JPS59146982A - 高靭性サイアロン基焼結材料 - Google Patents
高靭性サイアロン基焼結材料Info
- Publication number
- JPS59146982A JPS59146982A JP58020460A JP2046083A JPS59146982A JP S59146982 A JPS59146982 A JP S59146982A JP 58020460 A JP58020460 A JP 58020460A JP 2046083 A JP2046083 A JP 2046083A JP S59146982 A JPS59146982 A JP S59146982A
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- JP
- Japan
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- sialon
- powder
- cutting
- based sintered
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高硬度および高靭性を有し、さらに耐摩耗
性および耐熱衝撃性にすぐれ、したがってこれらの特性
が要求される鋼や鋳鉄などの高速切削、並びに高送り切
削および深切込み切削などの重切削に用いられる切削工
具として、さらに軸受や線引ダイスなどの耐摩耗工具と
して使用した場合にすぐれた性能を発揮するサイアロン
基焼結材木Ｉに関するものである。
性および耐熱衝撃性にすぐれ、したがってこれらの特性
が要求される鋼や鋳鉄などの高速切削、並びに高送り切
削および深切込み切削などの重切削に用いられる切削工
具として、さらに軸受や線引ダイスなどの耐摩耗工具と
して使用した場合にすぐれた性能を発揮するサイアロン
基焼結材木Ｉに関するものである。
従来、世相が組成式’、 Ｓユ６−ｚＡｉ！ｚｏｚＮｓ
−ｚ （たたし０、１≦２≦５．０）を有するβ−サイ
アロンで構成され、かつ分散相がＴｉ、 Ｚｒ、 Ｈｆ
、 Ｔａ、 Ｍｏ、およびＷの炭化物および窒化物、
並びにこれら２種り上の固溶体（以下これらを総称して
金属の炭・窒化物分散相という）のうちの１種または２
種見、上で構成されたサイアロン基焼結材料が切削工具
として用いられていることはよく知られるところである
。なお、上記のβ−サイアロンは、Ｓｉ３Ｎ４粉末。
−ｚ （たたし０、１≦２≦５．０）を有するβ−サイ
アロンで構成され、かつ分散相がＴｉ、 Ｚｒ、 Ｈｆ
、 Ｔａ、 Ｍｏ、およびＷの炭化物および窒化物、
並びにこれら２種り上の固溶体（以下これらを総称して
金属の炭・窒化物分散相という）のうちの１種または２
種見、上で構成されたサイアロン基焼結材料が切削工具
として用いられていることはよく知られるところである
。なお、上記のβ−サイアロンは、Ｓｉ３Ｎ４粉末。
Ａｅ２０３粉末、およびＡｉｊ Ｎ粉末の主要粉末から
なる混合粉末をＮ２雰囲気中で焼結することによって容
易に形成することができるものである。
なる混合粉末をＮ２雰囲気中で焼結することによって容
易に形成することができるものである。
しかし、上記の従来サイアロン基焼結材料は、高硬度お
よびすぐれた耐摩耗性をもつ反面、靭性が不足し、耐熱
衝撃性に劣るものであるため、これを特に靭性や耐熱衝
撃性が要求される鋼や鋳鉄の重切削に用いた場合には刃
先に欠損が発生し易く、短かい使用寿命しか示さないの
が現状である。
よびすぐれた耐摩耗性をもつ反面、靭性が不足し、耐熱
衝撃性に劣るものであるため、これを特に靭性や耐熱衝
撃性が要求される鋼や鋳鉄の重切削に用いた場合には刃
先に欠損が発生し易く、短かい使用寿命しか示さないの
が現状である。
そこで、本発明者等は、」二記の高硬度およびすぐれた
耐摩耗性を有する従来サイアロン基焼結材料に、高靭性
およびすぐれた耐熱衝撃性を付与すべく研究を行った結
果、上記従来サイアロン基焼結材料における金属の炭・
窒化物分散相の一部、また（は全部を針状結晶（ひけ結
晶）、すなわちホイスカーで構成すると共に５β−サイ
アロンを組成式 Ｓ ｌ ６−ｚ ＡＱ ｚＯｚＮ Ｂ
−２で現わした場合、前記ｚ値を０２〜３０の範囲内に
限定すると、この結果のサイアロン基焼結材料は、高硬
度およびすぐれた耐摩耗性を保持した状態で、高靭性お
よびすぐれた耐熱衝撃性をもつようになるという知見を
得たのである。
耐摩耗性を有する従来サイアロン基焼結材料に、高靭性
およびすぐれた耐熱衝撃性を付与すべく研究を行った結
果、上記従来サイアロン基焼結材料における金属の炭・
窒化物分散相の一部、また（は全部を針状結晶（ひけ結
晶）、すなわちホイスカーで構成すると共に５β−サイ
アロンを組成式 Ｓ ｌ ６−ｚ ＡＱ ｚＯｚＮ Ｂ
−２で現わした場合、前記ｚ値を０２〜３０の範囲内に
限定すると、この結果のサイアロン基焼結材料は、高硬
度およびすぐれた耐摩耗性を保持した状態で、高靭性お
よびすぐれた耐熱衝撃性をもつようになるという知見を
得たのである。
したがって、この発明は上記知見にもとづいてなされた
ものであって、 金属の炭・窒化物分散相、２〜３０容量チ、を含有し、
さらに必要に応じて、 同じく分散相形成成分としての１丸、 Ｙ、 ＡＱ、
Ｓｉ。
ものであって、 金属の炭・窒化物分散相、２〜３０容量チ、を含有し、
さらに必要に応じて、 同じく分散相形成成分としての１丸、 Ｙ、 ＡＱ、
Ｓｉ。
Ｔｌ、Ｚｒ、およびＨｆの酸化物（以下これらを総称し
て金属の酸化物分散相という）のうちの１種または２種
以上 １−２０容量楚、 を含有し、残りが母相形成成分としての組成式。
て金属の酸化物分散相という）のうちの１種または２種
以上 １−２０容量楚、 を含有し、残りが母相形成成分としての組成式。
８１６−７、Ａ９ｚＯｚＮｅ−ｚ （ただし０．２≦２
≦３．０）を有するβ−サイアロンと不可避不純物から
なる組成を有し、かつ上記金属の炭・窒化物分散相の３
０容量係以上が針状結晶（ホイスカー）で構成されたサ
イアロン基焼結材料に特徴を有するものである。
≦３．０）を有するβ−サイアロンと不可避不純物から
なる組成を有し、かつ上記金属の炭・窒化物分散相の３
０容量係以上が針状結晶（ホイスカー）で構成されたサ
イアロン基焼結材料に特徴を有するものである。
なお、この発明のザイアロン基焼結桐料における金属の
炭・窒化物分散相の針状結晶は、短かい繊維状形状を有
し、通常は相互が多数個所で接触した状態で分布してい
るが、この針状結晶の方向を調製することによって、サ
イアロン基焼結材料自体の強度に方向性を付与すること
ができるものである。
炭・窒化物分散相の針状結晶は、短かい繊維状形状を有
し、通常は相互が多数個所で接触した状態で分布してい
るが、この針状結晶の方向を調製することによって、サ
イアロン基焼結材料自体の強度に方向性を付与すること
ができるものである。
つぎに、この発明のサイアロン基焼結材料において成分
組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ） 金属の炭・窒化物分散相
これらの成分には、材料の硬さを向上させ、もって耐摩
耗性を向上せしめる作用があるが、その含有量が２容量
係未満では所望の耐摩耗性改善効果が得られず、一方３
０容量係を越えて含有させると、材料の靭性が劣化する
ようになることから、その含有量を２〜３０芥量％と定
めた。
耗性を向上せしめる作用があるが、その含有量が２容量
係未満では所望の耐摩耗性改善効果が得られず、一方３
０容量係を越えて含有させると、材料の靭性が劣化する
ようになることから、その含有量を２〜３０芥量％と定
めた。
（ｂ）金属の酸化物分散相
これらの成分には、母相中に均一に分散して焼結性を向
上せしめると共に、結晶粒の成長を抑制し、もって材料
の靭性および耐熱衝撃性を一段と向上せしめる作用があ
るので、必要に応じて含有されるが、その含有量が１容
量飴未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一
方２０容量楚を越えて含有させても前記作用に向上効果
が得られず、むしろ劣化傾向が現われるようになること
から、、７ｃの含有量を１〜２０容量係と定めた。
上せしめると共に、結晶粒の成長を抑制し、もって材料
の靭性および耐熱衝撃性を一段と向上せしめる作用があ
るので、必要に応じて含有されるが、その含有量が１容
量飴未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一
方２０容量楚を越えて含有させても前記作用に向上効果
が得られず、むしろ劣化傾向が現われるようになること
から、、７ｃの含有量を１〜２０容量係と定めた。
ｆｃ） 針状結晶
その含有量が、金属の炭・窒化物分散相に対する割合で
３０容量楚未満では所望の高靭性およびすぐれた耐熱衝
撃性を確保することができないので、その含有量が３０
容量％以上となるようにしなければならない。また、材
料中における金属の炭・窒化物分散相の含有量が相対的
に少ない場合には針状結晶の占める割合を多くし、逆に
金属の炭・窒化物分散相の含有量が相対的に多い場合に
は相対的にその割合を少なくするとよく、これによって
良好な焼結性が保持きれ、高靭性が確保されるようにな
るのである。
３０容量楚未満では所望の高靭性およびすぐれた耐熱衝
撃性を確保することができないので、その含有量が３０
容量％以上となるようにしなければならない。また、材
料中における金属の炭・窒化物分散相の含有量が相対的
に少ない場合には針状結晶の占める割合を多くし、逆に
金属の炭・窒化物分散相の含有量が相対的に多い場合に
は相対的にその割合を少なくするとよく、これによって
良好な焼結性が保持きれ、高靭性が確保されるようにな
るのである。
（ｄ） ｚの値
Ｚの値が０２未満の組成を有するβ−サイアロンにおい
ては、焼結性が悪く、かつ所望の高い硬さく耐摩耗性）
を確保することができず、一方２の値が３ｆ：越えた組
成を有するβ−ヅーイアロンでは材料の靭性低下が著し
くなることから、組成式： ５ｉ６−ｚＡｉ！ｚ○Ｚ”
”８−ＺにおけるＺの値を０２〜３と定めた。
ては、焼結性が悪く、かつ所望の高い硬さく耐摩耗性）
を確保することができず、一方２の値が３ｆ：越えた組
成を有するβ−ヅーイアロンでは材料の靭性低下が著し
くなることから、組成式： ５ｉ６−ｚＡｉ！ｚ○Ｚ”
”８−ＺにおけるＺの値を０２〜３と定めた。
つぎに、この発明のサイアロン基焼結材料を実施例によ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
実施例
原料粉末として、β−サイアロン形成用とじての平均粒
径 ｌｐｍを有するＳｉ３Ｎ、粉末、同０６ｐｍのＡＩ
！２０３粉末、および同１μｍのＡＡＮ粉末。
径 ｌｐｍを有するＳｉ３Ｎ、粉末、同０６ｐｍのＡＩ
！２０３粉末、および同１μｍのＡＡＮ粉末。
さらに０８〜１５μｍの範囲内の平均粒径を有するＴ
ｉ、 Ｃ粉末、 ＺｒＣ粉末、ＨｆＣ１末、 ＮｂＣ粉
末。
ｉ、 Ｃ粉末、 ＺｒＣ粉末、ＨｆＣ１末、 ＮｂＣ粉
末。
ＴａＣ粉末、ｒｖ１ｏ２ｃ粉末、およびｗ ｃ粉末、同
じく０８〜１５μｍの範囲内の平均粒径を有するＴ１１
９粉末、 ＺｒＮ粉末、ＨｆＮ粉末、Ｎ１）Ｎ粉末、Ｔ
ａＮ粉末。
じく０８〜１５μｍの範囲内の平均粒径を有するＴ１１
９粉末、 ＺｒＮ粉末、ＨｆＮ粉末、Ｎ１）Ｎ粉末、Ｔ
ａＮ粉末。
（Ｔｉ、Ｈｆ）Ｃ粉末、 （Ｚｒ、 Ｎｂ、 Ｗ ）
Ｃ粉末、（Ｈｆ。
Ｃ粉末、（Ｈｆ。
１寸１））Ｎ粉末、および（Ｔｉ、 Ｗ ） ＣＮ粉末
、さらにいずれも針状結晶である直径 １〜４μｍ、長
さ５〜１００μｍの範囲内の寸法をもったＴＩＣホイス
カー、 ＺｒＣホイスカー、ＨｆＣホイスカー１Ｎｔ
）Ｃホイスカー、 ＴａＣホイスカー、ＴｉＮホイスカ
ー、Ｚ、ｒＮホイスカー、ＨｆＮホイスカー、ＮｂＮホ
イスカー、 ＴａＮボイスカー、さらに０５〜１５μｍ
の範囲内の平均粒径を有するＭｇＯ粉末＋ ”２０３粉
末。
、さらにいずれも針状結晶である直径 １〜４μｍ、長
さ５〜１００μｍの範囲内の寸法をもったＴＩＣホイス
カー、 ＺｒＣホイスカー、ＨｆＣホイスカー１Ｎｔ
）Ｃホイスカー、 ＴａＣホイスカー、ＴｉＮホイスカ
ー、Ｚ、ｒＮホイスカー、ＨｆＮホイスカー、ＮｂＮホ
イスカー、 ＴａＮボイスカー、さらに０５〜１５μｍ
の範囲内の平均粒径を有するＭｇＯ粉末＋ ”２０３粉
末。
ＡＱ２０３粉末、 ５ｉ０２粉末、 Ｔｉ○２粉末、
Ｚｒ○２粉末、およびＨｆ○２粉末をそれぞれ用意し、
これら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成に
配合し、ボールミル中で２時間混合した後、１ ｔｏｎ
／ｆｆｌの圧力にて圧粉体に成形し、ついでこれらの圧
粉体を、ＪＪ、雰囲気中、温度：１’７００℃に１時間
保持の条件で焼結することによって、実質的に配合組成
と同一の成分組成をもった本発明焼結材料１−１８およ
びいずれも針状結晶を含有しない比較焼結材料１〜５を
製造した。
Ｚｒ○２粉末、およびＨｆ○２粉末をそれぞれ用意し、
これら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成に
配合し、ボールミル中で２時間混合した後、１ ｔｏｎ
／ｆｆｌの圧力にて圧粉体に成形し、ついでこれらの圧
粉体を、ＪＪ、雰囲気中、温度：１’７００℃に１時間
保持の条件で焼結することによって、実質的に配合組成
と同一の成分組成をもった本発明焼結材料１−１８およ
びいずれも針状結晶を含有しない比較焼結材料１〜５を
製造した。
ついで、この結果得られた本発明焼結材料１〜１８およ
び比較焼結材料１〜５について、ビッカース硬さおよび
抗折力を測定すると共に、５ＮＰ４３２ （０，］、］
朋×２５°チャンファーホーニングの形状をもった切削
チップを切出し、 被削材：ＦＣ−２５（硬さ ＨＢ２．００−）、切削速
度 ２００ ｍ ／ｒｒｒｍ。
び比較焼結材料１〜５について、ビッカース硬さおよび
抗折力を測定すると共に、５ＮＰ４３２ （０，］、］
朋×２５°チャンファーホーニングの形状をもった切削
チップを切出し、 被削材：ＦＣ−２５（硬さ ＨＢ２．００−）、切削速
度 ２００ ｍ ／ｒｒｒｍ。
送り： ０．５ ｍｙｎ／ ｒｅｖ、
切込み、２．０荘、
切削時間 １０ｍｍ、
の条件での高送り連続切削試１験を行ない、試験後の切
刃の逃げ面摩耗幅およびすくい面摩耗深さを測定し、さ
らに、 被削材：ＳＮＣＭ−８（硬さ：ＨＢ３２０ ）の自相、
切削速度： １２０ ｍ １ｍｍ、 切込み ３ ｍｙｎ 。
刃の逃げ面摩耗幅およびすくい面摩耗深さを測定し、さ
らに、 被削材：ＳＮＣＭ−８（硬さ：ＨＢ３２０ ）の自相、
切削速度： １２０ ｍ １ｍｍ、 切込み ３ ｍｙｎ 。
送り、変化。
切削時間゛各送り１分間、
の条件で断続切削試験を行ない、切刃に欠損が発生した
時点の送りを測定した。これらの測定結果を第１表に合
せて示した。
時点の送りを測定した。これらの測定結果を第１表に合
せて示した。
第１表に示される結果から、本発明焼結材料ｌ〜１８は
、いずれも高硬度および高靭性を有し、かつ耐摩耗性お
よび耐熱衝撃性にもすぐれているので、高送り切削や断
続切削ですぐれた切削性能を発揮するのに対して、針状
結晶（ボイスカー）を含有しない比較焼結材料１〜５は
、いずれも特に靭性が低く、かつ耐熱衝撃性に劣るもの
であるため、いずれの切削においても十分満足する結果
を示さないことが明らかである。
、いずれも高硬度および高靭性を有し、かつ耐摩耗性お
よび耐熱衝撃性にもすぐれているので、高送り切削や断
続切削ですぐれた切削性能を発揮するのに対して、針状
結晶（ボイスカー）を含有しない比較焼結材料１〜５は
、いずれも特に靭性が低く、かつ耐熱衝撃性に劣るもの
であるため、いずれの切削においても十分満足する結果
を示さないことが明らかである。
上述のように、この発明のサイアロン基焼結材料は、高
硬度および高靭性を有し、かつ耐摩耗性および耐熱衝撃
性にもすぐれているので、これらの特性が要求される鋼
や鋳鉄などの高速切削や、特に重切削に切削工具として
用いた場合は勿論のこと、軸受や線引ダイスなどの耐摩
耗工具として用いた場合にも長期に亘ってすぐれた性能
を発揮するのである。
硬度および高靭性を有し、かつ耐摩耗性および耐熱衝撃
性にもすぐれているので、これらの特性が要求される鋼
や鋳鉄などの高速切削や、特に重切削に切削工具として
用いた場合は勿論のこと、軸受や線引ダイスなどの耐摩
耗工具として用いた場合にも長期に亘ってすぐれた性能
を発揮するのである。
出願人 三菱金属株式会社
代理人 富 １） 和 夫 外１名４９３−
Claims (2)
- （１） 分散相形成成分としてのＴｉ、 Ｚｒ、 Ｈ
ｆ、 Ｎｋ）。 Ｔａ、 Ｍｏ、およびＷの炭化物および窒化物、並びに
これらの２種以上の固溶体（以下これらを総称して金属
の炭・窒化物分散相という）のうちの１種または２種以
上、２〜３０容量楚、 母相形成成分としての組成式： Ｓ ｉ ６− ｚ Ａ
ｉ！□０２Ｎ８−７゜（ただし０２≦２≦３．０）を有
するβ−サイアロンおよび不可避不純物：残り、 からなる組成を有し、かつ上記金属の炭・窒化物分散相
のうちの３０容量％以上が針状結晶（ホイスカー）で構
成されたことを特徴とする高靭性サイアロン基焼結材料
。 - （２） 分散相形成成分としてのＴｉ、 Ｚｒ、 Ｈ
ｆ 、 Ｎｂ。 Ｔａ、 Ｍｏ、、およびＷの炭化物および窒化物、並び
にこれらの２種以上の固溶体（以下これらを総称して金
属の炭・窒化物分散相という）のうちの１種または２種
以上：２〜３０容量楚、 同じく分散相形成成分としてのＭｇ、 Ｙ、 ＡＱ、
Ｓｉ。 Ｔｉ、 Ｚｒ、およびＨｆの酸化物のうちの１種または
２種以上 １〜２０容量楚。 母相形成成分としての組成式 Ｓ−ｉ ６−２ＡＱｚＯ
ｚＮｓ−２（ただし０２≦Ｚ≦３０）を有するβ−サイ
アロンおよび不可避不純物、残り、 からなる組成を有し、かつ上記金属の炭・窒化物分散イ
目のうちの３０容量％以上が針状結晶（ボイスカー）で
構成されたことを特徴とする高靭性サイアロン基焼結材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020460A JPS59146982A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 高靭性サイアロン基焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58020460A JPS59146982A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 高靭性サイアロン基焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59146982A true JPS59146982A (ja) | 1984-08-23 |
| JPS6227032B2 JPS6227032B2 (ja) | 1987-06-11 |
Family
ID=12027688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58020460A Granted JPS59146982A (ja) | 1983-02-09 | 1983-02-09 | 高靭性サイアロン基焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59146982A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61291464A (ja) * | 1985-06-20 | 1986-12-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具用β´サイアロン基セラミックスの製造法 |
| JPS6461355A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Riken Kk | Titanium carbide/silicon carbide whisker/zirconia based complex sintered material and production thereof |
| JPH01115807A (ja) * | 1987-10-29 | 1989-05-09 | Kurasawa Opt Ind Co Ltd | サイアロン |
-
1983
- 1983-02-09 JP JP58020460A patent/JPS59146982A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61291464A (ja) * | 1985-06-20 | 1986-12-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具用β´サイアロン基セラミックスの製造法 |
| JPS6461355A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Riken Kk | Titanium carbide/silicon carbide whisker/zirconia based complex sintered material and production thereof |
| JPH01115807A (ja) * | 1987-10-29 | 1989-05-09 | Kurasawa Opt Ind Co Ltd | サイアロン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6227032B2 (ja) | 1987-06-11 |
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