JPS583903A - 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 - Google Patents

切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料

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JPS583903A
JPS583903A JP56100980A JP10098081A JPS583903A JP S583903 A JPS583903 A JP S583903A JP 56100980 A JP56100980 A JP 56100980A JP 10098081 A JP10098081 A JP 10098081A JP S583903 A JPS583903 A JP S583903A
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Kazuo Yamamoto
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Kisho Miwa
三輪 紀章
Toshimoto Ishimatsu
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、きわめてすぐれた靭性と耐摩耗性を有し、
特にこれらの特性が要求されるダイス鋼や高速度鋼など
の高硬度鋼のフライス切削に切削工具として使用するの
に適した立方晶窒化硼素(以下CBNで略記する)基超
高圧焼結材料に関するものである。
一般に、ダイス鋼や高速度鋼などの高硬度鋼は、熱処理
状態では、多くの場合HRC: 50以上の高硬度をも
つため、これを切削加工することはきわめて困難である
ことから、CB Nを主成分とした砥石を用いた研削加
工が主流を占めている。
しかし、近年、加工時間の短縮化の要求から、一部で上
記高硬度鋼の研削加工を切削加工に切換える試みがなさ
れ、これにCB N基超高圧焼結材料を切削工具として
使用することが提案されているが、これらのCBN基超
基原高圧焼結材料ずれも靭性と耐摩耗性の両特性を具備
したものでは々いため、例えば耐摩耗性のよいものは欠
は易く、一方靭件のよいものは摩耗が激しいなど広く実
用に供し得るものではなく、旋盤による仕上げ加工のよ
うな刃先にかかる負荷が小さい領域で、ごく一部使用さ
れているにすぎない。したがって、旋盤加工の場合とは
刃先に加わる負荷状況が大きく異なり、かつ熱衝撃や機
械的衝撃が加わシ易い苛酷な切削条件を強いられるフラ
イス加工に上記のCBN基超基原高圧焼結材料削工具と
して使用することは考えも及ばないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、すぐれ
た靭性と耐摩耗性を有し、特にこれらの両特性が要求さ
れる高硬度鋼のフライス加工に切削工具として使用する
のに適したCBN基超基原高圧焼結材料べく研究を行な
った結果、炭化チタン(以下TiCで示す)および炭窒
化チタン(以下Tj CNで示す)のうちの1種または
2種:1〜20%、 CoAQ、 Ni、Ae+ およ
び(Co、 Ni ) AMのうちの1種または2種以
上からなる体心立方晶金属間化合物:1〜20褒を含有
し、さらに必要に応じてCOおよびNiのうちの1種ま
たは2種:1〜1゜饅を含有し、残り(ただし75〜9
7%)がCBNと不可避不純物からなる組成(以上重量
%)を有するC B N基超高圧焼結材料は、すぐれた
靭性と耐摩耗性を具備し、高硬度鋼のフライス加工は勿
論のこと、旋削加工におけるタ1周加工、中ぐシ加工、
高い切込みでの粗旋削、溝切り、さらに断続切削などの
巾広い切削加工に切削工具として使用した場合にすぐれ
た切削性能を発揮するという知見を得たのである。
この発明は上記知見にもとづいてなされたものであって
、以下に成分組成を上記の通シに限定した理由を説明す
る。
(a、)  T ICおよびT1CN これらの成分には材料の耐摩耗性および耐熱性を向上さ
せ、しかも切削工具として使用した場合クレータ摩耗を
低減させる均等的作用があるが、その含有量が1%未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方20%を越
えて含有させると材料が脆化するようになり、例えば硬
さHRC: 60を有するダイス鋼を微少切込みで仕上
げ加工する場合にも切削工具に欠けが生じ易くなること
がらその含有量を1〜20%と定めた。なお、この場合
、T1CNとしては、C/N原子比が0.310.’7
以上であるのが望ましく、これはC/N比が0.310
.7未満ではCに対するNの量が多すぎ、この結果焼結
性が悪くなって材料中にマイクロポアが残留し易くなる
ほか、硬さおよび靭性が低下し、かつ切削工具として使
用した場合、耐逃げ面摩耗性および耐欠損性が劣化する
ようになるという理由によるものである。
 5− (b)  体心立方晶金属間化合物 CoAe、 N1AJ および(Co、N1)Aeの体
心立方晶金属間化合物には、焼結性および耐摩耗性を向
上させ、かつ切削工具として使用した場合には逃げ面摩
耗を減少させる作用があるが、その含有量が1%未満で
は前記作用に所望の効果を得ることができないばかりで
なく、耐欠損性も劣ったものになり、一方20%を越え
て含有させると、クレータ摩耗が生じ易く、その結果刃
先の欠けが生じ易くなることから、その含有量を1〜2
0%と定めた。
(C)CBN CBNは、きわめてすぐれた耐摩耗性および耐欠損性を
確保するには不可欠の成分であるが、その含有量が75
チ未満では所望の特性を得ることができず、一方9’i
’%を越えた含有になると、焼結性が著しく劣化し、C
BN粒子が脱落し易くなり、結果的に耐摩耗性の著しい
劣化を招くようになることから、その含有量を′75〜
9’i’%と定めた。
 6 − (a)  CoおよびNi これらの成分には、材料の製造に際し、焼結性を改善す
る均等的作用があるので、特にすぐれた焼結性が要求さ
れる場合に必要に応じて含有されるが、その含有量が1
%未満では所望の焼結性改善効果が現われず、一方10
%を越えて含有させると、材料の硬さが低下し、切削工
具としての使用に際して、クレータ摩耗および逃げ面摩
耗が共に増大するようになることから、その含有量を1
〜10%と定めた。
々お、この発明の超高圧焼結材料は、まず、原料粉末と
して、CBN粉末、 CoAA粉末I NiAl!粉末
(Co、 Ni ) AQ粉末、 TiC粉末、および
T1CN粉末。
さらに必要に応じてCo粉末およびN1粉末を用意し、
特にCoAA粉末、NiA1!粉末、および(Co、 
Ni ) AA粉末に関しては、これに代ってCo粉末
、 Ni粉末、およびAU粉末を使用すると、これら成
分が材料中に偏析し易く々シ、耐摩耗性および耐欠損性
を劣化させるようになるので好ましく々く、必ず上記の
体心立方晶金属間化合物粉末の型で使用する必要がちり
、ついで、これら原料粉末を所定組成に配合し、ボール
ミルで混合し、約2 ton/cI!  の圧力で圧粉
体に成形し、引続いて、との圧粉体を単独、あるいは高
靭性および高剛性を有する超硬合金やサーメットなどの
圧粉体または焼結体と重ね合せた複合状態で、超高圧容
器内で、圧カニ40〜70 tan/cI!r温度:1
200〜1500℃、保持時間:10〜aommの条件
で超高圧焼結することによって製造されるものである。
つぎに、この発明の超高圧焼結材料を実施例によシ比較
例と対比し々から説明する。
実施例 原料粉末として、平均粒径3μmのCBN粉末。
四1μmのTjCo、71”J(1,3粉末、同1μm
のTiC粉末。
同0.77zmのCoAe粉末、同0.’7pmのNi
 AU粉末。
同0.’7pmの(Nj 、 Co ) AQ粉末、同
1μmのN1粉末、および同1μmのCo粉末を用意し
、これら原料粉末をそれぞれ第1表に示される配合組成
に配合し、ボールミルで混合した後、2 ton/ff
lの圧力で直径10m71φ×厚さO,’7i7zの寸
法をもった板−10− 状圧粉体を成形し、ついでこの圧粉体を、CO粉末:1
2%、wC粉末:残りからなる配合組成をもった同寸法
の圧粉体と重ね合せた状態で、超高圧容器内にそう人し
、圧カニ 50 ton/ffl 、温度:1300℃
、保持時間:15分の条件で超高圧焼結することによっ
て実質的に配合組成と同一の成分組成をもった本発明超
高圧焼結材料1〜26および比較超高圧焼結材料1〜6
をそれぞれ製造した。
なお、比較超高圧焼結材料1〜6は、いずれも構成成分
のうちのいずれかの成分の含有量(第1表に※印を付し
て表示)がこの発明の範囲から外れた組成をもつもので
ある。
つぎに、この結果得られた本発明超高圧焼結材料1〜2
6および比較超高圧焼結材料1〜6を、それぞれ切削チ
ップ形状に切断後、超硬合金製ホルダにろう付けし、研
磨仕上げした後、被削材:ダイス鋼(SKD−11,硬
さHRC:  53)、カッタ径:1601g、チップ
形状: SNP 432.切削速度: 200 m1m
1n 、切込み:o、51g、−刀当9の11− 送、り:0.2mm+ 切削中:100mmの条件での
高硬度鋼フライス切削試験、並びに、被削材:ダイス鋼
(SKD−11、硬さHRC: 60 ) 、切込み:
085rum、送り:0.1g、切削速度: 60 m
1mm 、切削油;なしの条件での高硬度鋼旋削試験を
行ない、前者のフライス切削試験では逃げ面摩耗がO,
3@。
に至るまでの切削時間、また後者の旋削試験では逃げ面
摩耗が0.2i7zに至るまでの切削時間をそれぞれ測
定した。この測定結果を第1表に合せて示した。
第1表に示される結果から、本発明超高圧焼結材料1〜
26は、いずれもきわめて長い切削寿命を示すのに対し
て、比較超高圧焼結材料1〜6に見られるように、構成
成分のうちのいずれかの成分でも、その含有量がこの発
明の範囲から外れると、切削寿命の短かいものとなるこ
とが明らかである。
上述のように、この発明のCBN基超高圧焼結材料は、
きわめてすぐれた靭性および耐摩耗性を有するので、特
にこれらの特性が要求される硬さ12− HRC:50以上を有する高硬度鋼のフライス切削に切
削工具として使用した場合にすぐれた切削性能を発揮す
るばかりでなく、これら高硬度鋼の旋盤加工や焼入れ構
造用鋼の切削加工、さらにはNi基およびCo基スーパ
アロイの切削加工に使用してもすぐれた切削性能を発揮
するのである。
出願人  三菱金属株式会社 代理人  富  1) 和  夫 13− 21−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  炭化チタンおよび炭窒化チタンのうちの1種
    または2種:1〜20%、 CoAQ、 Nj/V 、および(Co、 Ni ) 
    AAのうちの1種または2種以上からなる体心立方晶金
    属間化合物:1〜20%、 立方晶窒化硼素および不可避不純物=75〜97%、 からなる組成(以上重量係)を有することを特徴とする
    切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料。
  2. (2)  炭化チタンおよび炭窒化チタンのうちの1種
    または2種=1〜20チ、 CoAQ、 N1AQ+ および(Co 、 N1) 
    At!のうちの1種または2種以上からなる体心立方晶
    金属間化合物:1〜20チ、 CoおよびN1のうちの1種または2種:1〜10裂、 立方晶窒化硼素および不可避不純物ニア5〜97%、 からなる組成(以上重量係)を有することを特徴とする
    切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料。
JP56100980A 1981-06-29 1981-06-29 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 Expired JPS601390B2 (ja)

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