JPH09143607A - 高温強度に優れた立方晶窒化硼素基焼結体 - Google Patents

高温強度に優れた立方晶窒化硼素基焼結体

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JPH09143607A
JPH09143607A JP29670495A JP29670495A JPH09143607A JP H09143607 A JPH09143607 A JP H09143607A JP 29670495 A JP29670495 A JP 29670495A JP 29670495 A JP29670495 A JP 29670495A JP H09143607 A JPH09143607 A JP H09143607A
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JP
Japan
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cbn
sintered body
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based sintered
powder
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JP29670495A
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Itsuro Tajima
逸郎 田嶋
Fumihiro Ueda
文洋 植田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温強度に優れたcBN基焼結体を提供す
る。 【解決手段】(1)Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta
の炭化物、窒化物、および炭窒化物の内の1種または2
種以上:10〜30容量%、(Ti1-x x )(C1-y
y )(x:0.1〜0.4、y:0.1〜0.5):
10〜20容量%、NbとAlの金属間化合物およびT
aとAlの金属間化合物の内の1種または2種:1〜1
0容量%を含有し、残りがcBNからなるcBN基焼結
体、(2)前記(1)cBN基焼結体に、さらに、Al
2 3 、AlNおよびAlB2 の内の1種または2種以
上:1〜10容量%を含有したcBN基焼結体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高温強度に優れ
た立方晶窒化硼素(以下、cBNと記す)基焼結体に関
するものであり、このcBN基焼結体は、特に、焼き入
れ鋼の高速断続切削工具として使用した場合に優れた効
果を奏するものである。
【0002】
【従来の技術】cBN基焼結体は、ダイヤモンドに近い
硬度を有し、しかも鉄族金属との反応性が著しく小さい
ために、鋼、ニッケル合金、コバルト合金などの鉄族金
属およびその合金の切削を行うことができ、近年、切削
工具として広く使用されている。
【0003】このcBN基焼結体として、Ti、Zr、
Hf、V、Nb、Taの炭化物、窒化物、および炭窒化
物の内の1種または2種以上を主体とし、さらに、Ti
とAlの金属間化合物の内の1種または2種を含有し、
残りがcBNからなるcBN基焼結体は知られている
(特開昭53−77811号公報参照)。さらに、Ti
の炭化物、窒化物、および炭窒化物の内の1種または2
種以上:1〜20容量%、CoとAlの金属間化合物:
1〜10容量%を含有し、残りがcBNからなるcBN
基焼結体も知られている(特開昭60−145351号
公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのcB
N基焼結体は、高温強度が不足しているために、焼き入
れ鋼を切削速度:150m/min以上での高速断続切
削すると、切削工具の欠損が激しく、工具寿命は短いも
のとなっていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、従来
よりも高温強度の優れたcBN基焼結体を得るべく研究
を行った結果、(イ)Ti、Zr、Hf、V、Nb、T
aの炭化物、窒化物、および炭窒化物の内の1種または
2種以上:10〜30容量%、(Ti1-x x )(C
1-y y )(x:0.1〜0.4、y:0.1〜0.
5):10〜20容量%、NbとAlの金属間化合物お
よびTaとAlの金属間化合物の内の1種または2種:
1〜10容量%、を含有し、残りがcBNからなるcB
N基焼結体、(ロ)Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta
の炭化物、窒化物、および炭窒化物の内の1種または2
種以上:10〜30容量%、(Ti1-x x )(C1-y
y )(x:0.1〜0.4、y:0.1〜0.5):
10〜20容量%、NbとAlの金属間化合物およびT
aとAlの金属間化合物の内の1種または2種:1〜1
0容量%、Al2 3 、AlNおよびAlB2 の内の1
種または2種以上:1〜10容量%、を含有し、残りが
cBNからなるcBN基焼結体、は従来よりも高温強度
に優れ、したがって、このcBN基焼結体を切削工具と
して用いて焼き入れ鋼を切削速度:150m/min以
上で高速断続切削しても、切削工具の欠損はないという
知見を得たのである。
【0006】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、(1)Ti、Zr、Hf、V、Nb、
Taの炭化物、窒化物、および炭窒化物の内の1種また
は2種以上:10〜30容量%、(Ti1-x x )(C
1-y y )(x:0.1〜0.4、y:0.1〜0.
5):10〜20容量%、NbとAlの金属間化合物お
よびTaとAlの金属間化合物の内の1種または2種:
1〜10容量%、を含有し、残りがcBNからなる高温
強度に優れたcBN基焼結体、(2)Ti、Zr、H
f、V、Nb、Taの炭化物、窒化物、および炭窒化物
の内の1種または2種以上:10〜30容量%、(Ti
1-x x )(C1-y y )(x:0.1〜0.4、y:
0.1〜0.5):10〜20容量%、NbとAlの金
属間化合物およびTaとAlの金属間化合物の内の1種
または2種:1〜10容量%を含有し、さらに、Al2
3 、AlNおよびAlB2 の内の1種または2種以
上:1〜10容量%、を含有し、残りがcBNからなる
高温強度に優れたcBN基焼結体、に特徴を有するもの
である。
【0007】前記(1)または(2)記載のcBN基焼
結体は、切削工具として用いて焼き入れ鋼を切削速度:
150m/min以上で高速断続切削しても、切削工具
の欠損はないところから、この発明は、前記(1)また
は(2)記載のcBN基焼結体製切削工具にも特徴を有
するものである。
【0008】この発明のcBN基焼結体を構成するT
i、Zr、Hf、V、Nb、Taの炭化物、窒化物、お
よび炭窒化物の内の1種または2種以上が10容量%未
満では高温強度が不足し、一方、30容量%を越えると
硬度が低下するので好ましくない。したがって、Ti、
Zr、Hf、V、Nb、Taの炭化物、窒化物、および
炭窒化物の内の1種または2種以上の含有量は10〜3
0容量%に定めた。この発明の高温強度に優れたcBN
基焼結体に含まれるTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta
の炭化物、窒化物、および炭窒化物の内の1種または2
種以上の一層好ましい範囲は15〜27容量%である。
【0009】この発明のcBN基焼結体を構成する(T
1-x x )(C1-y y )(x:0.1〜0.4、
y:0.1〜0.5)において、xの一層好ましい範囲
は0.2〜0.4であり、yの一層好ましい範囲は0.
3〜0.5であり、この成分の含有量は10〜20容量
%が好ましいが、一層好ましい含有量は12〜16であ
る。
【0010】さらに、NbとAlの金属間化合物および
TaとAlの金属間化合物の内の1種または2種を1容
量%未満含有しても高温強度向上効果がなく、一方、1
0容量%を越えて含有すると高温強度が低下するので好
ましくない。したがって、NbとAlの金属間化合物お
よびTaとAlの金属間化合物の内の1種または2種の
含有量は1〜10容量%に定めた。この発明の高温強度
に優れたcBN基焼結体製切削工具に含まれるNbとA
lの金属間化合物およびTaとAlの金属間化合物の内
の1種または2種の一層好ましい範囲は3〜8容量%で
ある。
【0011】この発明のcBN基焼結体には、さらにA
2 3 、AlNおよびAlB2 の内の1種または2種
以上が含まれるが、その含有量は1〜10容量%が好ま
しく、2〜6容量%がいっそう好ましい。
【0012】この発明のcBN基焼結体は、原料粉末と
して、cBN粉末、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta
の炭化物粉末、窒化物粉末および炭窒化物粉末、Tiと
Vの複合炭窒化物粉末、NbとAlの金属間化合物粉末
およびTaとAlの金属間化合物粉末、並びにAl2
3 粉末、AlN粉末およびAlB2 粉末を用意し、これ
ら原料粉末を所定割合に配合し、混合し、成形した後、
超高圧高温焼結することにより得られる。
【0013】
【発明の実施の態様】原料粉末として、平均粒径:0.
8μmのcBN粉末、平均粒径:0.5μmのTiとV
の複合炭窒化物粉末、平均粒径:0.5μmのTiC粉
末、平均粒径:0.5μmのZrC粉末、平均粒径:
0.5μmのHfC粉末、平均粒径:0.5μmのVC
粉末、平均粒径:0.5μmのNbC粉末、平均粒径:
0.5μmのTaC粉末、平均粒径:0.5μmのTi
N粉末、平均粒径:0.5μmのZrN粉末、平均粒
径:0.5μmのHfN粉末、平均粒径:0.5μmの
VN粉末、平均粒径:0.5μmのNbN粉末、平均粒
径:0.5μmのTaN粉末、平均粒径:0.5μmの
TiCN粉末、平均粒径:0.5μmのZrCN粉末、
平均粒径:0.5μmのHfCN粉末、平均粒径:0.
5μmのVCN粉末、平均粒径:0.5μmのNbCN
粉末、平均粒径:0.5μmのTaCN粉末、平均粒
径:0.5μmのNbとAlの金属間化合物粉末、平均
粒径:0.5μmのTaとAlの金属間化合物粉末、平
均粒径:0.6μmのAl2 3 粉末、平均粒径:0.
5μmのAlN粉末および平均粒径:0.5μmのAl
2 粉末を用意し、これら原料粉末を配合し、混合し、
得られた混合粉末を圧力:6GPa、温度:1500
℃、30分間保持の条件で超高圧高温焼結することによ
り表1〜表5に示される焼結体組成を有する本発明cB
N基焼結体(以下、本発明焼結体という)1〜36を作
製し、さらに、比較のために、従来cBN基焼結体(以
下、従来焼結体という)1〜3を作製した。
【0014】これら本発明焼結体1〜36および従来焼
結体1〜3を一辺5mm、厚み1mmの正三角形に切断
して、チップ形状:TNGA332の台金にろう付け
し、これをPTGNL44M16形状のホルダーに固定
して切削工具を作製し、これらを用いて、 被削材:SCM415(HRC65)、8条溝付き、 切削速度:250m/分、 送り:0.2mm/rev、 切込み:0.1mm、 切削時間:30min、 の条件で焼き入れ鋼の高速湿式断続切削試験を行ない、
切削工具の逃げ面摩耗幅および欠損に至る時間を測定
し、それらの結果を表6に示した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【表4】
【0019】
【表5】
【0020】
【表6】
【0021】
【発明の効果】表1〜表6に示される結果から、本発明
焼結体1〜36で作製した切削工具を用いて焼き入れ鋼
を高速湿式断続切削しても、従来切削工具1〜3で作製
した切削工具のように欠損が発生することはないところ
から優れた高温強度を示すことが分かる。上述のよう
に、この発明のcBN基焼結体は優れた高温強度を示す
ことから、従来よりも一層過酷な条件で焼き入れ鋼を切
削することのできる切削工具を提供することができ、産
業上優れた効果を奏するものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taの炭
    化物、窒化物、および炭窒化物の内の1種または2種以
    上:10〜30容量%、 (Ti1-x x )(C1-y y )(x:0.1〜0.
    4、y:0.1〜0.5):10〜20容量%、 NbとAlの金属間化合物およびTaとAlの金属間化
    合物の内の1種または2種:1〜10容量%、を含有
    し、残りが立方晶窒化硼素(以下、cBNと記す)から
    なることを特徴とする高温強度に優れたcBN基焼結
    体。
  2. 【請求項2】 Ti、Zr、Hf、V、Nb、Taの炭
    化物、窒化物、および炭窒化物の内の1種または2種以
    上:10〜30容量%、 (Ti1-x x )(C1-y y )(x:0.1〜0.
    4、y:0.1〜0.5):10〜20容量%、 NbとAlの金属間化合物およびTaとAlの金属間化
    合物の内の1種または2種:1〜10容量%、 Al2 3 、AlNおよびAlB2 の内の1種または2
    種以上:1〜10容量%、を含有し、残りがcBNから
    なることを特徴とする高温強度に優れたcBN基焼結
    体。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の高温強度に優れ
    たcBN基焼結体からなることを特徴とするcBN基焼
    結体製切削工具。
JP29670495A 1995-11-15 1995-11-15 高温強度に優れた立方晶窒化硼素基焼結体 Withdrawn JPH09143607A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020179809A1 (ja) * 2019-03-05 2020-09-10 三菱マテリアル株式会社 cBN焼結体および切削工具
GB2591616A (en) * 2020-01-28 2021-08-04 Element Six Uk Ltd Polycrystalline cubic boron nitride material

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Effective date: 20030204