JPS59195582A - Carbonitride ceramics for cutting tool and manufacture - Google Patents

Carbonitride ceramics for cutting tool and manufacture

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JPS59195582A
JPS59195582A JP58068375A JP6837583A JPS59195582A JP S59195582 A JPS59195582 A JP S59195582A JP 58068375 A JP58068375 A JP 58068375A JP 6837583 A JP6837583 A JP 6837583A JP S59195582 A JPS59195582 A JP S59195582A
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solid solution
phase
composite carbonitride
carbonitride
ceramics
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直久 伊藤
賢一 西垣
安在 克章
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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9切削加工が要望される傾向にあるが、
例えば炭什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 demand 9-cut processing 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 and cannot be used under harsh conditions such as high-speed cutting. does not show 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
アルミニウムを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。
Therefore, attempts have been made to use ceramic sintered materials mainly made of aluminum oxide, which have high hardness, that is, sufficient wear resistance, in the above fields, but these oxide ceramics, on the other hand, have poor toughness. Because it is a thing, its uses are limited.

れてしまうものである。It is something that will be lost.

また、最近、切削工具用材料として、窒化けい素基セラ
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
、複雑な形状の焼結材料は製造不可能であり、かつ生産
性の低いものとなる。
Furthermore, recently, silicon nitride-based ceramic sintered materials have attracted attention as materials for cutting tools. 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 shape, and productivity is low.

さらに、窒化けい素よりも焼結性が高く、かつ耐熱衝撃
性および耐酸化性などにもすぐれた、β−Si3N4格
子の81の一部をMで、Nの一部をOで置換した化合物
、すなわち組成式: 5i6−z/V!zozNB−z (ただし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Sl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。
Furthermore, it is a compound in which part of 81 in the β-Si3N4 lattice is replaced with M and part of N with O, which has higher sinterability than silicon nitride and also has excellent thermal shock resistance and oxidation resistance. , that is, the composition formula: 5i6-z/V! zozNB-z (however, O<Z≦4
.. 3) Attempts have been made to use a sialon-based ceramic sintered material containing β-sialon as the main component as a cutting tool; However, due to the high reactivity between the constituent Sl and Fe in the workpiece material, flank wear and rake wear on the cutting edge develop significantly, making it difficult to achieve satisfactory wear resistance (cutting life). The current situation is that it is not shown.

しかして、本発明者等は、上述のような観点から、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、■ T1とWの複合炭窒化物固溶体(以
下、(Tl。
Therefore, from the above-mentioned viewpoint, the present inventors have developed a steel that has both high strength and high toughness under normal sintering conditions without using the hot press method etc., and that particularly requires these characteristics. 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 cast iron, etc., we found that ■ A composite carbonitride solid solution of T1 and W (hereinafter referred to as (Tl)) was developed.

W)ON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、T1と、Wの複合炭窒化物
固溶体(以下、(Ml、 Ti、 W ) ON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、 ■ T1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(以下、(Tl 、 M2 
+V/ ) ONで示す、したがってMgはCrおよび
MOのう。
W) ON) powder, ■ Composite carbonitride solid solution of one or more of Zr, Hf, V, Nb, and Ta, T1, and W (hereinafter referred to as (Ml, Ti, W) (denoted by ON, therefore Ml represents one or more of Zr, Hf, V, Nb, and Ta) powder, ■ T1, one or two of Cr and MO, and W. Composite carbonitride solid solution (hereinafter referred to as (Tl, M2
+V/ ) ON, therefore Mg is Cr and MO.

ちの1種捷たけ2種を示す)粉末、 ■ M、と、T1と、Mgと、Wの複合炭窒化物固溶体
(以下、(Ml、 Ti、 Mg 、 W ) ONで
示す)粉末、以上■〜■のうちのいずれか1種に、Mg
およびCaの酸化物(以下、MgOおよびCaOで示す
)の粉末のうちの1種または2種を0.5〜10重量係
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、1800〜2500℃の範囲内の温度
で焼結すると、焼結時に、前記酸化物粉末の大半が分解
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
するようになり、この析出Wによって焼結か著しく促進
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重量係
(以下饅は重量%を示す)の前記酸化物が前記複合炭窒
化物固溶体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つたものにな9、さらにこ
の結果のセラミックスにおいては、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。
(1 type 1 and 2 types) powder, ■ Composite carbonitride solid solution of M, T1, Mg, and W (hereinafter referred to as (Ml, Ti, Mg, W) ON) powder, and above ■ Mg in any one of ~■
A non-oxidizing powder compact is prepared by molding a mixed powder of 0.5 to 10% by weight of one or two of powders of oxides of Ca and Ca (hereinafter referred to as MgO and CaO). When sintered in an atmosphere at a temperature in the range of 1800 to 2500°C, most of the oxide powder is decomposed during sintering, and the resulting decomposition product 02 and the carbon in the composite carbonitride solid solution powder are reacts, the carbon in the composite carbonitride solid solution decreases, and at the same time, active W begins to precipitate, and this precipitated W significantly accelerates sintering, and as described above. Most of the oxide decomposes and reacts during sintering, but the remaining oxides of 0, 01 to 1 weight percentage (hereinafter referred to as weight percent) suppress grain growth of the composite carbonitride solid solution. As a result, the resulting ceramic is dense and has high strength9.Furthermore, in the resulting ceramic, the composite carbonitride solid solution consists of a phase rich in T1 and N, and a phase rich in W and C.

■ M、と、T1と、Nに富む相と、WとCに富む相。■ A phase rich in M, T1, and N, and a phase rich in W and C.

■ T1とNに富む相と、Mgと、Wと、Cに富む相。■ A phase rich in T1 and N, and a phase rich in Mg, W, and C.

■ Mlと、T1と、Nに富む相と、Mgと、Wと、C
に富む相。
■ Ml, T1, N-rich phase, Mg, W, C
A phase rich in

以上の〜■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々るという知見を得たのであ
る。
Since it has one of the two-phase structures described in ~■ above, we have obtained the knowledge that it has high hardness and high toughness, that is, excellent wear resistance and high transverse rupture strength. be.

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CaOのうちの1種または2種
This invention was made based on the above findings, and includes: (1) one or two of MgO and CaO;

0.01〜1袈を含有し、 残pが(Ti、W)C!N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、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 0.01 to 1 kesa, and the remaining p is (Ti, W)C! A carbonitride-based ceramic for cutting tools having a composition consisting of N and inevitable impurities, and in which the (Ti, W)ON has 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%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(Ml、Ti、
W)CNが、Ml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%, the remainder having a composition consisting of (Ml, Ti, W)ON and unavoidable impurities, and the above (Ml, Ti,
W) A carbonitride-based ceramic for cutting tools in which CN has a two-phase structure including a phase rich in Ml, T1, and N, and a phase rich in W and C.

(3)  MgOおよびCaOのうちの1種または2種
二001〜1%を含有し、 残りが(Ti、 ’M2. 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(Ti、Mg
、W)ONが、TiとNに富む相と、Mgと、Wと、C
に富む相の2相構造組織をもつ切細工具用炭窒化物系セ
ラミックス。
(3) Contains 2001 to 1% of one or two of MgO and CaO, with the remainder consisting of (Ti, 'M2.W)CN and inevitable impurities;
, W) ON is a Ti- and N-rich phase, Mg, W, C
Carbonitride-based ceramics for cutting tools that have a two-phase structure with a phase rich in .

(4)  MgOおよびCaOのうちの1種または2種
:0.01〜1係全含有し、 残りが(Ml、 Ti、 Mg、 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(Ml
、’l”i。
(4) Contains one or two of MgO and CaO: 0.01 to 1%, with the remainder consisting of (Ml, Ti, Mg, W)ON and unavoidable impurities;
,'l”i.

Mg、 W ) ONが、Mlと、Tiと、企Iに富む
相と、Mg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比ラミックス。
Mg, W) ON is a carbonitride-based specific ramix for cutting tools having a two-phase structure: a phase rich in Ml, Ti, and I, and a phase rich in Mg, W, and C.

(5)■ (Ti、W)CN粉末、 ■ (M、、 Ti、  W ) CN粉末、■ (T
i、 Mg、 W ) ON粉末、■ (Ml、 Ti
、 Mg、  W ) CN粉末、以上■〜■のうちの
いずれかの粉末に、MgO粉末およびCaO粉末のうち
の1種または2種ヲ0.5〜10%配合してなる混合粉
末よりプレス成形した圧粉体を、非酸化性雰囲気中、1
800〜2500℃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。
(5) ■ (Ti, W) CN powder, ■ (M, Ti, W) CN powder, ■ (T
i, Mg, W) ON powder, ■ (Ml, Ti
, Mg, W) CN powder, press molding from a mixed powder obtained by blending 0.5 to 10% of one or two of MgO powder and CaO powder to any of the powders from ■ to ■ above. The green compact was heated in a non-oxidizing atmosphere for 1
A method for producing carbonitride ceramics for cutting tools, the main process of which is sintering at a temperature within the range of 800 to 2,500°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OaOの配合量および含有量、並び
に焼結温度を上記の通りに限定した理由を説明する。
Next, the reason why the blending amount and content of MgO and OaO and the sintering temperature are limited as described above in the ceramics and the manufacturing method thereof of the present invention 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。
(a) Blending amount and content of MgO and CaO Most of these components are decomposed during sintering as described above, react with the composite carbonitride solid solution, and sinter.

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の粒成長を抑制し、もっ
てセラミックスを緻密化し、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
が伊られないばかりでなく、セラミックス中に残存する
量が0.01係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%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
.5〜10%、含有量を0.01〜1%と定めた。
It promotes coagulation, and a small amount of it remains in the ceramics and suppresses the grain growth of the composite carbonitride solid solution phase, thereby densifying and strengthening the ceramics. If the amount is less than 5%, not only will the desired sinterability improvement effect not be obtained, but the amount remaining in the ceramic will be less than 0.01%, making it impossible to obtain the desired grain growth suppressing effect. If the content exceeds 10%, the residual amount in the ceramic will exceed 1%, and a large number of cavities will occur in the ceramic, resulting in a significant deterioration of toughness and fracture resistance. Addition amount to 0
.. The content was determined to be 5 to 10% and 0.01 to 1%.

(1))  焼結温度 その温度が1800℃未満では、%gO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ることから、巣が発
生しやすくなり、この結果セラミックスの靭性および耐
欠損性は低下するようになシ、一方、その温度が250
0℃を越えると、複合炭窒化物固溶体が粒成長してセラ
ミックスの靭性および耐欠損性が低下するようになるこ
とから、その温度’11800〜2500℃と定めた。
(1)) Sintering temperature If the temperature is less than 1800°C, the decomposition of %gO and OaO will not be sufficient, and therefore no improvement in sinterability can be expected. As the temperature increases to 250°C, cavities are likely to occur, and as a result, the toughness and fracture resistance of the ceramic decrease.
If the temperature exceeds 0°C, grain growth of the composite carbonitride solid solution will occur and the toughness and fracture resistance of the ceramic will decrease, so the temperature was set at 11,800 to 2,500°C.

なお、この発明の複合炭窒化物固溶体、すなわち(M、
、 Ti、 w) cN、 (T1. M2. W) 
ON、および(Ml、 Ti、 M2. W ) ON
に関して、Mlは(T1゜W ) CNにおけるT1の
一部を10〜40原子チ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M、がZrおよびHf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
9、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M2は同じ((Ti
、w)aNにおけるWの一部を10〜30原子−の範囲
内で置換した形で含有してもよい。
Note that the composite carbonitride solid solution of this invention, that is, (M,
, Ti, w) cN, (T1.M2.W)
ON, and (Ml, Ti, M2.W) ON
Regarding (T1゜W), it is desirable that Ml be contained in the form of substituting a part of T1 in CN within the range of 10 to 40 atoms, and in this case, if M is Zr and Hf, the durability of the ceramic is If Ml is V, Nb, and Ta, the toughness and fracture resistance will be further improved, and if M2 is the same ((Ti
, w) aN may contain part of W in a substituted form within the range of 10 to 30 atoms.

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末、平均粒径
:0.4μmのMgO粉末、および同0.5μmのOa
O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、15 Kg / mAの圧力に
て圧粉体にプレス成形し、ついでと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本発明セ
ラミックス1〜26および比較セラミックス1〜5をそ
れぞれ製造した。
Examples of raw material powders include various composite carbonitride solid solution powders each having the composition formula shown in Table 1 (numbers in parentheses indicate atomic ratio) and each having an average particle size of 1 μm; average particle size: 0.4 μm MgO powder and 0.5 μm Oa
O powder was prepared, 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 pressed into a green compact at a pressure of 15 Kg/mA. Ceramics 1 to 26 of the present invention and comparative ceramics 1 to 5 were produced by molding and then sintering the green compacts under the same conditions shown in Table 1.

なお、比較セラミックス1〜26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たものである。
In addition, Comparative Ceramics 1 to 26 all have conditions in which either the compounding composition (final component composition) or the sintering temperature (those marked with * in Table 1) are outside the scope of this invention. It was manufactured by.

ついで、この結果得られた本発明セラミックス1〜26
および比較セラミックス1〜5について、MgOとCa
Oの含有量を測定すると共に、耐摩耗性全評価する目的
でビッカース硬さを、また靭性を。
Next, the resulting ceramics of the present invention 1 to 26
And for comparative ceramics 1 to 5, MgO and Ca
In addition to measuring the O content, we also measured Vickers hardness and toughness for the purpose of fully evaluating wear resistance.

評価する目的で抗折力全測定し、さらにA S T l
vl規格に則したボア発生訣態を観察した。これらの結
果を第1表に合せて示した。
For the purpose of evaluation, the total transverse rupture strength was measured, and A S T l
The conditions of bore generation in accordance with the VL standard were observed. These results are also shown in Table 1.

第1表に示される結果から、本発明セラミックス1〜2
6は、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1〜5
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を外れると、硬
さおよび靭性の劣ったものになり、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2は、本発明セラミックス1〜26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1,3,4.および5ば、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 1, it can be seen that ceramics 1 to 2 of the present invention
Comparative ceramics 1 to 5 all have high hardness and high toughness as well as a dense structure.
As seen in the above, if either the blending composition (component composition) or the sintering temperature falls outside the scope of this invention, the hardness and toughness will be poor, and moreover, the occurrence of bores will occur frequently. is clear. Note that Comparative Ceramic 2 had a composite carbonitride solid solution having a two-phase structure like Ceramics 1 to 26 of the present invention, but Comparative Ceramic 1, 3, 4. In both cases, the composite carbonitride solid solution had a one-phase structure.

捷だ、上記本発明セラミックス1〜26および比較セラ
ミックス1〜5について、 チップ形状:5NP432(ホーニング 0.2X25
° )、被剛材 SNCM−8(硬さ: HB220 
)の丸棒、切削速度、紮50 ?7Z / mm。
For the above-mentioned ceramics 1 to 26 of the present invention and comparative ceramics 1 to 5, chip shape: 5NP432 (honed 0.2X25
), rigid material SNCM-8 (hardness: HB220
) round bar, cutting speed, 50? 7Z/mm.

送り: 0.2 mm / rev、、切込み:1.5
wn。
Feed: 0.2 mm/rev, Depth of cut: 1.5
wn.

切削時間、10mm、 の条件での鋼連続高速切削試験、およびチップ形状:5
NP432(ホーニング:0.lX25°)、被剛材 
p c 25 ’(硬さ:HB140)の角材、切削速
度: 500 m /mUI。
Continuous high-speed steel cutting test under the conditions of cutting time, 10 mm, and chip shape: 5
NP432 (honing: 0.1X25°), rigid material
PC 25' (hardness: HB140) square material, cutting speed: 500 m/mUI.

送’):0.2rnm/刃、 切込み2爺、 切削時間:10m1i、 の条件での鋳鉄高速フライス切削試験を行ない、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
耗幅を測定し、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1表に示した。また、第1
表には、比較の目的で市販のAlI303− Ti C
セラミックスおよ第1表に示される結果から、本発明セ
ラミックス1〜26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1〜5おヨヒ
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。
A cast iron high-speed milling test was conducted under the following conditions: feed rate: 0.2rnm/tooth, depth of cut: 2mm, cutting time: 10m1i.In the former cutting test, flank wear of the cutting edge was measured for the purpose of evaluating wear resistance. The width was measured, and in the latter cutting test, 10 cutting edges were tested for the purpose of evaluating toughness and fracture resistance, and the number of fractured cutting edges (number of chipped cutting edges/number of tested cutting edges) was checked. . These results are shown in Table 1. Also, the first
The table includes commercially available AlI303-TiC for comparison purposes.
From the results shown in Ceramics and Table 1, Ceramics 1 to 26 of the present invention have high hardness and toughness, so they are superior to Comparative Ceramics 1 to 5, which are inferior in hardness and toughness, and especially compared to commercially available ceramics, which are inferior in toughness. It is clear that the material exhibits extremely excellent wear resistance and chipping resistance.

上述のように、この発明の方法によれば、高硬度iよび
高靭性を有し、かつ緻密な炭窒化物系セラミックスをホ
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
合には著しく長期(こ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, dense carbonitride ceramics having high hardness and high toughness can be produced without using methods such as hot pressing, and as a result, When carbonitride ceramics are used as cutting tools for high-speed cutting of steel, cast iron, etc., industrially useful effects such as excellent cutting performance can be obtained over an extremely long period of time.

出願人 三菱金属株式会社 代理人 富 1)和 夫 外1名Applicant: Mitsubishi Metals Corporation Agent Tomi 1) Kazuo and 1 other person

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  MgおよびCaの酸化物のうちの1種または
2種:o、o1〜1重量%を含有し、 残りが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) Contains 1 to 1% by weight of one or two of the oxides of Mg and Ca: O, O, and the remainder consists of Ti, a composite carbonitride solid solution of W, and unavoidable impurities. A carbonitride-based ceramic for a cutting tool, wherein the composite carbonitride solid solution has a two-phase structure including a phase rich in T1 and N and a phase rich in W and C.
(2) 、MgおよびCaの酸化物のうちの1種または
2種:0.01〜1重量%を含有し、 残りが、Zr、 Hf、 V、Nb、およびTaのうち
の1種または2種以1と、T1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 、 
N’b。 およびTaのうちの1種または2種以上と、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) Contains 0.01 to 1% by weight of one or two of the oxides of Mg and Ca, and the remainder is one or two of the oxides of Zr, Hf, V, Nb, and Ta. It has a composition consisting of a composite carbonitride solid solution of species 1, T1, and W and unavoidable impurities,
The composite carbonitride solid solution contains Zr, Hf, V,
N'b. and one or more of Ta, Ti, 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.
(3)  、MgおよびOaの酸化物のうちの1種また
は2種:0.01〜1重量%を含有し、 残9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、T
1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。
(3) Contains 0.01 to 1% by weight of one or two of the oxides of Mg and Oa, and the remaining 9 contains T1, one or two of Or and MO, and W The composite carbonitride solid solution has a composition consisting of T
A carbonitride-based ceramic for a cutting tool, characterized by having a two-phase structure consisting of a phase rich in 1 and N, a phase rich in one or two of Or and MO, W, and C.
(4)  MgおよびCaの酸化物のうちの1種または
2種:0.01〜1重量%を含有し、 残9が、Zr、 ’Hf、  V 、 Nb、およびT
a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 、 N
b、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IAO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) Contains one or two of Mg and Ca oxides: 0.01 to 1% by weight, and the remainder is Zr, 'Hf, V, Nb, and T.
a, one or more of Ti, one or two of Cr and MO, and a composite carbonitride solid solution of W and unavoidable impurities, and the composite carbonitride The solid solution is Zr, Hf, V, N
b, and one or more of Ta, T1, a N-rich phase, one or two of Or and IAO, W, and a C-rich phase. Carbonitride-based ceramics for cutting tools that are characterized by:
(5)■ T1とWの複合炭窒化物固溶体粉末、■ Z
r’、 Hf、  V、 Nb、およびTaのうちの1
種または2種以上と、T1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種捷たけ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、T1と、CrおよびMoのう
ちの1種まだは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Oaの酸化物粉末のうちの1種または2
種を05〜10重量饅配合してなる混合粉末よりプレス
成形した圧粉体を、非酸化性雰囲気中、1800〜25
00℃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 T1 and W, ■ Z
one of r', Hf, V, Nb, and Ta
A composite carbonitride solid solution powder of a species or two or more species, T1, and W, ■ A composite carbonitride solid solution powder of T1, one or more of Or and MO, and W, ■ Zr, Hf , a composite carbonitride solid solution powder of one or more of V, Nb, and Ta, T1, one or two of Cr and Mo, and W;
The composite carbonitride solid solution powder of any of the above ■ to ■ is combined with one or two of the oxide powders of Mg and Oa.
A green compact press-molded from a mixed powder containing 0.5 to 10% of seeds by weight is heated to 1800 to 25% by weight in a non-oxidizing atmosphere.
A method for producing carbonitride ceramics for cutting tools, characterized by sintering at a temperature within the range of 00°C.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6383241A (en) * 1986-09-27 1988-04-13 Hitachi Metals Ltd Tool cermet and its production

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