JPS602378B2 - 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 - Google Patents
切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料Info
- Publication number
- JPS602378B2 JPS602378B2 JP56211465A JP21146581A JPS602378B2 JP S602378 B2 JPS602378 B2 JP S602378B2 JP 56211465 A JP56211465 A JP 56211465A JP 21146581 A JP21146581 A JP 21146581A JP S602378 B2 JPS602378 B2 JP S602378B2
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- JP
- Japan
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- powder
- cutting
- boron nitride
- high pressure
- cubic boron
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、すぐれた耐摩耗性と籾性とを兼ね備え、か
つ耐落着性および耐熱衝撃性にもすぐれたNj基または
Co基スーパーアロイや高硬度鋼などの切削に用いるの
に適した切削工具用立方晶窒化棚素基超高圧競結材料に
関するものである。
つ耐落着性および耐熱衝撃性にもすぐれたNj基または
Co基スーパーアロイや高硬度鋼などの切削に用いるの
に適した切削工具用立方晶窒化棚素基超高圧競結材料に
関するものである。
近年、切削工具用として立方晶窒化棚素基超高圧暁縞材
料(以下CBN基糠緒材料と略記する)が使用される煩
向にある。このCBN基焼結材料は、すぐれた耐摩耗性
を有するものであって、分散相を形成するCBN粒子の
結合相によって2種類に大別されている。すなわち、そ
の1つが結合相を鉄族金属、あるいは鉄族金属と山など
を主成分とする金属で構成するものであり、他のものが
窒化チタン、炭化チタン、窒化アルミニウム、または酸
化アルミニウムなどを主成分として含有するセラミック
系化合物で結合相を構成したものである。しかし、前者
においては、上記のように結合相が金属であるために高
靭性をもつ反面、高温で軟化しやすく、したがってこれ
を多大な熱発生を伴う苛酷な切削条件で使用した場合に
は耐摩耗性および耐溶着性不足をきたして十分なる切削
性能の発揮は期待できず、熱発生の少ない条件でしか使
用することができないものである。一方、後者において
は、上記のように結合相がセラミック系合物で構成され
ているために、耐摩耗性および耐総肴性のすぐれたもの
になっているが、反面鞠性不足となるのを避けることが
できず、例えばダイス鋼などの高硬度鋼のフライス切削
などの刃先に大きな衝撃力の加わる切削条件下ではチッ
ピングや欠損を起し易いものである。そこで、本発明者
等は、上述のような観点から、耐摩耗性および轍性にす
ぐれ、かつ耐溶着性および耐熱衝撃性にもすぐれたCB
N基競結材料を得べく研究を行なった結果、CBN基隣
綾材料を、重量%で、Ti、Zr、Nb、Ta、Mo、
およびWの炭化物、炭窒化物、並びにこれら2種以上の
固溶体(以下これらを総称して金属炭・窒化物という)
のうちの1種または2種以上:10〜50%、Tj、Z
r、Ta、およびWの棚化物、並びにこれら2種以上の
固溶体(以下これらを総称して金属棚化物という)のう
ちの1種または2種以上:1〜20%、N、Fe、Ni
、およびCo(以下これらを総称して結合相形成成分と
いう)のうちの1種または2種以上:0.5〜10%、
棚化アルミニウム(以下AIB2で示す):0.5〜1
0%、を含有し、さらに必要に応じて、 窒化アルミニウム(以下NNで示す):1〜20%、を
含有し、残りがCBNと不可避不純物からなり、しかも
CBNが50〜90容量%を占める組成で構成すると、
この結果のCBN基競溝材料は、すぐれた耐摩耗性と籾
性を兼ね備え、かつ耐溶着性および耐熱衝撃性にもすぐ
れているという知見を得たのである。
料(以下CBN基糠緒材料と略記する)が使用される煩
向にある。このCBN基焼結材料は、すぐれた耐摩耗性
を有するものであって、分散相を形成するCBN粒子の
結合相によって2種類に大別されている。すなわち、そ
の1つが結合相を鉄族金属、あるいは鉄族金属と山など
を主成分とする金属で構成するものであり、他のものが
窒化チタン、炭化チタン、窒化アルミニウム、または酸
化アルミニウムなどを主成分として含有するセラミック
系化合物で結合相を構成したものである。しかし、前者
においては、上記のように結合相が金属であるために高
靭性をもつ反面、高温で軟化しやすく、したがってこれ
を多大な熱発生を伴う苛酷な切削条件で使用した場合に
は耐摩耗性および耐溶着性不足をきたして十分なる切削
性能の発揮は期待できず、熱発生の少ない条件でしか使
用することができないものである。一方、後者において
は、上記のように結合相がセラミック系合物で構成され
ているために、耐摩耗性および耐総肴性のすぐれたもの
になっているが、反面鞠性不足となるのを避けることが
できず、例えばダイス鋼などの高硬度鋼のフライス切削
などの刃先に大きな衝撃力の加わる切削条件下ではチッ
ピングや欠損を起し易いものである。そこで、本発明者
等は、上述のような観点から、耐摩耗性および轍性にす
ぐれ、かつ耐溶着性および耐熱衝撃性にもすぐれたCB
N基競結材料を得べく研究を行なった結果、CBN基隣
綾材料を、重量%で、Ti、Zr、Nb、Ta、Mo、
およびWの炭化物、炭窒化物、並びにこれら2種以上の
固溶体(以下これらを総称して金属炭・窒化物という)
のうちの1種または2種以上:10〜50%、Tj、Z
r、Ta、およびWの棚化物、並びにこれら2種以上の
固溶体(以下これらを総称して金属棚化物という)のう
ちの1種または2種以上:1〜20%、N、Fe、Ni
、およびCo(以下これらを総称して結合相形成成分と
いう)のうちの1種または2種以上:0.5〜10%、
棚化アルミニウム(以下AIB2で示す):0.5〜1
0%、を含有し、さらに必要に応じて、 窒化アルミニウム(以下NNで示す):1〜20%、を
含有し、残りがCBNと不可避不純物からなり、しかも
CBNが50〜90容量%を占める組成で構成すると、
この結果のCBN基競溝材料は、すぐれた耐摩耗性と籾
性を兼ね備え、かつ耐溶着性および耐熱衝撃性にもすぐ
れているという知見を得たのである。
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、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
【a’金属炭・窒化物
これらの成分には、材料の籾性および耐溶着性を向上さ
せる均等的作用があるが、その含有量が10%未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方50%を越えて
含有させると耐摩耗性が低下するようになることから、
その含有量を10〜50%と定めた。
せる均等的作用があるが、その含有量が10%未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方50%を越えて
含有させると耐摩耗性が低下するようになることから、
その含有量を10〜50%と定めた。
なお、好ましくは20〜45%の含有が望ましい。価
金属欄化物 これらの成分には材料の耐溶着性を向上させる均等的作
用があるが、その含有量が1%未満では所望の耐落着性
を確保することができず、一方20%を越えて含有させ
ると材料に腕化傾向が現われ、刃先にチッピングが生じ
易くなることから、その含有量を1〜20%と定めた。
金属欄化物 これらの成分には材料の耐溶着性を向上させる均等的作
用があるが、その含有量が1%未満では所望の耐落着性
を確保することができず、一方20%を越えて含有させ
ると材料に腕化傾向が現われ、刃先にチッピングが生じ
易くなることから、その含有量を1〜20%と定めた。
W 結合相形成成分これら成分には、硬質分散相を形成
する CBN粒子、金属炭・窒化物粒子、および金属棚化物粒
子などの間に廻り込んで焼綾性を一段と改善し、かつ鞠
性を向上させる均等的作用があるが、その含有量が0.
5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、材料が
腕化するようになり、一方10%を越えて含有させると
、材料の硬さが低下して耐摩耗性が劣化するようになる
ばかりでなく、耐落着性も低下するようになることから
、その含有量を0.5〜10%と定めた。
する CBN粒子、金属炭・窒化物粒子、および金属棚化物粒
子などの間に廻り込んで焼綾性を一段と改善し、かつ鞠
性を向上させる均等的作用があるが、その含有量が0.
5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、材料が
腕化するようになり、一方10%を越えて含有させると
、材料の硬さが低下して耐摩耗性が劣化するようになる
ばかりでなく、耐落着性も低下するようになることから
、その含有量を0.5〜10%と定めた。
‘d1 AIB2
AI&成分には材料の耐熱衝撃性を向上させる作用があ
るが、その含有量が0.5%未満では所望の耐熱衝撃性
を確保することができず、この結果例えばフライス切削
に際しては熱クラックが生じ易くなり、一方10%を越
えて含有させると、材料が腕化するようになって刃先に
チツピングを起し易くなることから、その含有量を0.
5〜10%と定めた。
るが、その含有量が0.5%未満では所望の耐熱衝撃性
を確保することができず、この結果例えばフライス切削
に際しては熱クラックが生じ易くなり、一方10%を越
えて含有させると、材料が腕化するようになって刃先に
チツピングを起し易くなることから、その含有量を0.
5〜10%と定めた。
te1 AIN
AIN成分には材料の耐熱衝撃性および耐溶着性を一段
と向上させる作用があるので、特にこれらの特性が要求
される場合に必要に応じて含有されるが、その含有量が
1%未満では前記作用により一層の改善効果が得られず
、一方20%を越えて含有させると暁緒性が劣化して材
料中にミクロポイドが発生し易くなることから、その含
有量を1〜20%と定めた。
と向上させる作用があるので、特にこれらの特性が要求
される場合に必要に応じて含有されるが、その含有量が
1%未満では前記作用により一層の改善効果が得られず
、一方20%を越えて含有させると暁緒性が劣化して材
料中にミクロポイドが発生し易くなることから、その含
有量を1〜20%と定めた。
【f’CBNの容積比
その割合が50容量%未満ではCBNのもつ高硬度を材
料に付与することができないので、材料は耐摩耗性の不
十分なものとなり、一方その割合が9庇容量%を越える
と、CBN粒子同志の接触割合が多くなりすぎて暁縞性
が損われるようになり、この結果切削中にCBN粒子が
脱落し易くなって耐摩耗性の劣化をまね〈ようになるこ
とから、その容積比を50〜9筋容量%と定めた。
料に付与することができないので、材料は耐摩耗性の不
十分なものとなり、一方その割合が9庇容量%を越える
と、CBN粒子同志の接触割合が多くなりすぎて暁縞性
が損われるようになり、この結果切削中にCBN粒子が
脱落し易くなって耐摩耗性の劣化をまね〈ようになるこ
とから、その容積比を50〜9筋容量%と定めた。
なお、この発明のCBN基暁続材料は、切削工具として
用いる場合、単独で、あるいはWC基超硬合金またはサ
ーメツトなどの高剛性材料と複合した状態でスローアゥ
ェィチップとして使用することができ、さらにこれらの
チップをWC基超硬合金や焼入れ鋼などのホルダの先端
部にろう付けにより取り付けた状態で使用することがで
きるものである。
用いる場合、単独で、あるいはWC基超硬合金またはサ
ーメツトなどの高剛性材料と複合した状態でスローアゥ
ェィチップとして使用することができ、さらにこれらの
チップをWC基超硬合金や焼入れ鋼などのホルダの先端
部にろう付けにより取り付けた状態で使用することがで
きるものである。
つぎに、この発明のCBN基凝結材料を実施例により具
体的に説明する。
体的に説明する。
実施例
原料粉末として、平均粒蓬:6仏肌を有するCBN粉末
、同じくいずれも1〃肌の平均粒径を有するTIC粉末
、ZrC粉末、Nに粉末、TaC粉末、Mo2C粉末、
WC粉末、TICN粉末、ZにN粉末、NbCN粉末、
(Ti、Zr)C粉末、(Ta、Nb)C粉末、(Ti
、Zr、Mo)CN粉末、および(Zr、Mo、W)C
N粉末、さらにいずれも平均粒蓬:2rのを有するTi
&粉末、Zr&粉末、TaB2粉末、WB粉末、N&粉
末、およびAIN粉末「同2ム仇のAI粉末、Co粉末
、Fe粉末、およびNi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
、通常の条件でボールミルにて混合した後、2ton/
嫌の圧力で直径:13肌0×厚さ:1.5柳の寸法をも
った円板状圧粉体に成形し、ついでこれらの圧粉体を、
基材となるWC:84%、Co:16%からなる配合組
成を有し、かつ直径:13側J×厚さ:3肌の寸法をも
った円板状圧粉体と重ね合せた状態で、公知の超高圧高
温発生装置の容器内に挿入し、圧力:4郎b、温度:1
300℃、保持時間:5分の条件で超高圧暁結すること
によって、実質的に配合組成と同一の成分組成をもった
本発明超高圧暁続材料1〜18および比較超高圧焼結材
料1〜17をそれぞれ製造した。
、同じくいずれも1〃肌の平均粒径を有するTIC粉末
、ZrC粉末、Nに粉末、TaC粉末、Mo2C粉末、
WC粉末、TICN粉末、ZにN粉末、NbCN粉末、
(Ti、Zr)C粉末、(Ta、Nb)C粉末、(Ti
、Zr、Mo)CN粉末、および(Zr、Mo、W)C
N粉末、さらにいずれも平均粒蓬:2rのを有するTi
&粉末、Zr&粉末、TaB2粉末、WB粉末、N&粉
末、およびAIN粉末「同2ム仇のAI粉末、Co粉末
、Fe粉末、およびNi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
、通常の条件でボールミルにて混合した後、2ton/
嫌の圧力で直径:13肌0×厚さ:1.5柳の寸法をも
った円板状圧粉体に成形し、ついでこれらの圧粉体を、
基材となるWC:84%、Co:16%からなる配合組
成を有し、かつ直径:13側J×厚さ:3肌の寸法をも
った円板状圧粉体と重ね合せた状態で、公知の超高圧高
温発生装置の容器内に挿入し、圧力:4郎b、温度:1
300℃、保持時間:5分の条件で超高圧暁結すること
によって、実質的に配合組成と同一の成分組成をもった
本発明超高圧暁続材料1〜18および比較超高圧焼結材
料1〜17をそれぞれ製造した。
なお、比較超高圧暁結材料1〜170は、いずれも構成
成分のうちのいずれかの成分含有量(第1表に※印を付
して表示)がこの発明の範囲から外れた組成をもつもの
である。船 蛇 ついで、この結果得られた本発明超高圧暁絹材料1〜1
8および比較超高圧焼結材料1〜17について、耐摩耗
性および耐溶着性を評価する目的で、被削材:SKD−
11(硬さ:HRC60)、切込み:0.5柵、送り三
0.1肌/回、切削速度:60の/min、切削油なし
の条件での切削試験(以下切削試験Aという)、また、
靭性を評価する目的で、被削材:SKD−11の溝付き
丸綾(硬さ:HRC50)、切込み:変化量、送り三0
.1肋/回、切削速度:60の′minの条件での断続
切削試験(以下切削試験ZBという)、さらに耐熱衝撃
性を評価する目的で、被削材:SKD−61(硬さ:H
RC50)、切込み:1.0肋、一刃当りの送り:変化
量、切削速度:160の/minの条件での切削試験(
以下切削試験Cという)をそれぞれ行ない、前記切削試
験Aでは功刃の逃げ面摩耗が0.2肋に到るまでの切削
時間を測定し、また前記切削試験Bでは刃先に欠け発生
が見られた切込み量をチェックし、さらに前記切削試験
Cでは刃先にサーマルクラックの発生が見られた送り量
をチェックした。
成分のうちのいずれかの成分含有量(第1表に※印を付
して表示)がこの発明の範囲から外れた組成をもつもの
である。船 蛇 ついで、この結果得られた本発明超高圧暁絹材料1〜1
8および比較超高圧焼結材料1〜17について、耐摩耗
性および耐溶着性を評価する目的で、被削材:SKD−
11(硬さ:HRC60)、切込み:0.5柵、送り三
0.1肌/回、切削速度:60の/min、切削油なし
の条件での切削試験(以下切削試験Aという)、また、
靭性を評価する目的で、被削材:SKD−11の溝付き
丸綾(硬さ:HRC50)、切込み:変化量、送り三0
.1肋/回、切削速度:60の′minの条件での断続
切削試験(以下切削試験ZBという)、さらに耐熱衝撃
性を評価する目的で、被削材:SKD−61(硬さ:H
RC50)、切込み:1.0肋、一刃当りの送り:変化
量、切削速度:160の/minの条件での切削試験(
以下切削試験Cという)をそれぞれ行ない、前記切削試
験Aでは功刃の逃げ面摩耗が0.2肋に到るまでの切削
時間を測定し、また前記切削試験Bでは刃先に欠け発生
が見られた切込み量をチェックし、さらに前記切削試験
Cでは刃先にサーマルクラックの発生が見られた送り量
をチェックした。
これらの試験結果をビツカース硬さと共に第1表に合せ
て示した。第1表に示される結果から、本発明超高圧焼
続材料1〜18は、いずれの切削試験でもすぐれた切削
性能を示すのに対して、比較超高圧嬢結材料1〜17に
見られるように、構成成分のうちのいずれかの成分含有
量がこの発明の範囲から外れると切削性能が著しく劣化
するようになることが明らかである。
て示した。第1表に示される結果から、本発明超高圧焼
続材料1〜18は、いずれの切削試験でもすぐれた切削
性能を示すのに対して、比較超高圧嬢結材料1〜17に
見られるように、構成成分のうちのいずれかの成分含有
量がこの発明の範囲から外れると切削性能が著しく劣化
するようになることが明らかである。
上述のように、この発明のCBN基暁結材料は、すぐれ
た籾性、耐摩耗性、耐溶着性、および耐熱衝撃性を兼ね
備えているので、これを切削工具用として使用した場合
きわめてすぐれた切削性能を発揮するものである。
た籾性、耐摩耗性、耐溶着性、および耐熱衝撃性を兼ね
備えているので、これを切削工具用として使用した場合
きわめてすぐれた切削性能を発揮するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 Ti、Zr、Nb、Ta、Mo、およびWの炭化物
、炭窒化物、並びにこれら2種以上の固溶体のうちの1
種または2種以上:10〜50%、Ti、Zr、Ta、
およびWの硼化物、並びにこれら2種以上の固溶体のう
ちの1種または2種以上:1〜20%、Al、Fe、N
i、およびCoのうちの1種または2種以上:0.5〜
10%、硼化アルミニウム:0.5〜10%を含有し、
残りが立方晶窒化硼素(ただし50〜90容量%含有)
および不可避不純物からなる組成(以上重量%)を有す
ることを特徴とする切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧
焼結材料。 2 Ti、Zr、Nb、Ta、Mo、およびWの炭化物
、炭窒化物、並びにこれら2種以上の固溶体のうちの1
種または2種以上:10〜50%、Ti、Zr、Ta、
およびWの硼化物、並びにこれら2種以上の固溶体のう
ちの1種または2種以上:1〜20%、Al、Fe、N
i、およびCoのうちの1種または2種以上:0.5〜
10%、硼化アルミニウム:0.5〜10%を含有し、
さらに窒化アルミニウム:1〜20%を含有し、残りが
立方晶窒化硼素(ただし50〜90容量%含有)および
不可避不純物からなる組成(以上重量%)を有すること
を特徴とする切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56211465A JPS602378B2 (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56211465A JPS602378B2 (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58113348A JPS58113348A (ja) | 1983-07-06 |
| JPS602378B2 true JPS602378B2 (ja) | 1985-01-21 |
Family
ID=16606381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56211465A Expired JPS602378B2 (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602378B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6397735U (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-24 | ||
| KR101121412B1 (ko) | 2002-04-19 | 2012-03-22 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 입방정 질화붕소기 초고압 소결재료로 만든 절삭 팁 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5377811A (en) * | 1976-12-21 | 1978-07-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered material for tools of high hardness and its preparation |
| IL59519A (en) * | 1979-03-19 | 1982-01-31 | De Beers Ind Diamond | Abrasive compacts |
| JPS56156738A (en) * | 1981-03-16 | 1981-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered body for high hardness tool and its manufacture |
-
1981
- 1981-12-25 JP JP56211465A patent/JPS602378B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58113348A (ja) | 1983-07-06 |
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