ES2762564T3

ES2762564T3 - Cuerpo sinterizado de sialón e inserto de corte

Info

Publication number: ES2762564T3
Application number: ES15845846T
Authority: ES
Inventors: Ryoji Toyoda; Fumihiro Kikkawa; Atsushi Komura
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2020-05-25
Anticipated expiration: 2035-09-29
Also published as: JP6161830B2; EP3202751A1; EP3202751B1; EP3202751A4; CA2963044A1; CN107074664B; WO2016052468A1; KR101912548B1; CN107074664A; US10058925B2; JPWO2016052468A1; US20170216931A1; KR20170046740A; CA2963044C; MX2017004119A

Abstract

Un cuerpo sinterizado de sialón conteniendo ß-sialón y 21R-sialón, caracterizado porque el cuerpo sinterizado de sialón exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(I21R/IA) X 100] de 5% o más y menor de 25%, donde IA representa la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, e I21R representa la intensidad máxima de 21R-sialón; y el cuerpo sinterizado de sialón exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(Iα/IA) X 100] de 0% a 15%, donde IA representa la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, e Iα representa la intensidad máxima de α-sialón; donde las relaciones se calculan a partir de las intensidades máximas de las especies de sialón obtenidas usando difractometría de rayos X; y el cuerpo sinterizado de sialón tiene un coeficiente de expansión térmica de 4,2 ppm/K o menos en un rango de temperatura ambiente a 600°C.

Description

DESCRIPCIÓN

Cuerpo sinterizado de sialón e inserto de corte

Campo técnico

La presente invención se refiere a un cuerpo sinterizado de sialón y a un inserto de corte.

Antecedentes de la invención

Es conocido que el sialón sinterizado es un material químicamente estable, que tiene alta resistencia mecánica dentro de un rango de temperatura desde temperatura ambiente a una temperatura alta y dureza alta, que son superiores a las de nitruro de silicio. Así, los cuerpos sinterizados de sialón encuentran un amplio rango de usos, tales como piezas de máquinas, piezas resistentes al calor y piezas resistentes al desgaste. Un uso de tal cuerpo sinterizado de sialón es un inserto de corte, que se une a una herramienta de corte en su uso (véase, por ejemplo, los Documentos de Patente 1 a 5). Un inserto de corte es un borde cortante a unir extraíblemente a la punta del cuerpo principal de una herramienta de corte y sirve como una pieza de herramienta que también se denomina plaquita desechable, plaquita de filo sustituible, o análogos.

Documentos de la técnica anterior

Documentos de patente

Documento de Patente 1: Solicitud de Patente japonesa publicada (kokai) número 2008-162882

Documento de Patente 2: Solicitud de Patente japonesa publicada (kokai) número 2013-224240

Documento de Patente 3: WO 2010/103839A1

Documento de Patente 4: Solicitud de Patente japonesa publicada (kokai) número 1985-239365

Documento de Patente 5: Patente japonesa PCT (kohyo) publicada número 2008-529948

EP 3088 375 A1 describe un objeto e inserto de corte de sialón sinterizado. US 4.818.635 A describe un material cerámico a base de nitruro. US 5.110.773 A describe un método para la producción de polvos cerámicos a base de beta-sialón. EP 0338718 describe un material cerámico de oxinitruro de silicio aluminio y método de fabricación. US 2006/0178256 A1 describe cerámica de sialón y método de hacerla.

Olsson y colaboradores describen "Sinterability and microstructure of La-containing sialon materials in Structural Ceramics Processing, microstructure and properties: Proceedings of the 11 Ris⁰International Symposium on Metallurgy and Materials Science, 3-7 septiembre 1990 / EDS. J. J. Bentzen, Roskilde: Ris⁰National Laboratory, pp.

433-438.

Resumen de la invención

Problema a resolver con la invención

Aquí se describe un cuerpo sinterizado de sialón según la reivindicación anexa 1.

Mientras tanto, al cortar un material de trabajo, como una aleación resistente al calor, por medio de un inserto de corte, por lo general se emplean insertos de corte que tienen diferentes características en el maquinado basto y el maquinado de semiacabado. Sin embargo, el cambio del inserto de corte es una operación engorrosa para los operarios. Por lo tanto, si se pueden completar los pasos desde el maquinado basto al maquinado de semiacabado por medio de un único inserto de corte, no hay que cambiar una herramienta de corte durante el procedimiento de corte. Como resultado, el tiempo requerido para el corte puede reducirse, y la operación de corte puede simplificarse. Además, el riesgo de mal uso de la herramienta de corte puede minimizarse.

En tales circunstancias, los autores de la presente invención realizaron investigaciones encaminadas a proporcionar un inserto de corte que pueda emplearse en un procedimiento de corte desde el maquinado basto al maquinado de semiacabado. En el maquinado basto, cuando la superficie de un material de trabajo es procesada por medio de una herramienta de corte a la que se unen múltiples insertos de corte de manera circunferencial como se representa, por ejemplo, en la figura 2 (tal proceso se denomina fresado), algunos insertos de corte pueden agrietarse por calor, dando lugar a su rotura en algunos casos. En el fresado, se genera calor intermitentemente entre cada inserto de corte y el material de trabajo debido a rozamiento entre ellos, y varía la temperatura de la parte del inserto de corte que entra en contacto con el material de trabajo (a continuación, la temperatura se denomina "temperatura de corte"). En este caso, posiblemente, el cambio de volumen del inserto de corte (expansión y contracción) tiene lugar repetidas veces, induciendo por ello fácilmente fisuración por calor. Así, es deseable que el inserto de corte para uso en el desbastado tenga resistencia al choque térmico. En contraposición, se desea que el inserto de corte para uso en el acabado proporcione superficies cortadas que tengan excelentes propiedades superficiales. Cuando el inserto de corte recibe severo desgaste VB, la resistencia al corte se incrementa, por lo que las propiedades de las superficies cortadas pueden deteriorarse, y puede producirse endurecimiento después de la operación. Por lo tanto, se desea que el inserto de corte para uso en acabado tenga resistencia al desgaste VB.

Así, un objeto de la presente invención es proporcionar un cuerpo sinterizado de sialón y un inserto de corte, teniendo cada uno de ellos resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB.

Medios para resolver el problema

Un medio para resolver dichos problemas es el cuerpo sinterizado de sialón siguiente.

[1] Un cuerpo sinterizado de sialón conteniendo p-sialón y 21R-sialón, caracterizado porque el cuerpo sinterizado de sialón exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(Í²ir/Ia) X 100] de 5% o más grande y menor de 25%, donde I^arepresenta la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, e Í^2irrepresenta la intensidad máxima de 21R-sialón;

exhibiendo el cuerpo sinterizado de sialón una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(I^q/I^a) X 100] de 0% a 15%;

calculándose las relaciones a partir de las intensidades máximas de las especies de sialón obtenidas usando difractometría de rayos X; y

el cuerpo sinterizado de sialón tiene un coeficiente de expansión térmica de 4,2 ppm/K o menos en un rango de temperatura ambiente a 600°C.

[2] Un cuerpo sinterizado de sialón como el descrito en [1] anterior, donde

p-sialón representado por SÍ6-^zAI^zO^zN8-^ztiene un valor Z de 0,3 a 1,0;

el cuerpo sinterizado contiene al menos un elemento de tierras raras B seleccionado del grupo que consta de La y Ce, y al menos un elemento de tierras raras C seleccionado del grupo que consta de Y, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb y Lu;

la relación molar de elemento de tierras raras B a elemento de tierras raras C como óxidos, MB: MC, es 1,0:0,06 a 1,0:5,0; y el cuerpo sinterizado de sialón contiene el elemento de tierras raras B y el elemento de tierras raras C en una cantidad total, como óxidos, de 0,8 mol% a 4,0 mol%.

[3] Como un ejemplo comparativo, un cuerpo sinterizado de sialón descrito en [1] o [2] anteriores, que exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(Iq/Ia) X 100] de 0% a 25%.

[4] Como un ejemplo comparativo, un cuerpo sinterizado de sialón como el descrito en [3] anterior, donde en a-sialón representado por Mx(Si,A1)12(O,N)-ia (0 < x < 2), M representa elementos metálicos incluyendo el elemento de tierras raras B y el elemento de tierras raras C; y

el cuerpo sinterizado de sialón tiene una relación Aa/As de 70% o menor, donde As representa la relación atómica del elemento de tierras raras B al elemento de tierras raras C, y Aa representa la relación atómica de elemento de tierras raras B a elemento de tierras raras C en a-sialón.

[5] Un cuerpo sinterizado de sialón como el descrito en alguno de [1] a [2] anteriores, donde

el cuerpo sinterizado de sialón contiene 21R-sialón, y 12H-sialón y/o 15R-sialón entre especies de polisialón incluyendo 21R-sialón, 12H-sialón, y 15R-sialón, y

el cuerpo sinterizado de sialón exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(Ip/U) X 100] de 50% o menor, y 5% o mayor, donde Ia representa la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, obteniéndose las intensidades máximas de las especies de sialón usando difractometría de rayos X, e lp representa la suma de las intensidades máximas de especies de sialón de tipo poli, obteniéndose las intensidades máximas de las especies de polisialón usando difractometría de rayos X.

[6] Un inserto de corte formado de un cuerpo sinterizado de sialón como el expuesto en alguno de [1], [2] o [5].

[Efectos de la invención]

El cuerpo sinterizado de sialón según la presente invención tiene resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB. El inserto de corte según la presente invención está formado de un cuerpo sinterizado de sialón que tiene resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB. Así, al cortar un material de trabajo, tal como una aleación resistente al calor, el inserto de corte puede exhibir suficiente rendimiento de corte durante un período de tiempo largo durante el maquinado basto y el maquinado de semiacabado. Según la presente invención, puede proporcionarse un inserto de corte que asegure una larga duración de servicio, inserto de corte que puede emplearse en el maquinado basto y el maquinado de semiacabado realizado al cortar un material de trabajo, tal como una aleación resistente al calor.

Breve descripción de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es una vista esquemática de una realización del inserto de corte de la presente invención. [Figura 2] La figura 2 es una vista esquemática de una realización de una herramienta de corte provista del inserto de corte representado en la figura 1.

Modos de llevar a la práctica la invención

El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención contiene p-sialón y 21R-sialón.

Generalmente, p-sialón está en forma acicular. Así, cuando un cuerpo sinterizado de sialón contiene una gran cantidad de p-sialón, se forma una estructura cristalográfica en la que granos de cristal en forma de agujas se unen aleatoriamente, por lo que se suprime el progreso de la fisuración del cuerpo sinterizado de sialón debido a esfuerzo externo. En otros términos, cuanto más alto es el contenido de p-sialón del cuerpo sinterizado de sialón, más alta es la resistencia al choque térmico del cuerpo sinterizado de sialón.

En contraposición, 21R-sialón está generalmente en forma columnar. Así, a diferencia del caso de p-sialón, no se forma una estructura cristalográfica en la que los granos de cristal en forma de agujas se unen aleatoriamente. En comparación con p-sialón, 21R-sialón exhibe menos un efecto de mejora de la resistencia al choque térmico. En cambio, 21R-sialón exhibe excelente resistencia a la reacción química con un material de trabajo, tal como una aleación resistente al calor, por lo que se evita la fusión y la difusión del material de trabajo. Por lo tanto, cuando el cuerpo sinterizado de sialón contiene 21R-sialón, la resistencia al desgaste VB del cuerpo sinterizado puede mejorarse. Mientras tanto, 21R-sialón es un sialón de tipo poli. El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención contiene p-sialón y 21R-sialón y puede contener sialón o sialones de tipo poli adicionales; es decir, 12H-sialón y/o 15R-sialón. De forma similar a 21R-sialón, 12H-sialón y 15R-sialón están en forma columnar y tienen excelente resistencia a la reacción química. Entre estas especies de sialón de tipo poli, 21R-sialón tiene una relación de aspecto especialmente alta y resistencia al progreso en la fisuración. Así, posiblemente, 21R-sialón puede mejorar la resistencia al desgaste VB y la resistencia al choque térmico.

El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(Í^2ir/I^a) X 100] de 5% o más grande y menor de 30%, donde I^arepresenta la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, e Í^21rrepresenta la intensidad máxima de 21R-sialón, calculándose la relación a partir de las intensidades máximas de las especies de sialón obtenidas usando difractometría de rayos X. La relación de intensidad máxima es preferiblemente de 8% a 27%, más preferiblemente de 10% a 25%. Dado que el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención contiene p-sialón y 21R-sialón y tiene dicha relación [(Í^2ir/ ^ía) X 100] de 5% o más y menor de 30%, preferiblemente de 8% a 27%, más preferiblemente de 10% a 25%, el cuerpo sinterizado de sialón tiene tanto resistencia al choque térmico como resistencia al desgaste VB. La relación [(Í^2ir/I^a) X 100] sirve como un índice para el contenido de 21R-sialón del cuerpo sinterizado de sialón. Cuando la relación [(Í²ir/Ia) X 100] es menor de 5%, el contenido de 21R-sialón del cuerpo sinterizado de sialón es bajo, no logrando satisfactoriamente el efecto de 21R-sialón de mejorar la resistencia al desgaste VB y la resistencia al choque térmico. Como resultado, el cuerpo sinterizado de sialón exhibe pobre resistencia al desgaste VB y resistencia al choque térmico. Cuando la relación [(Í^2ir/I^a) X 100] es 30% o más alta, la resistencia al choque térmico del cuerpo sinterizado de sialón se deteriora. Una posible razón de esto es que un aumento del contenido de 21R-sialón del cuerpo sinterizado de sialón facilita la formación de granos bastos de 21R-sialón, reduciendo por ello la resistencia del cuerpo sinterizado.

La relación [(Í²ir/Ia) X 100] puede medirse mediante el procedimiento siguiente. En primer lugar, cada muestra de cuerpo sinterizado de sialón se somete a difractometría de rayos X (XRD). La intensidad máxima de cada sialón medida en la difractometría de rayos X es una altura máxima a un valor 20 especificado más adelante. En el caso de cada sialón distinto de 21R-sialón, la intensidad máxima especificada en JCPDS se emplea como una intensidad máxima de las especies de sialón, mientras que una intensidad máxima distinta de la intensidad máxima especificada en JCPDS se emplea como una intensidad máxima de 21R-sialón. En el caso de 21R-sialón, la intensidad máxima obtenida en difractometría de rayos X es normalizada a los valores de altura máximos de otros sialones mediante multiplicación de la intensidad máxima por 2,5, para obtener por ello la intensidad máxima I²¹R empleada en el cálculo. Además, cuando se identifican picos atribuidos a un sialón distinto de las especies de sialón abajo identificadas, se selecciona un pico que no se solapa con picos atribuidos a otro sialones, en base a la comparación del gráfico de difracción por rayos X y la tarjeta JCPDS. Cuando el pico así seleccionado no es un pico máximo, la intensidad máxima Ix se obtiene mediante multiplicación del pico seleccionado por un valor apropiado para ajuste.

Intensidad máxima de p-sialón Ip: altura máxima (altura máxima atribuida al plano (1,0,1) de p-sialón) a aproximadamente 20 = 33,4°

Intensidad máxima de 21R-sialón (fórmula: SiAl⁶O²N⁶) I²¹R: 2,5 X altura máxima (2,5 X altura máxima atribuida al plano (1,0,10) de 21R-sialón) a aproximadamente 20 = 37,6°

Intensidad máxima de 12H-sialón (fórmula: SiAlsO²Ns) I¹²H altura máxima (altura máxima atribuida al plano (0,0,12) de 12H-sialón) a aproximadamente 20 = 32,8°

Intensidad máxima de 15R-sialón (fórmula: S iA l^ N ^ I¹⁵R: altura máxima (altura máxima atribuida al plano (0,0,15) de 15R-sialón) a aproximadamente 20 = 32,0°

Intensidad máxima de a-sialón Ia: altura máxima (altura máxima atribuida al plano (2,0,1) de a-sialón) a aproximadamente 20 = 30,8°.

Como se ha descrito anteriormente, la relación [(I²¹r/Ia) X 100] se obtiene calculando la suma de las intensidades máximas de difractometría de rayos X de las especies de sialón Ia (= Ip Ia I¹²H I¹⁵R I²¹R Ix) y dividiendo la intensidad máxima de 21R-sialón I²¹R por la suma de intensidades máximas de las especies de sialón Ia.

El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención tiene preferiblemente un coeficiente de expansión térmica en un rango de temperatura ambiente a 600°C de 4,2 ppm/K o menos. Cuando el coeficiente de expansión térmica en un rango de temperatura ambiente a 600°C es 4,2 ppm/K o menos, se puede lograr excelente resistencia al choque térmico. En un modo de uso del inserto de corte formado del cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención (es decir, el inserto de corte hecho del cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención), el inserto de corte se une a una herramienta de corte para uso en fresado (por ejemplo, una herramienta de corte a la que se unen múltiples insertos de corte de manera circunferencial como se representa, por ejemplo, en la figura 2). Cuando un material de trabajo se somete a maquinado de cara o análogos mediante rotación de dicha herramienta de corte, se genera calor intermitentemente entre cada inserto de corte y el material de trabajo debido a rozamiento entre ellos. En este caso, la temperatura de corte de la parte del inserto de corte que entra en contacto con el material de trabajo varía dentro de un rango de temperatura de 600°C o más estrecho. Debido a variación de la temperatura de corte, el cambio de volumen del inserto de corte (expansión y contracción) tiene lugar repetidas veces, induciendo por ello fisuración térmica. En contraposición, cuando el inserto de corte tiene un coeficiente de expansión térmica en un rango de temperatura ambiente a 600°C de 4,2 ppm/K o menos, el cambio de volumen del inserto de corte (expansión y contracción), que en otro caso se produciría por la variación de la temperatura de corte, puede reducirse, por lo que se evita la fisuración térmica. En otros términos, un inserto de corte que tiene un coeficiente de expansión térmica de 4,2 ppm/K o menos tiene excelente resistencia al choque térmico y asegura larga duración de servicio. Así, en particular, un inserto de corte para empleo en fresado tiene preferiblemente un coeficiente de expansión térmica en un rango de temperatura ambiente a 600°C de 4,2 ppm/K o menos.

El coeficiente de expansión térmica del cuerpo sinterizado de sialón en un rango de temperatura ambiente (25°C) a 600°C puede medirse según JIS R 1618 (a una tasa de aumento de temperatura de 10°C/min en atmósfera de nitrógeno).

El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención tiene preferiblemente una conductividad térmica a temperatura ambiente de 7 W /km o más. La conductividad térmica es generalmente 15 W /km o menor. Cuando la conductividad térmica a temperatura ambiente es 7 W/k m o más, y el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención se emplea como un inserto de corte, el calor generado durante el corte de un material de trabajo puede ser descargado fácilmente, y se puede reducir la variación de la temperatura de corte, que de otro modo tendría lugar en particular en el fresado, por lo que se evita la fisuración térmica. En otros términos, un inserto de corte que tiene una conductividad térmica de 7 W/km o más tiene excelente resistencia al choque térmico y asegura larga duración de servicio. Así, en particular, un inserto de corte para empleo en fresado tiene preferiblemente una conductividad térmica de 7 W/km o más.

La conductividad térmica del cuerpo sinterizado de sialón a temperatura ambiente (25°C) puede medirse según JIS R 1611.

p-sialón se representa por la fórmula SÍ6-zAIzOzNb-z, y el valor Z es preferiblemente de 0,3 a 1,0, más preferiblemente de 0,6 a 0,9. Cuando el valor Z es de 0,3 a 1,0, preferiblemente de 0,6 a 0,9, el cuerpo sinterizado de sialón producido exhibe una mejor resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB. Cuanto mayor es el valor Z (es decir, cuanto mayor es la cantidad de Al que forma la solución sólida con p-sialón), menor es la posibilidad de reacción química de p-sialón con un material de trabajo (por ejemplo, aleación resistente al calor). Como resultado, se suprime el desgaste del cuerpo sinterizado de sialón en un proceso químico, para mejorar por ello la resistencia al desgaste VB. Además, cuando se forma p-sialón con una solución sólida con Al, se mejoran los enlaces iónicos en p-sialón, y aumenta la distancia interatómica. Así, cuanto mayor es la cantidad de Al que forma solución sólida con p-sialón, más quebradizas son las partículas de p-sialón. Como resultado, disminuyen la resistencia mecánica y la resistencia al choque térmico de las partículas de p-sialón. Además, cuando aumenta la cantidad de Al que forma solución sólida con p-sialón, la forma de p-sialón cambia de acicular a columnar, por lo que la relación de aspecto de las partículas disminuye. Como resultado, se impide la formación de una estructura cristalográfica en la que los granos de cristal en forma de aguja se unen aleatoriamente, y la resistencia al progreso de la fisuración del cuerpo sinterizado de sialón disminuye, por lo que la resistencia al choque térmico disminuye. Por lo tanto, cuando el valor Z es superior a 1,0, en el caso donde se forma un inserto de corte del cuerpo sinterizado de sialón, es posible que no se obtenga la resistencia al choque térmico requerida para maquinado basto (fresado) de aleación resistente al calor. Cuando el valor Z es menor de 0,3, en el caso donde se forma un inserto de corte del cuerpo sinterizado de sialón, la reactividad del cuerpo sinterizado de sialón con un material de trabajo (por ejemplo, aleación resistente al calor) aumenta, por lo que la resistencia al desgaste VB puede disminuir. Por lo tanto, cuando el valor Z es menos de 0,3, es posible que no se logre la resistencia al desgaste VB requerida para maquinado de semiacabado.

El valor Z (Z) puede medirse mediante el procedimiento siguiente. En primer lugar, la constante reticular de eje a de p-sialón en el cuerpo sinterizado de sialón se mide a una profundidad desde la superficie a 1 mm o más usando difractometría de rayos X. La medición y la constante reticular de eje z de nitruro de silicio p (7,60442 A) se introducen en la fórmula (1) siguiente:

Z = (a -7,60442) / 0,0297 ■■■ (1).

El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención contiene preferiblemente al menos un elemento de tierras raras B seleccionado del grupo que consta de La y Ce, y al menos un elemento de tierras raras C seleccionado del grupo que consta de Y, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb y Lu. El elemento de tierras raras B y el elemento de tierras raras C contenidos en el cuerpo sinterizado de sialón se originan generalmente a partir de polvos de materia prima del cuerpo sinterizado de sialón. Cuando los polvos de materia prima del cuerpo sinterizado de sialón contienen solamente el elemento de tierras raras C, se promueve la formación de a-sialón, mientras que cuando los polvos de materia prima del cuerpo sinterizado de sialón contienen solamente el elemento de tierras raras B, disminuye la sinterabilidad, impidiendo por ello la formación de un cuerpo sinterizado de sialón que tiene alta densidad. Aunque la sinterización sea posible, se forman fácilmente especies de sialón de tipo poli. En este caso, la formación de p-sialón está relativamente impedida, reduciendo por ello posiblemente la resistencia al choque térmico. En contraposición, cuando los polvos de materia prima del cuerpo sinterizado de sialón contienen ambos elementos de tierras raras B y C, se evita la formación de a-sialón durante la producción del cuerpo sinterizado de sialón mediante sinterización, facilitando por ello la formación de p-sialón y 21R-sialón. El cuerpo sinterizado de sialón contiene preferiblemente La como elemento de tierras raras B. La puede formar p-sialón acicular más fácilmente que Ce, por lo que se forma más fácilmente una estructura cristalográfica en la que granos de cristal en forma de aguja se unen aleatoriamente. El cuerpo sinterizado de sialón contiene preferiblemente, como elemento de tierras raras C, al menos una especie seleccionada del grupo que consta de Y, Dy y Er. Estos elementos de tierras raras pueden mejorar la sinterabilidad mediante adición incluso en pequeñas cantidades.

En el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención, la relación molar del elemento de tierras raras B al elemento de tierras raras C como óxidos, Mb:Mc, es preferiblemente de 1,0:0,06 a 1,0:5,0, más preferiblemente de 1,0:0,1 a 1,0:3,0. En otros términos, la relación molar del elemento de tierras raras C al elemento de tierras raras B, Mc/Mb, es preferiblemente de 0,06 a 5,0, más preferiblemente de 0,1 a 3,0. Cuando la relación molar Mb:Mc, como óxidos, es de 1,0:0,06 a 1,0:5,0, en particular de 1,0:0,1 a 1,0:3,0, se forman fácilmente p-sialón y 21R-sialón mediante sinterización a los contenidos deseados, por lo que puede obtenerse un cuerpo sinterizado de sialón que tiene excelente resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB. Cuando la relación molar Mc/Mb es menor de 0,06, la sinterabilidad disminuye, impidiendo por ello la formación de un cuerpo sinterizado de sialón que tenga alta densidad. Aunque la sinterización sea posible, el cuerpo sinterizado de sialón formado puede exhibir pobre resistencia al choque térmico. Cuando la relación molar Mc/Mb es superior a 5,0, se promueve la formación de a-sialón durante la sinterización, y se impide la formación de 21R-sialón. Como resultado, la resistencia al choque térmico puede deteriorarse. Incluso aunque se forme 21R-sialón, cuando la relación molar Mc/Mb es superior a 5,0, se promueve la formación de cristales que tienen una estructura cristalina de tipo granate en la fase límite de grano. En este caso, el cuerpo sinterizado de sialón formado tiende a ser quebradizo. Cuando se emplea tal cuerpo sinterizado de sialón como un inserto de corte, la resistencia al choque térmico puede ser pobre.

El cuerpo sinterizado de sialón contiene preferiblemente el elemento de tierras raras B y el elemento de tierras raras C en una cantidad total, como óxidos, de 0,8 mol% a 4,0 mol%, más preferiblemente de 1,0 mol% a 3,0 mol%. Cuando la cantidad total, como óxidos, es de 0,8 mol% a 4,0 mol%, en particular de 1,0 mol% a 3,0 mol%, se forman fácilmente p-sialón y 21R-sialón en el contenido deseado durante la sinterización. Como resultado, se puede obtener un cuerpo sinterizado de sialón denso que tiene excelente resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB. Cuando la cantidad total, como óxidos, es menor de 0,8 mol%, la sinterabilidad disminuye, y no se puede producir un cuerpo sinterizado de sialón denso. Incluso aunque la sinterización sea posible, es difícil la formación de p-sialón acicular. En este caso, no se puede formar una estructura cristalográfica en la que granos de cristal a modo de agujas se unen aleatoriamente. Así, el cuerpo sinterizado de sialón formado puede tener reducida resistencia al choque térmico. Cuando la cantidad total, como óxidos, es superior a 4,0 mol%, se promueve la segregación de la fase límite de grano. Como resultado, el cuerpo sinterizado de sialón puede tener reducida resistencia y una resistencia al choque térmico deteriorada. Además, cuando la cantidad total, como óxidos, es superior a 4,0 mol%, los elementos de tierras raras B y C que no se han disuelto en sialón permanecen en grandes cantidades en la fase límite de grano. En este caso, tienden a formarse partes blandas de fase límite de grano. Así, el cuerpo sinterizado de sialón formado puede tener deteriorada resistencia al choque térmico.

El contenido del elemento de tierras raras B del cuerpo sinterizado de sialón, su contenido del elemento de tierras raras C, y su cantidad total pueden medirse usando fluorometría de rayos X o análisis químico.

Preferiblemente, el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención no contiene a-sialón o contiene a-sialón en una cantidad específica. Generalmente, a-sialón tiene una morfología de grano esférico. Así, cuando aumenta el contenido de a-sialón del cuerpo sinterizado de sialón, el cuerpo sinterizado de sialón es más quebradizo y tiene menor resistencia al choque térmico. En contraposición, cuando aumenta el contenido de a-sialón del cuerpo sinterizado, la dureza del cuerpo incrementa, y la resistencia al desgaste VB puede mejorarse fácilmente. Así, el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(I^o/I^a) X 100] de 0% a 15%, donde I^arepresenta la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, e la representa la intensidad máxima de a-sialón, obteniéndose las intensidades máximas de las especies de sialón usando difractometría de rayos X. Cuando la relación [(I^o/I^a) X 100] es de 0% a 15%, se puede obtener un cuerpo sinterizado de sialón que tiene mejor resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB. La relación [(I^o/I^a) X 100] sirve como un índice para el contenido de a-sialón del cuerpo sinterizado de sialón. Cuando la relación [(I^o/I^a) X 100] es superior a 25%, la resistencia al desgaste VB se mejora, pero la resistencia al choque térmico tiende a disminuir.

Como se ha descrito anteriormente, la relación [(Io/Ia) X 100] puede obtenerse calculando la suma de las intensidades máximas de difractometría de rayos X de las especies de sialón I^a(= lp lo I¹²H I¹⁵R I²¹R I^x) y dividiendo la intensidad máxima de a-sialón lo por la suma de intensidades máximas de la especie de sialón Ia.

En el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención, que tiene una intensidad relativa máxima de a-sialón lo [(I^o/I^a) X 100] de 0% a 15%, en a-sialón representado por Mx(Si,Al)-i²(O,N)-i⁶(0 < X < 2), M son preferiblemente elementos metálicos incluyendo el elemento de tierras raras B y el elemento de tierras raras C; y el cuerpo sinterizado de sialón tiene una relación Ao/As de 70% o menos, donde As representa la relación atómica del elemento de tierras raras B al elemento de tierras raras C, y Aa representa la relación atómica del elemento de tierras raras B al elemento de tierras raras C en a-sialón.

Con una intensidad relativa máxima de a-sialón lo [(Io/Ia) X 100] es de 0% a 15%, el cuerpo sinterizado de sialón que tiene una relación A^o/A^sde 70% o menos exhibe mejor resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste V^b. Es conocido que el elemento de tierras raras B, que tiene un radio iónico grande, no forma una solución sólida intersticial con a-sialón propiamente dicho. Sin embargo, añadiendo ambos elementos de tierras raras B y C a los polvos de materia prima del cuerpo sinterizado de sialón, el lugar que puede recibir un elemento de tierras raras se expande ligeramente a la formación de una solución sólida intersticial de a-sialón con el elemento de tierras raras C. Como resultado, se puede formar una solución sólida intersticial de a-sialón con el elemento de tierras raras B. En una solución sólida intersticial de a-sialón conteniendo ambos elementos de tierras raras B y C, es menos probable que tenga lugar liberación de grano, en comparación con el caso de una solución sólida intersticial de a-sialón conteniendo solamente el elemento de tierras raras C. Así, tal solución sólida intersticial de a-sialón conteniendo ambos elementos de tierras raras B y C exhibe excelente resistencia al choque térmico. Además, la resistencia de unión en la interfaz entre la fase límite de grano y a-sialón se puede mejorar más, cuando la relación Ao/As es de 70% o menor (es decir, cuando la relación atómica del elemento de tierras raras B al elemento de tierras raras C en a-sialón es menor que la relación atómica del elemento de tierras raras B al elemento de tierras raras C en la totalidad (es decir, <70%)), y la relación de formar una solución sólida intersticial de a-sialón con el elemento de tierras raras B es pequeña. Como resultado, la liberación de grano se evita más, logrando por ello excelente resistencia al choque térmico.

El contenido del elemento de tierras raras B de a-sialón y el contenido del elemento de tierras raras C de a-sialón pueden medirse por medio de un analizador de elementos (EDS) unido a un microscopio electrónico de transmisión.

El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención contiene al menos 21R-sialón entre las especies de polisialón incluyendo 21R-sialón, 12H-sialón, y 15R-sialón, y también puede contener 12H-sialón y/o 15R-sialón, distintos de 21R-sialón. Cuando el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención contiene 21R-sialón con 12H-sialón y/o 15R-sialón, el cuerpo sinterizado de sialón exhibe preferiblemente una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(lp/U) X 100] de 5% a 50%, más preferiblemente de 7% a 40%, todavía más preferiblemente de 10% a 30%, donde Ia representa la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, obteniéndose las intensidades máximas de las especies de sialón usando difractometría de rayos X, e lp representa la suma de las intensidades máximas de especies de sialón de tipo poli, obteniéndose las intensidades máximas de las especies de polisialón usando difractometría de rayos X. La relación [(lp/U) X 100] sirve como un índice para el contenido de especies de sialón de tipo poli del cuerpo sinterizado de sialón. Cuando el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención contiene, además de 21R-sialón, 12H-sialón y/o 15R-sialón en las proporciones anteriores, el cuerpo sinterizado de sialón exhibe resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB. Cuando la relación [(I^p/I^a) X 100] es menos de 5%, el contenido de 21R-sialón del cuerpo sinterizado de sialón es menos de 5%. En este caso, el efecto de 21R-sialón en la mejora de la resistencia al desgaste VB y la resistencia al choque térmico no puede lograrse por completo. Como resultado, la resistencia al desgaste VB y la resistencia al choque térmico son insatisfactorias. Cuando la relación [(Ip/U) X 100] es superior a 50%, en particular superior a 60%, el contenido de sialón de tipo poli del cuerpo sinterizado de sialón es más alto, y el contenido de p-sialón es relativamente inferior. En este caso, la resistencia al choque térmico puede ser insatisfactoria.

Como se ha descrito anteriormente, la relación [(Ip/U) X 100] puede obtenerse calculando la suma de las intensidades máximas de difractometría de rayos X de las especies de sialón Ia (= Ip Ia I¹²H I¹⁵R I²¹R Ix) y la suma de las intensidades máximas de difractometría de rayos X de las especies de sialón de tipo poli Ip (= I¹²H I¹⁵R I²¹R), y dividiendo la suma de las intensidades máximas de especies de sialón de tipo poli Ip por la suma de intensidades máximas de las especies de sialón Ia.

El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención contiene preferiblemente especies de sialón que constan de a-sialón y sialones de tipo poli incluyendo p-sialón y 21R-sialón en una cantidad total con respecto al cuerpo sinterizado de sialón de 70 % de área a 99 % de área, más preferiblemente de 85 % de área a 97 % de área. Cuando el cuerpo sinterizado de sialón contiene las especies anteriores de sialón en la cantidad total anterior, el cuerpo sinterizado de sialón exhibe positivamente las características de las especies de sialón anteriores. Además de las especies de sialón anteriores, el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención también puede contener un carburo duro, nitruro o carbonitruro tal como SiC, TiN, TiCN, TiC o WC. Las especies de sialón contenidas en el cuerpo sinterizado de sialón en las cantidades antes especificadas están generalmente presentes en forma de granos de cristal que tienen una relación de aspecto de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 (diámetro de eje corto: submicras a algunas micras) en el cuerpo sinterizado de sialón. Una fase límite de grano que es amorfa o parcialmente cristalina está presente entre los granos de cristal. La fase límite de grano sirve como una fase líquido durante la sinterización para formar el cuerpo sinterizado de sialón, y mejora la sinterabilidad de la materia prima para formar el cuerpo sinterizado de sialón.

La relación de la cantidad total de especies de sialón con respecto al cuerpo sinterizado de sialón puede obtenerse mediante el procedimiento siguiente. En primer lugar, el cuerpo sinterizado de sialón deseado se corta a lo largo de un plano arbitrario, y la superficie cortada se pule especularmente. La superficie pulida es observada bajo un microscopio electrónico de exploración a una ampliación de 2.000 a 5.000. La fotografía así obtenida de la microstructura se somete a análisis de imagen, por lo que las áreas atribuidas a especies de sialón son aisladas de la fase distinta de ellas. Se mide el área de cada una de las dos partes. El área total relativa atribuida a las especies de sialón puede ser calculada dividiendo el área atribuida a las especies de sialón por el área de la fotografía.

El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención tiene resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB. Es decir, al cortar un material de trabajo, tal como una aleación resistente al calor, el inserto de corte formado del cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención puede exhibir suficiente rendimiento de corte durante un período de tiempo largo durante el maquinado basto y el maquinado de semiacabado. En particular, en fresado, el inserto de corte formado del cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención puede exhibir suficiente rendimiento de corte durante un período de tiempo largo durante el maquinado basto y el maquinado de semiacabado.

A continuación se describirá un modo del método para producir el cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención. En primer lugar, polvos conteniendo un elemento formador de sialón tales como polvo de a-S^N^ polvo de Al²O³y polvo de AlN; al menos un elemento de polvo de La²O³y polvo de CeO²que sirven como polvos de óxidos de elementos de tierras raras B; y al menos un elemento de polvo de Y²O³, polvo de Nd²O³, polvo de S¹TI²O³, polvo de Eu²O³, polvo de Gd²O³, polvo de DY²O³, polvo de Er²O³, polvo de Yb2O3 y polvo de Lu²O³que sirven como polvos de óxidos de elemento de tierras raras C se mezclan juntos, para preparar por ello una materia prima en polvo. Notablemente, se trata polvo de a-Si³N⁴con un ácido tal como ácido fluorhídrico, para quitar por ello capas de óxido (por ejemplo, capas de óxido de silicio (SiOx)), con el fin de regular el contenido de oxígeno a menos de 1,0 por ciento en masa. Como resultado, la formación de 21R-sialón en el cuerpo sinterizado de sialón puede facilitarse. Alternativamente, puede usarse 21R-sialón en lugar de AlN, y se puede usar un hidróxido correspondiente en lugar del óxido. En el uso, la materia prima en polvo tiene preferiblemente un tamaño de partícula medio de 5 pm o menos, más preferiblemente de 3 pm o menos, aún más preferiblemente de 1 pm o menos. Las proporciones de mezcla de los componentes pueden determinarse en consideración a la composición del cuerpo sinterizado de sialón formado después de la sinterización.

Entonces, la materia prima en polvo así preparada, un ligante orgánico del tipo de microcera disuelto en etanol, y etanol se ponen en una olla hecha de Si³N⁴, y la materia prima en polvo se mezcla en condiciones húmedas por medio de bolas de Si³N⁴, para preparar por ello una suspensión. La suspensión se seca lo suficiente y se moldea en prensa a la forma deseada. El compacto así formado es desparafinado en un calentador a 1 atm (N²) y 400 a 800°C durante de 60 a 120 minutos. El compacto así desparafinado se calienta en una gaceta hecha de Si³N⁴bajo nitrógeno a de 1.700 a 1.900°C durante 120 a 360 minutos, obteniendo por ello un cuerpo sinterizado de sialón. En el caso donde el cuerpo sinterizado de sialón formado tiene una densidad teórica inferior a 99%, el cuerpo sinterizado de sialón se somete además a un proceso HIP bajo nitrógeno a 1.000 atm y de 1.500 a 1.700°C durante de 120 a 240 minutos, obteniendo por ello un cuerpo sinterizado denso que tiene una densidad teórica de 99% o más alta.

El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención puede ser empleado como un inserto de corte. La figura 1 es una vista esquemática de una realización del inserto de corte de la presente invención. La figura 2 es una vista esquemática de una realización de una herramienta de corte provista de los insertos de corte que caen dentro del alcance de la presente invención. Como se representa en la figura 1, un inserto de corte 1 de la realización tiene una forma generalmente cilíndrica y está unido a un soporte de fresa 11 o análogos, para proporcionar por ello una herramienta de corte 10. El soporte de fresa 11 está provisto de una pluralidad de partes de unión 12 dispuestas de manera circunferencial. Cada inserto de corte 1 está unido de forma extraíble a una parte de unión correspondiente 12. La herramienta de corte 10 se emplea en fresado o un proceso de trabajo similar de un material de trabajo (por ejemplo, aleación resistente al calor). Como se representa en la figura 2, los insertos de corte 1 formados del cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención; es decir, el inserto de corte 1 formado del cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención, se unen a un soporte de fresa para uso en fresado o en un soporte para uso en rotación. El cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención, que tiene resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB, se emplea adecuadamente en una herramienta de corte, en particular para fresado, y puede emplearse generalmente en el maquinado basto a maquinado de semiacabado.

El inserto de corte 1 de la realización se forma del cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención. Como se ha descrito anteriormente, el inserto de corte 1, formado de dicho cuerpo sinterizado de sialón, tiene resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste VB. Es decir, el inserto de corte 1 tiene una resistencia al choque térmico en un grado tal que es duradero en el maquinado basto de un material de trabajo (por ejemplo, aleación resistente al calor), en particular en fresado, y una resistencia al desgaste VB requerida para proporcionar excelente acabado superficial mediante maquinado de semiacabado, y puede emplearse generalmente en el maquinado basto a maquinado de semiacabado. El inserto de corte 1 se emplea adecuadamente en el corte de un material de trabajo. Los ejemplos del material de trabajo incluyen una aleación a base de Ni resistente al calor (por ejemplo, Inconel 718) y una aleación a base de Ni resistente al calor conteniendo >10 por ciento en masa de Co (por ejemplo, Waspaloy). En otra realización, el inserto de corte de la presente invención se forma de dicho cuerpo sinterizado de sialón, y un recubrimiento de carburo duro, óxido o nitruro formado en al menos una parte de la superficie periférica del cuerpo sinterizado de sialón. Los ejemplos del material duro típicamente empleado incluyen TiN, Ti(C,N), TiC, AhO³, (Ti,Al)N y (Ti,Si)N. Cuando dicho recubrimiento se forma en al menos una parte del borde cortante del inserto de corte, el borde cortante exhibe mejor resistencia al desgaste, dado que el recubrimiento tiene baja reactividad al material de trabajo y tiene dureza alta.

No se impone ninguna limitación particular al uso del cuerpo sinterizado de sialón de la presente invención. Además de un inserto de corte, el cuerpo sinterizado puede ser usado como otra herramienta de corte, una pieza mecánica, una pieza resistente al calor, una pieza resistente al desgaste, etc.

[Ejemplos]

(Producción del inserto de corte)

En cada ensayo, se mezclaron polvo de a-Si³N⁴, polvo de A^O³, polvo de AlN y un polvo de óxido de elemento de tierras raras, teniendo cada uno un tamaño de partícula medio de 1,0 pm o menos, en las proporciones indicadas en las Tablas 1 a 3, preparando por ello una materia prima en polvo. Notablemente, el polvo de a-Si³N⁴se sometió opcionalmente a un tratamiento ácido con ácido fluorhídrico, o se usó un polvo que tenía bajo contenido de oxígeno. Posteriormente, la materia prima en polvo así preparada, un ligante orgánico del tipo de microcera disuelto en etanol, y etanol se pusieron en una olla hecha de Si³N⁴, y la materia prima en polvo se mezcló en condiciones húmedas por medio de bolas de Si³N⁴, preparando por ello una suspensión. La suspensión se secó suficientemente y moldeó a presión a un inserto de corte definido por el estándar ISO RNGN120700T01020. El compacto así formado fue desparafinado en un calentador a 1 atm (N²) y aproximadamente 600°C durante 60 minutos. El compacto así desparafinado se calentó en una gaceta hecha de Si³N⁴bajo nitrógeno a 1.850°C durante 240 minutos, obteniendo por ello un cuerpo sinterizado de sialón. En el caso donde el cuerpo sinterizado de sialón formado tenía una densidad teórica inferior a 99%, el cuerpo sinterizado de sialón se sometió además a un proceso HIP bajo nitrógeno a 1.000 atm y 1.600°C durante 180 minutos, obteniendo por ello un cuerpo sinterizado denso que tenía una densidad teórica de 99% o más alta. El cuerpo sinterizado de sialón así formado se pulió con una muela de diamante, para formar por ello una forma definida por el estándar ISO RNGN120700T01020. Así, se obtuvo un inserto de corte para una herramienta de corte.

Las pruebas números 1, 3, 4, 17, 19, 20, 21, 22, 23, 25, y 29 se describen como ejemplos comparativos.

[Tabla 1]

[Tabla 2]

[Tabla 3]

(Análisis de insertos de corte)

Se analizaron los cuerpos sinterizados de sialón así producidos. Las Tablas 4 a 6 muestran los resultados.

La especie de sialón contenida en cada cuerpo sinterizado de sialón fue identificada usando difractometría de rayos X del cuerpo sinterizado de sialón.

Se cortó cada cuerpo sinterizado de sialón, y la superficie cortada se pulió especularmente. La superficie cortada esoecularmente pulida fue observada con un microscopio electrónico de exploración. En cada cuerpo sinterizado de sialón se observó una fase límite de grano amorfo conteniendo parcialmente cristales entre granos de cristal. Se analizó una fotografía tomada con el microscopio electrónico de exploración, por lo que las zonas atribuidas a especies de sialón fueron aisladas de la fase distinta de ellas. Se midió el área de cada una de las dos partes. Las relacionadas con sialón relativo en toda el área de la fotografía se midieron en los casos de las pruebas números 4, 24, 25, y 28, el área relativa era de 70 a 85 % de área. En los casos de las pruebas números 1, 3, 5 a 23, 27, 29, y 30, el área relativa era de 85 a 95 % de área. En los casos de las pruebas números 2 y 26, el área relativa era de 95 a 99 % de área.

El valor Z de p-sialón se midió usando difractometría de rayos X del cuerpo sinterizado de sialón y el cálculo efectuado con dicha fórmula (1).

El contenido de 21R-sialón, el contenido total de sialón de tipo poli, y el contenido de a-sialón se midieron usando difractometría de rayos X del cuerpo sinterizado de sialón. Específicamente, se calcularon la relación de la intensidad máxima de 21R-sialón (I²¹R) a la intensidad máxima de sialón total (I^a) [(Í^2ir/I^a) X 100], la relación de la intensidad máxima de sialón total de tipo poli (Ip) a la intensidad máxima de sialón total (Ia) [(Ip/Ia) X 100], y la relación de la intensidad máxima de a-sialón (Ia) a la intensidad máxima de sialón total (I^a) [(I^o/I^a) X 100].

El coeficiente de expansión térmica de cada uno de los cuerpos sinterizados de sialón producidos en un rango de temperatura ambiente (25°C) a 600° se midió bajo atmósfera de nitrógeno a una tasa de aumento de temperatura de 10°C/min, según JIS R 1618.

El contenido del elemento de tierras raras B y el contenido del elemento de tierras raras C de cada uno de los cuerpos sinterizados de sialón producidos se midieron usando fluorometría de rayos X.

El contenido del elemento de tierras raras B y el contenido del elemento de tierras raras C de a-sialón se midieron por medio de un analizador de elemento (EDS) unido a un microscopio electrónico de transmisión. Específicamente, se sometieron a análisis EDS,5 o más partículas de a-sialón y se promediaron las mediciones.

La conductividad térmica de cada uno de los cuerpos sinterizados de sialón producidos se midió a temperatura ambiente (25°C) según JIS R 1611. En los casos de las pruebas números 1 a 23, 25, 29, y 30, la conductividad térmica era 7 W /km o más alta. En los casos de las pruebas números 24, y 26 a 28, la conductividad térmica era inferior a 7 W/km.

(Evaluación del rendimiento de corte de los insertos de corte)

En cada ensayo, múltiples insertos de corte hechos del mismo cuerpo sinterizado se unieron a un soporte de fresa representado en la figura 2. Se realizó una prueba de corte en las condiciones de corte siguientes. En el procedimiento de corte, la distancia de corte de cada inserto de corte cuando se observó alguno de los estados (1) y (2) se expone en las Tablas 4 a 6.

(1) El desgaste VB excedió de 0,3 mm (VB)

(2) Se produjo rotura debida a fisuración térmica producida por pobre resistencia al choque térmico (CT) [Condiciones de corte 1]

Material de trabajo: Inconel 718

Velocidad de corte: 1.000 m/min

Velocidad de alimentación: 0,2 mm/diente

Profundidad de corte: 1 mm

Aceite de corte: ninguno

[Condiciones de corte 2]

Material de trabajo: Inconel 718 Velocidad de corte: 1.200 m/min Velocidad de alimentación: 0,17 mm/diente Profundidad de corte: 1 mm

Aceite de corte: ninguno

Como se representa en las Tablas 4 a 6, los insertos de corte que caen dentro del alcance de la presente invención exhibieron un tiempo de mecanizado largo en corte hasta que el desgaste VB excedió de 0,3 mm o se produjo rotura debido a fisuración térmica producida por pobre resistencia al choque térmico. Es decir, se halló que los insertos de corte de la presente invención tenían resistencia al desgaste VB y resistencia al choque térmico. Así, los insertos de corte de la presente invención pueden emplearse tanto en maquinado basto como en maquinado de semiacabado de una aleación resistente al calor (por ejemplo, Inconel 718) como un material de trabajo. En contraposición, los insertos de corte que caen fuera del alcance de la presente invención exhibieron un tiempo de mecanizado corto en corte hasta que el desgaste VB excedió de 0,3 mm o se produjo rotura debido a fisuración térmica producida por pobre resistencia al choque térmico. Es decir, al menos una de la resistencia al desgaste VB y la resistencia al choque térmico es insatisfactoria.

Los resultados de prueba mostrados en las Tablas 4 a 6 se describirán con más detalle.

Como se muestra en la Tabla 4, los insertos de corte de las pruebas números 17, 21 a 23, 25 y 29, cada uno de los cuales tiene un contenido de 21R-sialón inferior a 5%, exhibieron un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte que caen dentro del alcance de la presente invención. Dichos insertos de corte se dañaron por desgaste VB o roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando el contenido de 21R-sialón es inferior a 5%, la resistencia al desgaste VB o la resistencia al choque térmico es pobre.

Como se muestra en la Tabla 4, los insertos de corte de las pruebas números 19 y 20, cada uno de los cuales tiene un contenido de 21R-sialón de 30% o más alto, exhibieron un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte que caen dentro del alcance de la presente invención. Dichos insertos de corte se dañaron por roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando el contenido de 21R-sialón es de 30% o más alto, la resistencia al choque térmico es pobre.

Como se muestra en la Tabla 4, los insertos de corte de las pruebas números 20, 21, y 24, cada uno de los cuales tiene un coeficiente de expansión térmica superior a 4,2 ppm/K, exhibieron un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números de 1 a 16, 18, 26 a 28, y 30. Dichos insertos de corte se dañaron por roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando el coeficiente de expansión térmica es superior a 4,2 ppm/K, la resistencia al choque térmico tiende a ser pobre.

Como se muestra en la Tabla 4, el inserto de corte de la prueba número 19, conteniendo 21R-sialón y especies de sialón de tipo distintas de 21R-sialón con un contenido total superior a 50%, exhibió un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números 1 a 16, 18, 26 a 28 y 30. Dicho inserto de corte se dañó por roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando el contenido total de sialón de tipo poli es superior a 50%, la resistencia al choque térmico tiende a ser pobre.

Como se muestra en la Tabla 4, el inserto de corte de la prueba número 21, que tiene un contenido de a-sialón superior a 25%, exhibió un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números 1 a 16, 18, 26 a 28 y 30. Dicho inserto de corte se dañó por roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando el contenido de a-sialón es superior a 25%, la resistencia al choque térmico tiende a ser pobre.

Como se muestra en la Tabla 4, el inserto de corte de la prueba número 30, conteniendo a-sialón y que tiene una relación Aa/As superior a 70%, exhibió un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números 1, 3 a 16 y 18. El inserto de corte de la prueba número 30 se dañó por roturas debido a pobre resistencia a la rotura. Así, cuando la relación Aa/As es superior a 70%, la resistencia al choque térmico tiende a ser pobre.

Como se muestra en la Tabla 5, el inserto de corte de la prueba número E, que tiene un valor Z de p-sialón inferior a 0,3, exhibió un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números A a C. El inserto de corte de la prueba número E se dañó por desgaste VB. Así, cuando el valor Z de p-sialón es inferior a 0,3, la resistencia al desgaste VB tiende a ser pobre.

Como se muestra en la Tabla 5, el inserto de corte de la prueba número D, que tiene un valor Z de p-sialón superior a 1,0, exhibió un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números A a C. El inserto de corte de la prueba número D se dañó por roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando el valor Z de p-sialón es superior a 1,0, la resistencia al choque térmico tiende a ser pobre. Como se muestra en la Tabla 6, el inserto de corte de la prueba número iv, conteniendo elementos de tierras raras B y C y que tiene una relación molar Mc/Mb inferior a 0,06, exhibió un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números i a iii. El inserto de corte de la prueba número iv se dañó por roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando la relación molar Mc/Mb es inferior a 0,06, la resistencia al choque térmico tiende a ser pobre.

Como se muestra en la Tabla 6, el inserto de corte de la prueba número v, que tiene una relación molar Mc/Mb superior a 5,0, exhibió un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números i a iii. El inserto de corte de la prueba número v se dañó por roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando la relación molar Mc/Mb es superior a 5,0, la resistencia al choque térmico tiende a ser pobre. Como se muestra en la Tabla 4, el inserto de corte de la prueba número 26, conteniendo el elemento de tierras raras B y el elemento de tierras raras C en una cantidad total inferior a 0,8 mol%, exhibió un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números 1 a 16, 18, 27, 28 y 30. El inserto de corte de la prueba número 26 se dañó por roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando la cantidad total de elementos de tierras raras B y C es inferior a 0,8 mol%, la resistencia al choque térmico tiende a ser pobre. Como se muestra en la Tabla 4, el inserto de corte de la prueba número 24, conteniendo el elemento de tierras raras B y el elemento de tierras raras C en una cantidad total superior a 4,0 mol%, exhibió un tiempo de mecanizado más corto, en comparación con los insertos de corte de las pruebas números 1 a 16, 18, 26 a 28 y 30. El inserto de corte de la prueba número 24 se dañó por roturas debido a pobre resistencia al choque térmico. Así, cuando la cantidad total de elementos de tierras raras B y C es superior a 4,0 mol%, la resistencia al choque térmico tiende a ser pobre.

Descripción de números de referencia

1: Inserto de corte

10: Herramienta de corte

11: Soporte de fresa

12: Parte de unión

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cuerpo sinterizado de sialón conteniendo p-sialón y 21R-sialón, caracterizado porque el cuerpo sinterizado de sialón exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(I²¹r/Ia) X 100] de 5% o más y menor de 25%, donde I^arepresenta la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, e I²¹R representa la intensidad máxima de 21R-sialón; y

el cuerpo sinterizado de sialón exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(Iq/Ia) X 100] de 0% a 15%, donde I^arepresenta la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, e la representa la intensidad máxima de a-sialón; donde las relaciones se calculan a partir de las intensidades máximas de las especies de sialón obtenidas usando difractometría de rayos X; y

2. Un cuerpo sinterizado de sialón según la reivindicación 1, donde

p-sialón representado por SÍ6-zAIzOzN8-z tiene un valor Z de 0,3 a 1,0;

el cuerpo sinterizado contiene al menos un elemento de tierras raras B seleccionado del grupo que consta de La y Ce, y

al menos un elemento de tierras raras C seleccionado del grupo que consta de Y, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb y Lu; la relación molar del elemento de tierras raras B al elemento de tierras raras C como óxidos, M^b:M^c, es de 1,0:0,06 a 1,0:5,0; y

el cuerpo sinterizado de sialón contiene el elemento de tierras raras B y el elemento de tierras raras C en una cantidad total, como óxidos, de 0,8 mol% a 4,0 mol%.

3. Un cuerpo sinterizado de sialón según la reivindicación 1 o 2, donde

en a-sialón representado por Mx(Si,Al)i²(O,N)i⁶(0 < x < 2), M representa elementos metálicos incluyendo el elemento de tierras raras B y el elemento de tierras raras C; y

el cuerpo sinterizado de sialón tiene una relación Aa/As de 70% o menor, donde As representa la relación atómica del elemento de tierras raras B al elemento de tierras raras C, y Aa representa la relación atómica del elemento de tierras raras B al elemento de tierras raras C en a-sialón.

4. Un cuerpo sinterizado de sialón según alguna de las reivindicaciones 1 a 3, donde

el cuerpo sinterizado de sialón contiene 21R-sialón, y 12H-sialón y/o 15R-sialón entre especies de polisialón incluyendo 21R-sialón, 12H-sialón y 15R-sialón, y

el cuerpo sinterizado de sialón exhibe una relación de intensidad máxima de difracción por rayos X [(lp/U) X 100] de 50% o menor y 5% o mayor, donde Ia representa la suma de las intensidades máximas de las especies de sialón, obteniéndose las intensidades máximas de las especies de sialón usando difractometría de rayos X, e lp representa la suma de las intensidades máximas de especies de sialón de tipo poli, obteniéndose las intensidades máximas de las especies de polisialón usando difractometría de rayos X.

5. Un inserto de corte formado de un cuerpo sinterizado de sialón como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.