JPS59232968A - Carbonitride ceramic for cutting tool and manufacture - Google Patents
Carbonitride ceramic for cutting tool and manufactureInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
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、特にこれらの
特性が要求される鋼や鋳鉄などの高速切削などに切削工
具として用いた場合にすぐれた切削性能を発揮する炭窒
化物系セラミックス、およびその製造法に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] This invention has high hardness and high toughness, and exhibits excellent cutting performance when used as a cutting tool for high-speed cutting of steel, cast iron, etc., which particularly require these characteristics. This invention relates to carbonitride-based ceramics and methods for producing them.
一般に、切削工具の分野では、近年生産性向上のために
速い切削速度での切削加工が要望される傾向にあるが、
例えば炭化タングステン基超硬合金や、炭化チタン基サ
ーメットなどの硬質焼結材料は、すぐれた靭性をもつも
のの、耐摩耗性が十分でないために、高速切削などの苛
酷な条件下での使用に際しては、満足する切削寿命を示
さないものである。In general, in the field of cutting tools, there has been a trend in recent years to require cutting at high cutting speeds to improve productivity.
For example, hard sintered materials such as tungsten carbide-based cemented carbide and titanium carbide-based cermet have excellent toughness, but they do not have sufficient wear resistance, so they cannot be used under harsh conditions such as high-speed cutting. , which does not exhibit a satisfactory cutting life.
そこで、高硬度、すなわち十分な耐摩耗性を有する酸化
アルミニウム全主体としたセラミックス焼結材料を、上
記の分野で使用する試みもなされているが、これらの酸
化物系セラミックスは反対に靭性に劣るものであるため
に、その用途が限ら基セラミックス焼結材料が注目され
ている。しかし、この材料の場合、窒化けい素が共有結
合性の強い化合物であることから、焼結が難しく、この
ため、その製造に際してはホットプレス法を用いること
が多い。しかし、ホットプレス法を用いた場合、緻密な
焼結材料が得られるものの、複雑な5−
形状の焼結材料は製造不可能であし、かつ生産性の低い
ものとなる。Therefore, attempts have been made to use ceramic sintered materials made entirely of aluminum oxide, which have high hardness, that is, sufficient wear resistance, in the above fields, but these oxide ceramics have poor toughness. Due to its limited use, ceramic sintered materials are attracting attention. However, in the case of this material, since silicon nitride is a compound with strong covalent bonding, sintering is difficult, and for this reason, a hot pressing method is often used when manufacturing it. However, when using the hot pressing method, although a dense sintered material can be obtained, it is impossible to produce a sintered material with a complicated 5-shaped shape, and the productivity is low.
さらに、窒化けい素よシも焼結性が高く、かつ耐熱衝撃
性および耐酸化性などにもすぐれた、β−8i3N4格
子のSiの一部をMで、Nの一部を0で置換し良化合物
、すなわち組成式:
Si fi−2Mzo□N 8−Z (ただしO< z
≦4゜3)。Furthermore, silicon nitride also has high sintering properties and excellent thermal shock resistance and oxidation resistance. Part of the Si in the β-8i3N4 lattice is replaced with M and part of the N is replaced with zero. Good compound, that is, compositional formula: Si fi-2Mzo□N 8-Z (however, O< z
≦4゜3).
で表わされるβ−サイアロンを主成分とするサイアロン
基セラミックス焼結材料を、切削工具として用いる試み
もなされているが、このサイアロン基セラミックス焼結
材料を鋼および鋳鉄などの高速切削に用いると、構成成
分のSiと被削材中のFeとの反応性が高いために、切
刃における逃げ面摩耗およびすくい面摩耗とも著しく発
達してしまい、十分満足する耐摩耗性(切削寿命)を示
さないのが現状である。Attempts have also been made to use a sialon-based ceramic sintered material containing β-sialon as a main component as a cutting tool; Due to the high reactivity between the component Si and the Fe in the work material, flank wear and rake face wear on the cutting edge develop significantly, resulting in insufficient wear resistance (cutting life). is the current situation.
しかして、本発明者等は、」二連のような観点から、ホ
ットプレス法などによらずに、通常の焼結条件で、高強
度と高靭性を兼ね備え、特にこれらの特性が要求される
鋼や鋳鉄などの高速切削など6一
に切削工具として用いた場合にすぐれた切削性能を発揮
する材料を製造すべく研究を行なった結果、■ Tiと
Wの複合炭窒化物固溶体(以下、(T1゜W)CNで示
す)粉末、
■ Zr、 Hf、 V、 Nb、およびTaのうちの
1種または2種以上と、Tiと、Wの複合炭窒化物固溶
体(以下、(Ml、Ti、W)C!Nで示す、したがっ
てMlはZr、 Hf、 V、 Nb、およびTaのう
ちの1種または2種以上を示す)粉末、
■ Tiと、 OrおよびMOのうちの1種または2種
と、Wの複合炭窒化物固溶体(以下、(Ti 1 ’
Mz +W’)ONで示す、したがってMzはOrおよ
びMoのうちの1種または2種を示す)粉末。Therefore, the inventors of the present invention have found that, from the viewpoint of "duplex", it is possible to achieve both high strength and high toughness under normal sintering conditions without using a hot press method, etc., and that these properties are particularly required. As a result of conducting research to produce a material that exhibits excellent cutting performance when used as a cutting tool for high-speed cutting of steel, cast iron, etc., we found that ■ A composite carbonitride solid solution of Ti and W (hereinafter referred to as ( (hereinafter referred to as (Ml, Ti, W) C!N, therefore Ml represents one or more of Zr, Hf, V, Nb, and Ta) powder; ■ Ti and one or two of Or and MO; and a composite carbonitride solid solution of W (hereinafter referred to as (Ti 1 '
Mz +W') ON, Mz therefore represents one or two of Or and Mo) powder.
■ Mlと、 Tiと+M2と、Wの複合炭窒化物固溶
体C以下、(Ml、 Ti、 Mz、 W ) ONで
示す)粉末、以上■〜■のうちのいずれか1種に、
MgおよびOaの酸化物(以下、MgOおよびOaOで
示す)の粉末のうちの1種または2種二0.5〜10重
量係(以下係は重量係を示す)と、u、y、およびZr
の酸化物(以下、A++203゜Y2O3,およびZr
O2で示す)の粉末のうちの1種または2種以上:1〜
10係、
とを配合してなる混合粉末よシブレス成形した圧粉体を
、非酸化性雰囲気にて、1700〜2100℃の範囲内
の所定温度で焼結を行なうと、焼結時に、前記のMgO
およびCaO粉末の大半が分解し、この結果の分解生成
02と、前記複合炭窒化物固溶体粉末中の炭素とが反応
することから、前記複合炭窒化物固溶体中の炭素が減少
すると同時に、活性なWが析出するよう(/i:なシ、
この析出Wによって焼結が著しく促進されるようになる
と共に、上記のように大半は焼結中に分解・反応してし
まうが、残存した0、01〜1係のMgOおよびCaO
が複合炭窒化物固溶体、並びにM2O3、Y2O3、お
よびZrO2の粒成長を抑制することから、得られたセ
ラミックスは緻密で高強度をもったものになシ。■ Composite carbonitride solid solution C of Ml, Ti, +M2, and W (indicated by Ml, Ti, Mz, W) ON) powder, any one of the above ■ to ■, Mg and Oa One or two of the powders of oxides of
oxide (hereinafter referred to as A++203°Y2O3, and Zr
One or more of the powders (indicated by O2): 1 to
Section 10: When a green compact formed by shiveless molding of a mixed powder comprising MgO
Most of the CaO powder is decomposed, and the resulting decomposition product 02 reacts with the carbon in the composite carbonitride solid solution powder, so that at the same time the carbon in the composite carbonitride solid solution decreases, the active As W precipitates (/i:nashi,
This precipitated W significantly accelerates sintering, and as mentioned above, most of it decomposes and reacts during sintering, but the remaining MgO and CaO
Since this suppresses the grain growth of the composite carbonitride solid solution as well as M2O3, Y2O3, and ZrO2, the obtained ceramics are dense and have high strength.
さらに、この結果のセラミックスにおいては。Furthermore, in the resulting ceramics.
複合炭窒化物固溶体が、 ■ TiとNに富む相と、WとCに富む相。The composite carbonitride solid solution is ■ A phase rich in Ti and N and a phase rich in W and C.
■ M、と、 Tiと、Nに富む相と、WとCに富む相
。■ A phase rich in M, Ti, and N, and a phase rich in W and C.
■ T1とNに富む相と、Mzと、Wと、Cに富む相。■ A phase rich in T1 and N, and a phase rich in Mz, W, and C.
■ Mlと、 Tiと、Nに富む相と%M2と、Wと。■ Ml, Ti, N-rich phase, %M2, and W.
Cに富む相。C-rich phase.
以上■〜■のいずれかの2相構造組織をもつようになる
ことから・高硬度と高靭性、すなわちすぐれた耐摩耗性
と高抗折力をもったものになシ、かつ微細均一に分散し
たAg2O3、Y2O3、およびZrO2によって、一
段とすぐれた耐酸化性および耐摩耗性をもつようになる
という知見を得たのである。Because it has one of the two-phase structures listed above, it must have high hardness and toughness, that is, excellent wear resistance and high transverse rupture strength, and be finely and uniformly dispersed. It was discovered that Ag2O3, Y2O3, and ZrO2, which have been added to the alloy, provide even better oxidation resistance and wear resistance.
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、
(1) MgOおよびOaOのうちの1種または2種
=0.01〜1 係。This invention was made based on the above findings, and includes: (1) One or two of MgO and OaO = 0.01 to 1.
M2O3+ Y2O3、およびZrO2のうちの1種ま
たは2種以上:1〜10係を含有し、
残シが(Ti、W)ONおよび不可避不純物からなる組
成を有すると共に、前記(Ti、 W ) ONが、9
−
T1とNに富む相と、WとCに富む相の2相構造組織を
もつ切削工具用炭窒化物系セラミックス。Contains one or more of M2O3+ Y2O3 and ZrO2: 1 to 10, and has a composition in which the remainder is (Ti, W)ON and unavoidable impurities, and the (Ti, W)ON is ,9
- A carbonitride-based ceramic for cutting tools having a two-phase structure of a phase rich in T1 and N and a phase rich in W and C.
(2) MgOおよびCaOのうちの1種または2種
=0.01〜1係、
M2O3,Y2O3,およびZrO2のうちの1種また
は2種以上:1〜10係を含有し、
残シが(Ml、 Ti、 W ) ONおよび不可避不
純物からなる組成を有すると共に、前記(Mi、Ti、
W)・CNが、Mlと、 Tiと、Nに富む相と、Wと
Cに富む相の2相構造組織をもつ切削工具用炭窒化物系
セラミックス。(2) Contains one or two of MgO and CaO = 0.01 to 1 ratio, one or more of M2O3, Y2O3, and ZrO2: 1 to 10 ratio, and the remainder is ( It has a composition consisting of Ml, Ti, W) ON and inevitable impurities, and the above (Mi, Ti,
W)・CN is a carbonitride-based ceramic for cutting tools having a two-phase structure including a phase rich in Ml, Ti, and N, and a phase rich in W and C.
(3) MgOおよびOaOのうちの1種または2種
二0.01〜1係、
M2O31Y2O3+およびZrO2のうちの1種また
は2種以上=1〜10優を含有し、
残りが(T1.Mz、w)cNおよび不可避不純物から
なる組成を有すると共に、前記(Tl + Mz +
W )・ONが、TiとNに富む相とhM2と、Wと、
Cに富む相の2相構造組織をもつ切削工具用炭窒化物系
セラミックス。(3) Contains 1 to 10% of one or two of MgO and OaO, one or more of M2O31Y2O3+ and ZrO2, and the remainder is (T1.Mz, w) has a composition consisting of cN and unavoidable impurities, and has the above (Tl + Mz +
W)・ON is a Ti- and N-rich phase, hM2, and W,
Carbonitride ceramics for cutting tools with a two-phase structure consisting of a C-rich phase.
10−
(4) MgOおよびCaOのうちの1種または2種
:0.01〜l係、
AjhO3,Y2O3、およびZrO2のうちの1種ま
たは2種以上:1〜lO係を含有し、
残シが(Ml、 Ti、 Ml、 W ) CNおよび
不可避不純物からなる組成を有すると共に、前記(Ml
t Ti+M2.W)C!Nが、M】、!: 、 T
iと、 NvC富む相(!: % Mlと、Wと、OK
富む相の2相構造組織をもつ切削工具用炭窒化物系セラ
ミックス。10- (4) Contains one or two of MgO and CaO: 0.01 to 10%; one or more of AjhO3, Y2O3, and ZrO2: 1 to 10%; has a composition consisting of (Ml, Ti, Ml, W) CN and inevitable impurities, and the (Ml
tTi+M2. W)C! N is M],! : , T
i, NvC rich phase (!: % Ml, W, OK
Carbonitride ceramics for cutting tools with a two-phase rich phase structure.
(5)■(Ti、W)ON粉末、
■(Ml、 Ti、 W ) ON粉末、■(Ti、
Ml、 W ) ON粉末、■(M、、 Ti、 Ml
、 W ) ON粉末、以上■〜■のうちのいずれかの
粉末に、MgO粉宋およびCaO粉末のうちの1種また
は2種:0.5〜10係と。(5) ■ (Ti, W) ON powder, ■ (Ml, Ti, W) ON powder, ■ (Ti,
Ml, W) ON powder, ■(M,, Ti, Ml
, W) ON powder, one or two of MgO powder and CaO powder: 0.5 to 10 parts.
M2O3粉末、Y2O3粉末、およびZrO2粉末のう
ちの1種または2種以上=1〜10係、
を配合してなる混合粉末よシブレせ形した圧粉体を、非
酸化性雰囲気中、1700〜2100℃の範囲内の温度
で焼結することを主要工程とする切削工具用炭窒化物系
セラミックスの製造法。A powder compact formed by shibbling a mixed powder containing one or more of M2O3 powder, Y2O3 powder, and ZrO2 powder in ratios of 1 to 10 is heated to 1700 to 2100 in a non-oxidizing atmosphere. A method for manufacturing carbonitride ceramics for cutting tools whose main process is sintering at a temperature within the range of °C.
以上(1)〜(5)に示す切削工具用炭窒化物系セラミ
ックスおよびその製造法に特徴を有するものである。The carbonitride-based ceramics for cutting tools and the manufacturing method thereof shown in (1) to (5) above have the characteristics.
つぎに、この発明のセラミックスおよびその製造法にお
いて、 MgOおよびCaOの配合量および含有量、並
びに焼結温度全上記の通りに限定した理由を説明する。Next, in the ceramics of the present invention and the method for producing the same, the reasons why the amounts and contents of MgO and CaO and the sintering temperature are all limited to the above-mentioned values will be explained.
(a) MgOおよびCaOの配合量および含有量こ
れらの成分は、上記のように焼結時に、その大半が分解
し、複合炭窒化物固溶体と反応して焼結性を促進し、か
つそのわずかな量がセラミックス中に残存して複合炭窒
化物固溶体相、並びに、1’JJ20s + Y2O3
+およびZrO2からなる酸化物相の粒成長を抑制し、
もってセラミックス全緻密化し、かつ強化する作用をも
つが、その配合量が0.5%未満では所望の焼結性改善
効果が得られないばかシでなくセラミックス中に残存す
る量が0.01%未満となってしまって所望の粒成長抑
制効果が得られず、一方、その配合量が10%を越える
と、セラミックス中の残存量が1係を越えて高くなって
しまい、セラミックス中に多量の巣が発生し、靭性およ
び耐欠損性の劣化が著しくなることから、その配合量を
0.5〜lO係、含有量を0.01〜1係と定めた。(a) Amount and content of MgO and CaO Most of these components decompose during sintering as described above, react with the composite carbonitride solid solution to promote sinterability, and a small amount of these components decompose during sintering. A large amount remains in the ceramic to form a composite carbonitride solid solution phase as well as 1'JJ20s + Y2O3
+ suppresses the grain growth of the oxide phase consisting of ZrO2,
This has the effect of densifying and strengthening the ceramic, but if the amount is less than 0.5%, the desired effect of improving sinterability cannot be obtained.The amount remaining in the ceramic is 0.01%. If the amount is less than 10%, the desired grain growth suppressing effect cannot be obtained. On the other hand, if the amount exceeds 10%, the amount remaining in the ceramic will exceed 1%, and a large amount of Since cavities occur and the deterioration of toughness and fracture resistance becomes significant, the blending amount was determined to be 0.5 to 1 O, and the content was determined to be 0.01 to 1.
(b) Afli203 、 Y2O3、およびzr
02ノ配合量オヨび含有量
これらの成分には、微細均一に分散してセラミックスの
耐酸化性および耐摩耗性を一段と向上させる作用がある
が、その配合量、すなわち含有量が1係未満では前記作
用に所望の改善効果がみられず、一方lO係を越えた配
合量、すなわち含有量になると、セラミックスの靭性お
よび耐欠損性が低下するようになることから、その配合
量、すなわち含有量を1〜10係と定めた。(b) Afli203, Y2O3, and zr
02 Blend amount and content These ingredients have the effect of further improving the oxidation resistance and abrasion resistance of ceramics by dispersing them finely and uniformly, but if their blending amount, that is, the content is less than 1 part, If the desired improvement effect is not seen in the above-mentioned action, and on the other hand, if the blending amount, that is, the content exceeds the lO ratio, the toughness and fracture resistance of the ceramic will decrease. were defined as sections 1 to 10.
(C)焼結温度
その温度が1700℃未満では、MgOおよびOaOの
分解が十分性なわれず、したがって焼結性の改善を期待
することはできず、しかもMgOおよびCaOの多くが
セラミックス中に残存するようにな一13=
つてセラミックスの靭性および耐欠損性が低下するよう
になシ、一方、その温度が2100℃を越えると、M2
O3,Y2O3,およびZrO2もMgOおよびOaO
と同様に分解してし1うことから、セラミックスの耐酸
化性および耐摩耗性の一段の向上効果が期待できなくな
るばかりでなく、靭性および耐欠損性も低下するように
なることから、焼結温度を1700〜2100℃と定め
た。(C) Sintering temperature If the temperature is less than 1700°C, MgO and OaO will not be decomposed sufficiently, and therefore no improvement in sinterability can be expected. On the other hand, when the temperature exceeds 2100℃, M2
O3, Y2O3, and ZrO2 are also MgO and OaO
Since it decomposes in the same way as The temperature was set at 1700-2100°C.
なお、この発明の複合炭窒化物固溶体、すなわち(Ml
、Ti、 W)ON、 (Ti、Ml、 W)ON、お
よび(M1+ ’I’i、 Ml、 W ) c Nに
関して、Mlは(Ti。Note that the composite carbonitride solid solution of this invention, that is, (Ml
, Ti, W) ON, (Ti, Ml, W) ON, and (M1+'I'i, Ml, W) c N, Ml is (Ti.
w)aNにおけるTiの一部を10〜40原子係の範囲
内で置換した形で含有するのが望ましく、この場合M1
がZrおよびT(fであれば、セラミックスの耐摩耗性
が一段と向上するようになり、またMlがV、Nb、お
よびTaであれば、靭性および耐欠損性が一層向上し、
さらにMlは同じ<(Ti、W)l:!NにおけるWの
一部を10〜30原子係の範囲内でOrおよびMOで置
換した形で含有するのが望ましく、これによって焼結性
が一段と向上するようになる14−
のである。w) It is desirable that Ti in aN be contained in a substituted form within the range of 10 to 40 atoms; in this case, M1
If Ml is Zr and T(f, the wear resistance of the ceramic will be further improved, and if Ml is V, Nb, and Ta, the toughness and fracture resistance will be further improved.
Furthermore, Ml is the same <(Ti, W)l:! It is desirable to include a portion of W in N in the form of substitution with Or and MO within a range of 10 to 30 atoms, thereby further improving sinterability.
つぎに、この発明のセラミックスおよびその製造法を実
施例により具体的に説明する。Next, the ceramics of the present invention and the method for producing the same will be specifically explained using examples.
実施例
原料粉末として、それぞれ第1表に示される組成式(括
弧内数字は原子比を示す)をもち、かついずれも平均粒
径が1μmの各種の複合炭窒化物固溶体粉宋、平均粒径
:0.5μmのM2O3粉末。Examples of raw material powders include various composite carbonitride solid solution powders each having the composition formula shown in Table 1 (the numbers in parentheses indicate the atomic ratio) and each having an average particle size of 1 μm. :0.5μm M2O3 powder.
同Q、5μmのY2O3粉末、同0.5μmのZr 0
2粉宋。Same Q, 5 μm Y2O3 powder, same 0.5 μm Zr 0
2nd Song Dynasty.
同0.4pmのMgO粉末、および同0.511mのO
aO粉末を用意し、これら原料粉末を同じく第1表に示
される配合組成に配合し、ボールミルにて72時間湿式
粉砕混合し、乾燥した後、15Kp/−の圧力にて圧粉
体にプレス成形し、ついでこの圧粉体を同じく第1表に
示される条件にて焼結することによって同じく第1表に
示される成分組成をもった本発明セラミックス1〜33
および比較セラミックス1〜6をそれぞれ製造した。0.4pm of MgO powder and 0.511m of O
AO powder was prepared, and these raw material powders were blended into the composition shown in Table 1, wet pulverized and mixed in a ball mill for 72 hours, dried, and then press-molded into a green compact at a pressure of 15 Kp/-. Then, this green compact is sintered under the conditions also shown in Table 1 to produce ceramics 1 to 33 of the present invention having the component compositions also shown in Table 1.
and Comparative Ceramics 1 to 6 were manufactured, respectively.
なお、比較セラミックス1〜Gは、いずれも配合組成(
最終成分組成)および焼結温度のうちのいずれかの条件
(第1表に※印を付したもの〕がこの発明の範囲から外
れた条件で製造されるものである。In addition, comparative ceramics 1 to G all have a compounding composition (
The final component composition) and the sintering temperature (those marked with * in Table 1) are manufactured under conditions that are outside the scope of the present invention.
ついで、この結果得られた本発明セラミックス1〜33
および比較セラミックス1〜6について、耐摩耗性を評
価する目的でビッカース硬さを、また靭性を評価する目
的で抗折力を測定し、さらにASTM規格に則したボア
発生状態全観察した。Next, the resulting ceramics of the present invention 1 to 33
For Comparative Ceramics 1 to 6, Vickers hardness was measured for the purpose of evaluating abrasion resistance, transverse rupture strength was measured for the purpose of evaluating toughness, and the entire state of bore generation was observed in accordance with ASTM standards.
これらの結果を第2表に示した。These results are shown in Table 2.
第2表に示される結果から、本発明セラミックス1〜3
3ば、いずれも高硬度および高靭性を有すると共に、緻
密な組織を有するのに対して、比較セラミックス1〜6
に見られるように、配合組成(成分組成)および焼結温
度のうちのいずれかでもこの発明の範囲から外れると、
硬さおよび靭性の劣ったものになシ、しかもボア発生の
多いものとなることが明らかである。なお、比較セラミ
ックス3は、本発明セラミックス1〜33と同様に複合
炭窒化物固溶体が2相構造組織をもつものであったが、
比較セラミックス1,2,4,5゜および6は、いずれ
も複合炭窒化物固溶体が1相組織をもつものであった。From the results shown in Table 2, it can be seen that ceramics 1 to 3 of the present invention
Comparative ceramics 1 to 6 have high hardness, high toughness, and a dense structure.
As seen in , if either the blending composition (component composition) or the sintering temperature falls outside the scope of this invention,
It is clear that the harder the hardness and toughness are, the more likely it is that bores will occur. In Comparative Ceramic 3, the composite carbonitride solid solution had a two-phase structure, similar to Invention Ceramics 1 to 33.
In Comparative Ceramics 1, 2, 4, 5°, and 6, the composite carbonitride solid solution had a single-phase structure.
また、上記本発明セラミックス1〜33および比較セラ
ミックス1〜6vCついて、
チップ形状: 5NP432(ホーニング:0.2×2
5°)、被削材: SNC!M−13(硬さ: HB2
40 )の丸棒、切削速度:400m1m1n、
送シ:0.2閣/ rev、%
切込み−1,5聾、
切削時間:10m1n、
の条件での鋼連続高速切削試験、およびチップ形状:
5NP432(ホーニング:0.1x25°)、被削材
: F c 25(硬さ:HB150)の角材、切削速
度:500m7’mm、
送 り : 0. 2 5 in/ rev
、 、切込み;3謳、
切削時間:10mm、
の条件での鋳鉄断続高速切削試験を行ない、前者の切削
試験では耐摩耗性を評価する目的で切刃の逃げ面摩耗幅
全測定し、また後者の切削試験では靭性および耐欠損性
を評価する目的で10個の切刃について試験を行ない、
欠損発生切刃数(欠損切刃数/試験切刃数)をチェック
した。これらの結果を第2表に示した。また、第2表に
は、比較の目的で市販のM2O3−301Tj、Cセラ
ミックス(従来セラミックス1という)およびSi3N
4−10%M2O3−5%AtNセラミックス(従来セ
ラミックス2という)の同一条件による切削試験結果も
示した。In addition, for the above-mentioned ceramics 1 to 33 of the present invention and comparative ceramics 1 to 6vC, chip shape: 5NP432 (honing: 0.2 x 2
5°), Work material: SNC! M-13 (hardness: HB2
40) round bar, cutting speed: 400m1m1n, feed rate: 0.2mm/rev, % depth of cut -1.5mm, cutting time: 10m1n, steel continuous high-speed cutting test under the following conditions, and chip shape:
5NP432 (honing: 0.1x25°), work material: F c 25 (hardness: HB150) square material, cutting speed: 500m7'mm, feed: 0. 2 5 in/rev
Intermittent high-speed cutting tests on cast iron were conducted under the following conditions: , depth of cut: 3, cutting time: 10 mm, and in the former cutting test, the entire flank wear width of the cutting edge was measured for the purpose of evaluating wear resistance, and in the latter In the cutting test, 10 cutting edges were tested for the purpose of evaluating toughness and fracture resistance.
The number of chipped cutting edges (number of chipped cutting edges/number of tested cutting edges) was checked. These results are shown in Table 2. Table 2 also shows commercially available M2O3-301Tj, C ceramics (conventionally referred to as ceramics 1) and Si3N
The cutting test results of 4-10%M2O3-5%AtN ceramics (conventionally referred to as ceramics 2) under the same conditions are also shown.
第2表に示される結果から、本発明セラミックス1〜3
3は高硬度および高靭性を有するので、硬さおよび靭性
の劣る比較セラミックス1〜6および特に靭性の劣る市
販セラミックスに比して、きわめてすぐれた耐摩耗性お
よび耐欠損性を示すことが明らかである。From the results shown in Table 2, it can be seen that ceramics 1 to 3 of the present invention
Since No. 3 has high hardness and high toughness, it is clear that it exhibits extremely superior wear resistance and chipping resistance compared to comparative ceramics Nos. 1 to 6, which are inferior in hardness and toughness, and commercially available ceramics, which are especially inferior in toughness. be.
上述のように、この発明の方法によれば、高硬度および
高靭性を有し、かつ緻密な炭窒化物系セラミックス全ホ
ットプレスなどの方法を用いることなく製造することが
でき、しかもこの結果の炭窒化物系セラミックスを鋼お
よび鋳鉄などの高速切削などに切削工具として用いた場
合には著しぐ長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する
など工業上有用な効果が得られるのである。As described above, according to the method of the present invention, it is possible to produce dense carbonitride ceramics having high hardness and high toughness without using a method such as full hot pressing. When carbonitride-based ceramics are used as cutting tools for high-speed cutting of steel, cast iron, etc., industrially useful effects such as excellent cutting performance over a long period of time can be obtained.
出願人 三菱金属株式会社 代理人 富 1)和 夫 外1名 25−Applicant: Mitsubishi Metals Corporation Agent Tomi 1) Kazuo and 1 other person 25-
Claims (5)
2種:0.01〜1重量係・ Ag、Y、およびZrの酸化物のうちの1種または2種
以上:1〜10重量tlIを含有し、残シがTiと、W
の複合炭窒化物固溶体および不可避不純物からなる組成
を有すると共に、前記複合炭窒化物固溶体が、T1とN
に富む相と、WとCに富む相の2相構造組織をもつこと
を特徴とする切削工具用炭窒化物系セラミックス。(1) One or two oxides of Mg and Ca: 0.01 to 1 weight tlI One or more oxides of Ag, Y, and Zr: 1 to 10 weight tlI contains Ti, and the remainder is Ti and W.
has a composition consisting of a composite carbonitride solid solution and inevitable impurities, and the composite carbonitride solid solution has a composition consisting of T1 and N
Carbonitride-based ceramics for cutting tools, characterized by having a two-phase structure including a phase rich in W and C and a phase rich in W and C.
2種:0.01−1重量係、 u、y、および、Zrの酸化物のうちの1種または2種
以上:1〜10重量係全含有し、 残りが、Zr、 Hf、 V、 Nb、およびTaのう
ちの1種または2種以上と、 Tiと、Wの複合炭窒化
物固溶体および不可避不純物からなる組成を有すると共
に、前記複合炭窒化物固溶体が、Zr、 Hf、 V
、 Nb。 およびTaのうちの1種または2種以上と、T1と。 Nに富む相と、WとCに富む相の2相構造組織をもつこ
とを特徴とする切削工具用炭窒化物系セラミックス。(2) One or two of the oxides of Mg and Ca: 0.01-1 weight ratio, one or more of the oxides of u, y, and Zr: 1 to 10 weight and the remainder consists of one or more of Zr, Hf, V, Nb, and Ta, Ti, a composite carbonitride solid solution of W, and unavoidable impurities; The composite carbonitride solid solution contains Zr, Hf, V
, Nb. and one or more of Ta and T1. A carbonitride-based ceramic for cutting tools, characterized by having a two-phase structure consisting of a phase rich in N and a phase rich in W and C.
2種:0.01〜1重量係。 Ag、Y、およびZrの酸化物のうちの1種または2種
以上:1〜10重量係重量布し、 残りがT1と、 OrおよびMOのうちの1種または2
種と、Wの複合炭窒化物固溶体および不可避不純物から
なる組成を有すると共に、前記複合炭窒化物固溶体が、
TiとNに富む相と、CrおよびMOのうちの1種また
は2種と、Wと、Cに富む相の2相構造組織をもつこと
を特徴とする切削工具用炭窒化物系セラミックス。(3) One or two of Mg and Ca oxides: 0.01 to 1 weight ratio. One or more of Ag, Y, and Zr oxides: 1 to 10 weight coefficients, the rest being T1, and one or more of Or and MO.
The composite carbonitride solid solution has a composition consisting of a species, a composite carbonitride solid solution of W, and unavoidable impurities, and the composite carbonitride solid solution
A carbonitride-based ceramic for a cutting tool, characterized by having a two-phase structure including a phase rich in Ti and N, a phase rich in one or two of Cr and MO, and a phase rich in W and C.
2種:0.01〜1重量係、 A6.Y、およびZrの酸化物のうちの1種または2種
以上:1〜10重量%を含有し、 残シが、Zr、 Hf、 V 、 Nb、およびTaの
うちの1種または2種以上と、T1と、 OrおよびM
Oのうちの1mまたは2種と、Wの複合炭窒化物固溶体
および不可避不純物からなる組成含有すると共に、前記
複合炭窒化物固溶体が、Zr、 Hf、 V 、 Nb
、およびTaのうちの1種または2種以上と、T1と、
Nに富む相と、OrおよびMoのうちの1種または2種
と、Wと、Cに富む相の2相構造組織をもつことを特徴
とする切削工具用炭窒化物系セラミックス。(4) One or two of Mg and Oa oxides: 0.01 to 1 weight ratio, A6. Contains 1 to 10% by weight of one or more oxides of Y and Zr, and the remainder is one or more of Zr, Hf, V, Nb, and Ta. , T1 and Or and M
The composite carbonitride solid solution contains 1m or 2 of O, a composite carbonitride solid solution of W, and inevitable impurities, and the composite carbonitride solid solution contains Zr, Hf, V, Nb.
, and one or more of Ta, and T1;
A carbonitride-based ceramic for a cutting tool, characterized by having a two-phase structure including a N-rich phase, one or two of Or and Mo, W, and a C-rich phase.
の1種または2種以上と、Tiと、Wの複合炭窒化物固
溶体粉末、 ■ T1と、 OrおよびMoのうちの1種または2種
と、Wの複合炭窒化物固溶体粉末、 ■ Zr、 Hf、 V 、 Nb、およびTaのう
ちの1種または2種以上と、Tiと、 CrおよびMO
のうちの1種または2種と、Wの複合炭窒化物固溶体粉
末、以上■〜■のうちのいずれかの複合炭窒化物固溶体
粉末に、 MgおよびCaの酸化物粉末のうちの1種または2種二
0.5〜10重量係と、 A6.Y、およびZrの酸化物粉末のうちの1種または
2種以上:1〜10重量係。 全配合してなる混合粉末よシブレス成形した圧粉体を、
非酸化性雰囲気中、1700〜2100℃の範囲内の温
度で焼結することを特徴とする切削工具用炭窒化物系セ
ラミックスの製造法。(5)■ Composite carbonitride solid solution powder of Ti and W. ■ Composite carbonitride solid solution powder of one or more of Zr, Hf, V, Nb, and Ta, Ti, and W, ■ T1, and one or two of Or and Mo. , W composite carbonitride solid solution powder, ■ one or more of Zr, Hf, V, Nb, and Ta, Ti, Cr and MO
one or two of the above and a composite carbonitride solid solution powder of W; one or two of the oxide powders of Mg and Ca; 2nd class 20.5-10 weight class, A6. One or more of Y and Zr oxide powders: 1 to 10 weight ratio. A compacted powder body formed by Shibres molding of the mixed powder made of all the ingredients,
A method for producing carbonitride-based ceramics for cutting tools, characterized by sintering at a temperature within the range of 1700 to 2100°C in a non-oxidizing atmosphere.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58081073A JPS59232968A (en) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | Carbonitride ceramic for cutting tool and manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58081073A JPS59232968A (en) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | Carbonitride ceramic for cutting tool and manufacture |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59232968A true JPS59232968A (en) | 1984-12-27 |
JPS6251228B2 JPS6251228B2 (en) | 1987-10-29 |
Family
ID=13736211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58081073A Granted JPS59232968A (en) | 1983-05-10 | 1983-05-10 | Carbonitride ceramic for cutting tool and manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59232968A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002338356A (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-27 | Honda Motor Co Ltd | Multicomponent system carbide nitride powder, its manufacturing method and sintered compact manufactured therefrom |
JP2021138558A (en) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic sintered body, and cutting tool |
-
1983
- 1983-05-10 JP JP58081073A patent/JPS59232968A/en active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002338356A (en) * | 2001-05-17 | 2002-11-27 | Honda Motor Co Ltd | Multicomponent system carbide nitride powder, its manufacturing method and sintered compact manufactured therefrom |
JP2021138558A (en) * | 2020-03-03 | 2021-09-16 | 日本特殊陶業株式会社 | Ceramic sintered body, and cutting tool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6251228B2 (en) | 1987-10-29 |
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