超硬合金切削工具、特にスローアウェイ式超硬合金工具は、CNC加工工具の主流製品です。1980年代以降、ソリッド型およびスローアウェイ型の超硬合金工具やインサートの種類は、様々な切削工具分野に拡大しました。中でもスローアウェイ式超硬合金工具は、単純な旋削工具や正面フライス加工用カッターから、精密工具、複雑形状工具、成形工具まで、幅広い用途に進化しました。
（1）超硬合金工具の種類
主な化学組成に基づいて、超硬合金は、炭化タングステンベースの超硬合金と炭窒化チタン (TiC(N)) ベースの超硬合金の 2 つの主なカテゴリに分類できます。
タングステンカーバイドベースの超硬合金には、次の 3 つの種類があります。
タングステンコバルト（YG）
タングステン-コバルト-チタン（YT）
希少炭化物を添加したもの（YW）
それぞれの種類には長所と短所があります。主な成分は炭化タングステン（WC）、炭化チタン（TiC）、炭化タンタル（TaC）、炭化ニオブ（NbC）などであり、最も一般的に使用される金属バインダーはコバルト（Co）です。
炭窒化チタン系超硬合金は主にTiCで構成されていますが、一部の製品では炭化物や窒化物が追加されています。一般的に使用される金属バインダーはモリブデン（Mo）とニッケル（Ni）です。
国際標準化機構 (ISO) は、切削に使用される超硬合金を次の 3 つのカテゴリに分類しています。
Kクラス（K10〜K40）：中国のYGクラス（主にWC-Co）に相当します。
Pクラス（P01～P50）：中国のYTクラス（主にWC-TiC-Co）に相当します。
Mクラス（M10～M40）：中国のYWクラス（主にWC-TiC-TaC(NbC)-Co）に相当します。
各グレードは 01 から 50 までの数字で示され、高硬度から最大靭性までの合金の範囲を表します。
（２）超硬合金工具の性能特性
① 高硬度
超硬合金工具は粉末冶金法により、高硬度・高融点炭化物（硬質相）と金属結合剤（結合相）を複合して製造されます。その硬度は89～93 HRAで、高速度鋼をはるかに上回ります。540℃でも硬度は82～87 HRAで、常温での高速度鋼の硬度（83～86 HRA）に匹敵します。超硬合金の硬度は、炭化物の種類、量、粒径、および金属結合相の含有量によって異なります。一般に、結合金属相の含有量が増えるほど硬度は低くなります。同じ結合相含有量の場合、YT合金はYG合金よりも高い硬度を示し、TaCやNbCを添加した合金は優れた高温硬度を示します。
②曲げ強度と靭性
一般的に使用される超硬合金の曲げ強度は900～1500MPaです。金属結合相の含有量が多いほど、曲げ強度は高くなります。バインダー含有量が一定であれば、YG（WC-Co）合金はYT（WC-TiC-Co）合金よりも高い強度を示しますが、TiC含有量の増加に伴い強度は低下します。超硬合金は脆性材料であり、室温での衝撃靭性は高速度鋼の1/30～1/8に過ぎません。
（３）一般的な超硬合金工具の用途
YG合金:主に鋳鉄、非鉄金属、非金属材料の加工に使用されます。微粒超硬合金（YG3X、YG6Xなど）は、同じコバルト含有量の中粒超硬合金よりも高い硬度と耐摩耗性を備えています。これらは、硬質鋳鉄、オーステナイト系ステンレス鋼、耐熱合金、チタン合金、硬質青銅、耐摩耗性絶縁材料などの特殊材料の加工に適しています。
YT合金:YG合金と比較して、高硬度、優れた耐熱性、高温での優れた硬度と圧縮強度、そして優れた耐酸化性が特徴です。工具に高い耐熱性と耐摩耗性が求められる場合は、TiC含有量の高いグレードが推奨されます。YT合金は鋼などのプラスチック材料の加工に最適ですが、チタン合金やシリコンアルミニウム合金には適していません。
YW合金:YG合金とYT合金の特性を併せ持ち、優れた総合性能を発揮します。汎用性に優れ、鋼、鋳鉄、非鉄金属の加工に使用できます。YW合金はコバルト含有量を適切に増加させることで高い強度を実現し、様々な難削材の荒加工や断続切削に適しています。
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投稿日時: 2025年7月29日
