JP3284655B2 - 工具用高硬度焼結体 - Google Patents
工具用高硬度焼結体Info
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Description
下、cBNと称す)を用いた工具用高硬度焼結体に関す
る。
の遷移金属の窒化物、炭化物、炭窒化物あるいはこれら
の混合物に、AlやSiを添加した焼結体は、特開昭5
3─77811号公報に記載されており、焼入鋼、鋳
鉄、耐熱合金等の難削材の加工に幅広く使用されてい
る。
焼結体においても、例えば、焼入鋼の高速切削を行う
と、短時間で刃先に摩耗が生ずるため、高速切削での耐
摩耗性の向上が強く望まれている。この摩耗は、工具逃
げ面に生ずる逃げ面摩耗と、すくい面に生ずるクレータ
ー摩耗のことを指すが、この摩耗が生ずる原因として
は、cBN焼結体中の結合材の耐熱性が不足したり、c
BN粒子の脱落が生じたりするためであると推測され
る。
し、従来のcBN焼結体よりも耐摩耗性を大幅に向上さ
せた工具用高硬度焼結体を提供しようとするものであ
る。
素30〜55体積%と残部結合材を混合し、超高圧焼結
して得られた工具用高硬度焼結体であって、前記結合材
が、2〜10重量%のAl、好ましくはAl化合物の状
態で含み、TiCx 、(Ti、M)Cx からなる化合物
を第1群、TiNy 、(Ti、M)Ny からなる化合物
(但し、MはTiを除く周期律表IVa、Va、VIa族の
遷移金属であり、0.6≦x≦0.95、0.45≦y
≦0.95)を第2群としたとき、第1群と第2群の合
計が90〜98重量%であり、第1群と第2群の比率が
容積比で98:2〜75:25であり、立方晶窒化硼素
の平均粒子径が1〜4μmで、第1群の結合材平均粒子
径が1〜3μmで、立方晶窒化硼素粒子を結合相を介し
て相互に接合されている工具用高硬度焼結体である。上
記のAl化合物は、例えば硼化アルミ、窒化アルミ等の
状態で存在し、焼結体中では、上記結合材とcBN粉末
が焼結中に反応して硼化チタンを生成する。
体中のcBNの含有量、粒度と結合材の組成などが大き
く影響する。本発明は、上記の最適な組み合わせを見い
だし、かつ、結合材とcBNの粒度の組み合わせによ
り、耐摩耗性を改善することが可能となった。
30〜55体積%であり、この範囲を下回ると、相対的
に結合材の含有率が多くなり、焼結体の強度及び硬度が
低下し、機械的摩耗の進展が早くなったり、刃先に欠損
を生じたりする。cBN含有率が上記の範囲を上回る
と、耐摩耗性を向上させる結合材の量が減少し、耐摩耗
性が低下する。
重量%のAlを含み、この範囲を下回ると、結合材とc
BNの反応が不十分となり、結合材によるcBNの保持
力が弱くなって欠損を生ずる。また、この範囲を上回る
と、焼結後に生ずる生成物AlB2 などが多くなり、耐
摩耗性に優れたTiCx 、(Ti、M)Cx 、Ti
Ny 、(Ti、M)Ny などの化合物の量が相対的に減
少するので、十分な耐摩耗性が得られない。
なる化合物を第1群、TiNy 、(Ti、M)Ny から
なる化合物(但し、MはTiを除く周期律表IVa、V
a、VIa族の遷移金属であり、0.6≦x≦0.95、
0.45≦y≦0.95)を第2群としたとき、第1群
と第2群の比率が容積比で98:2〜75:25であ
る。この範囲を上回ると、耐熱性、耐摩耗性に優れたチ
タン炭化物が増加するが、相対的にcBNと強固に結合
する窒化チタンの量が減少するので、靱性が低下する。
また、この範囲を下回ると、例えば耐熱性が要求される
高速切削等に用いるときに、耐熱性に劣る窒化チタンの
量が増加し、耐摩耗性が低下する。x,y値は、0.6
≦x≦0.95、0.45≦y≦0.95であり、xが
0.6未満、yが0.45未満では、遊離Tiの量が増
加し、これが焼結後に硼化チタン等の量が増加し、耐摩
耗性が不足する。xとyが0.95を上回ると、結合材
とcBNの結合強度が低下して欠損を生ずる。なお、上
記焼結体中には、Al2 O3 や不可避的不純物として鉄
族金属を含んでいてもよい。
あり、1μm未満では耐摩耗性が低下し、4μmを超え
るとcBN粒子が破砕され、耐欠損性が低下する。ま
た、上記の第1群の結合材の平均粒子径は1〜3μmで
あり、1μm未満では耐熱性が低下し、3μmを超える
とcBN粒子が破砕され、耐欠損性が低下する。
合材と、平均粒子径2.5μmのcBN粉末を、体積比
で50:50になるように配合し、超硬合金ポットとボ
ールを用いて均一混合して原料粉末を得た。次に、Mo
製容器に超硬合金の円板を入れた後、上記原料粉末を充
填し、この容器を超高圧、高温装置に入れて圧力45k
b、温度1400℃で20分間焼結した。
cBNや結合材の他に窒化アルミ、硼化チタン、硼化ア
ルミと思われるピークが観察された。次に、この焼結体
を用いて切削工具用チップを作製した。そして、このチ
ップを用いて、浸炭焼き入れしたクロムモリブデン鋼を
切削した。切削条件は切削速度が200m/minで、
送りが0.1mm/rev.で、切込みが0.2mmと
し、湿式で行った。切削は30分間行い、表1に示す刃
先の摩耗が得られた。
るcBN粉末と、平均粒子径1.5μmで5重量%のA
lを含み、TiC0.7 粉末とTiN0.8 が容積比で8
0:20になるように配合した結合材粉末を準備した。
表2に示すcBN含有率となるように、cBNと上記結
合材粉末を配合し、超硬合金ポットとボールを用いて均
一混合して原料粉末を得た。次に、Mo製容器に超硬合
金の円板を入れた後、上記原料粉末を充填し、この容器
を超高圧、高温装置に入れて圧力45kb、温度140
0℃で25分間焼結した。
cBNや結合材の他に窒化アルミ、硼化チタン、硼化ア
ルミと思われるピークが観察された。次に、この焼結体
を用いて切削工具用チップを作製した。このチップを用
いて、熱処理された軸受け鋼を切削した。この軸受け鋼
の硬度はHRCで62であった。切削条件は切削速度が
180m/minで、送りが0.1mm/rev.で、
切込みが0.15mmとし、乾式で行った。切削は25
分間行い、表2に示す刃先の摩耗が得られた。
より、耐摩耗性に優れた工具用高硬度焼結体の提供を可
能にした。
Claims (2)
- 【請求項1】 立方晶窒化硼素30〜55体積%と残部
結合材を混合し、超高圧焼結して得られた工具用高硬度
焼結体であって、前記結合材が、2〜10重量%のAl
を含み、TiCx 、(Ti、M)Cx からなる化合物を
第1群、TiNy 、(Ti、M)Ny からなる化合物
(但し、MはTiを除く周期律表IVa、Va、VIa族の
遷移金属であり、0.6≦x≦0.95、0.45≦y
≦0.95)を第2群としたとき、第1群と第2群の合
計が90〜98重量%であり、第1群と第2群の比率が
容積比で98:2〜75:25であり、立方晶窒化硼素
の平均粒子径が1〜4μmで、第1群の結合材平均粒子
径が1〜3μmで、立方晶窒化硼素粒子を結合相を介し
て相互に接合されている工具用高硬度焼結体。 - 【請求項2】 前記AlはAl化合物の状態で結合材中
に含まれている請求項1記載の工具用高硬度焼結体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07178993A JP3284655B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 工具用高硬度焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07178993A JP3284655B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 工具用高硬度焼結体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06279912A JPH06279912A (ja) | 1994-10-04 |
JP3284655B2 true JP3284655B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=13470699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07178993A Expired - Lifetime JP3284655B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 工具用高硬度焼結体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3284655B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10114575A (ja) * | 1996-10-04 | 1998-05-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 工具用高硬度焼結体 |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP07178993A patent/JP3284655B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06279912A (ja) | 1994-10-04 |
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