温硬さのグラフを、図2にサーメット合金や超硬合金がセラミックスに対し強示す。WCは高温になっても、比較的硬さが低下しこの焼結中に溶融する金属成分によ靭であるのは、ないのに対し、TiCは室温での硬さはWCより高いもり炭化物粒子同士を結合させているためである。なお、

高温になるとWCより硬さが低くなっている。サーのの、初期に開発されたサーメット合金の金属成分は、Ni

メット合金や鋼の切削加工用超硬合金にTiCが使のみであったが、現在ではCoとNiの2成分が普通と用される理由は、鋼との化学的親和性が低いというなっており、NiよりCoが多い場合もある。

特長による。

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フライス用強靭サーメット合金「NAXi710」

3.フライス用強靭サーメット合金NAXi710について
１）サーメット合金のシリーズ

推奨切削適用領域を、図4に示す。熱的靱性が

NACHIのサーメット合金シリーズを表1に示す。
この中のダイス鋼の正面フライス
今回紹介するのは、加工に適したNAXi710（略称：i710）である。
表1 サーメットNAXシリーズと使用分野
切削区分

施削
フライス

材種名
NAX MM
NAX FF
NAX LLNAX i710
NAX SS特性
硬さ 抗折力
使用分野
HRA MPa
92.5 1,600 軸受鋼（仕上）92.0 1,700 軸受鋼（汎用）92.0 1,800 軸受鋼（重切削）92.2 1,900 ダイス鋼
91.5 2,000 構造用鋼高いため、熱きれつが問題となるSKD11などの難削材のフライス切削に威力を発揮します。

2）フライス用強靭サーメット合金
NAXi710の開発の背景
NAX SSは、正面フライス加工用としての十分な靭性と被削材に対する優れた表面仕上げ性を、需要家に評価され、金型プレート加工業界で広く使用されてきた。
しかし、SS400やSCM材などの構造用鋼ではその性能を十分発揮するものの、SKD11を代表とするダイ

当初、軸受の旋削加工用のサーメット合金の開発・

ス鋼のフライス加工では、性能が十分とはいえなかった。

その後、正面フライス加工用の製造からスタートさせ、

ダイス鋼内部には硬質の炭化物粒子が多く存在

サーメット合金へと展開してきた。

サーメット合金には構造用鋼の加工に比べ、するため、社内で軸受を主力商品の一つとして製造しており、ダイス鋼加工後のより耐摩耗性が必要となる。また、

サーメット合金の開発当初から、需要家である軸受

NAX SS刃先の観察により、NAX SSには、耐摩耗部門・切削工具部門・マテリアル部門が緊密な連携

性とともに耐熱亀裂性の向上が必要であることがわのもと、開発・商品化を行なってきた。

かった。

※5

サーメッ
そこで培われたサーメット合金技術をもとに、そこで、特にダイス鋼のフライス加工において耐摩トの使用比率の高い正面フライス加工用へとシリー耗性および耐熱亀裂性の向上を両立させる方針のを商品化した。
ズを拡大し、NAX SS（略称：SS）

もと、開発した商品がNAXi710である。

（大）

NAX T

300

切
削
耐 速 200
摩 度
耗 ︵
性 m
／ 100
min
︶
（小）

NAX MM
NAX FF

NAX LLNAX SS

0

0.05

0.1

0.15

送り量（mm／刃）
靱性
（大）
（小）

図4
3

NAX i710

推奨切削適用領域

0.2

0.25

3）フライス用強靭サーメット合金
NAXi710の開発を維持
上記の方針のもと、機械的靭性（抗折力）
しつつ、（合金設計）の指針として①金属成分減、炭化物増による、耐摩耗性向上②炭化物成分のバランスによる耐熱亀裂性向上をねらいとし、合金成分を変えた試作・評価を行なった。
また、同時に、製造工程条件の検討によりサーメッ
ト合金中の炭化物粒度分布の制御を行ない、耐熱
図5

亀裂性の向上を図った。

NAXi710合金の合金組織

4）フライス用強靭サーメット合金
NAXIi710の合金組織開発の結果、商品化したフライス用強靭サーメット
合金NAXi710の走査電子顕微鏡による合金組織を、図6に示す。写真右下隅に表示された白い線が、
図5、1μmの長さを示す。
写真中黒く見える粒子が、主成分のTiCである。
その周りを取り巻くグレーの部分は、TiCに他の添加している部分で炭化物（WCなど）が固溶（合金化）ある。さらにその外側を取り巻いている比較的明る

図6

NAXi710合金の合金組織（拡大）い部分が、金属成分（Co,Ni）である。
１μm以下のものから、数μmのも炭化物粒子は、のまで、存在しているのがわかる。前述したように、ここに見られるよう適切な炭化物成分のバランスと、な１μm以下微細粒と数μmの比較的粗い炭化物
粒子を混在させることにより、耐摩耗性と耐熱亀裂

・黒くみえる部分が、主成分のTiC。
・その回りをとりまくグレーの部分は、TiCにTiNやWCなどが固溶している。
・間を埋めている比較的明るい部分は金属成分。
（CoとNi）性の向上を両立させている。

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フライス用強靭サーメット合金「NAXi710」

5）フライス用強靭サーメット合金
NAXi710の切削性能
以下に、ダイス鋼SKD11の正面フライス加工におけるNAXi710の切削性能について述べる。
○○ × ○○ × ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○

10
9
8
7
6

○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○

×
○

×
○ ×
○ ○
○ ○

○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○

5
4
3
2
1

○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○○ ○○ × × ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○NAXi710

従来材

他社強靱サーメット

図7

図8

○ ×
× ○ ○
×
○ ○ ○ × ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○NAXi710合金の耐欠損性（送り0.15mm/刃）

耐摩耗性評価SS

図7に示す。
トの正面フライス加工における耐欠損性を、
NAXi710は、従来材に比較して耐欠損性が大きく向上し、他社強靭サーメットをやや上回る性能となっていることがわかる。切削加工後の刃先観察によると、すべての場合、欠損は刃先に発生した熱亀裂によるものとなっていた。
切削加工条件を、図8に示す。この条件にて、正面フライス加工したときのフランク摩耗（逃げ面摩耗）評価を、図9に示す。耐摩耗性も、従来のSSに比べて向上する結果となっている。上記の条件にて、送りだけを0.25mm/刃とした耐欠損性評価結果を、図10に示す。この条件では、他社強靭サーメットに比べて、安定して高い耐欠損性を示すことがわかる。

NAXi710
0.2

0.0

図9

20
19
18
17
16

5

パス回数

10

15

NAXi710合金の耐摩耗性（送り0.15mm／刃）

×
× ○

×

15
14
13
パ 12
ス 11

○ ○ × × ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○

×
○
○
× ○
○ ○

9
8
7
6

○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○

×
× ○

○ ○
○ ○
○ ○
○ ○
○ ○

5
4
3
2
1

○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ × ×○ ○ ○ ○ ×
○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○

○ ○ ×
○
○ ○ ○
○
○ ○ ○ × ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○NAXi710

従来材

他社強靱サーメット

回 10 ○ ○ ○ ○ ○
数

図10

5

他社材

0.4

0

NAXi710、従来材であるSS、他社の強靭サーメッ

切削加工条件0.6

フランク摩耗量［mm］

パ
ス
回
数

15
14
13
12
11

切削条件
SKD11（97.2HRB）
幅100×長さ200mm
φ160mm
170m／min
0.15mm／刃
2.0mm

被削材質
被削材寸法
フライスカッター径
切削速度
送り
切り込み

×

NAXi710合金の耐欠損性（送り0.25mm／刃）

4. 進化し続けるサーメット合金
今回は、最近、開発・商品化したSKD11を代表とするダイス鋼の正面フライス加工に優れた性能を発NAXi710は特にSKD11などのダイス鋼の高送り加工に威力を発揮します。

揮する強靭サーメット合金NAXi710を紹介した。こ一方、NACHIマテリアル事業部は、従来主力のの分野では、サーメット合金は、現在も切削性能のに並ぶ新材料として「FM高速度鋼工具鋼（ハイス）

向上を目指して、開発・改良がメーカー各社で盛ん

ALLOY」のブランド名で高機能、高品質、高付加価に行なわれている。

値材料の開発を推進している。サーメット合金の開発・こうした開発指向の事業展開の一環として、改良も、

表2 サーメット合金の用途
切削領域 低送り加工
JIS使用分類
P01

P10

P20

高送り加工
P30

NAX T

施削加工

※6

さらなる上のレベルを目指し、ものづくりの世界の発展に貢献する。

NAX MM
NAX FF
NAX LL
NAX LL

フライス加工NAX SSNAX i710

用語解説

参考文献

※1 サーメット合金
を主成分とし、金属成分としてNi（ニッケル）あるいはTiC（炭化チタン）
を結合材として含む切削工具用焼結合金。
Co（コバルト）

1) J.H.Westbrook,E.R.Stover:High Temperture Materials and Technology
edited by I.E.Campbell and E.M.Sherwood（Wiley,New York 1967）※2 スローアウェイチップ
機械的にボディにとり付けて使用する刃物材料の小片。用途により四角形、三角形、ひし形などの形がある。一つの刃部が工具寿命に達したとき、他のコーナまたは他のチップに交換することによって再研削する
そのまま作業が継続できるようにしたもの。現在は、英語名のことなく、インサート(insert)と呼ばれることも、増えてきた。

関連記事※3 化学的親和性
二つの物質が化学的に反応しやすいとき、化学的親和性が高いという。
ダイヤモンドと鋼も化学的親和性が高いため、WCと鋼の例以外にも、
ダイヤモンドバイトや砥石は、鋼の加工には使用されない。
※4 クレーター摩耗
工具の刃先のうち、すくい面にくぼみ状に発生する摩耗のこと。切削加工中に、刃先で削り取られたワークのきりくずがカールして高速ですくい
面を摩擦することで、発生する。

1）原 恭：「新強靱サーメット −NAX-SS−」、
不二越技報、Vol.53 No.2、（1997）
2）吉本 隆志・早瀬 好明・石原 外美：「サーメットにおける繰返し熱衝撃下のき裂進展挙動と実機（正面フライス）評価」、
不二越技報、Vol.54 No.2、（1998）
3）原 恭・松木 賢司：「TiCN系サーメットと鋳鉄との摩擦摩耗特性」、
不二越技報、Vol.56 No.2、（2000）
4）原 恭：「ロータリコンプレッサ用ベーン材料への適用を目的とした
TiCN系サーメット合金の開発に関する基礎的研究」、
不二越技報、Vol.58 No.1、（2002）※5 耐熱亀裂性
切削加工中の熱サイクルにより発生する熱応力から、刃先に発生する亀裂に対する抵抗力。一般的に、超硬合金はサーメット合金より耐熱亀裂性が高い。
※6 FM ALLOY
NACHI新材料のブランド名。独自の新製法により、高機能化・高特性化を実現したミクロ制御合金。

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本

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〈発

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