JPS601390B2 - 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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JPS601390B2
JPS601390B2 JP56100980A JP10098081A JPS601390B2 JP S601390 B2 JPS601390 B2 JP S601390B2 JP 56100980 A JP56100980 A JP 56100980A JP 10098081 A JP10098081 A JP 10098081A JP S601390 B2 JPS601390 B2 JP S601390B2
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cutting
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cubic boron
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文洋 植田
薫 川田
和男 山本
紀章 三輪
利基 石松
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Mitsubishi Metal Corp
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C26/00Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/06Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、きわめてすぐれた鞠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
に通した立方晶窒化側素(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、CBN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CBN基超高圧暁溝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基超高
圧焼綾材料のいずれも靭‘性と耐摩耗性の両特性を具備
したものではないため、例えば耐摩耗性のよいものは欠
け易く、一方鋤性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
械的衝撃が加わり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基超高圧焼結材料を切削工具と
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
鞠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
に通したCBN基超橋圧焼結材料を得べく研究を行なっ
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TICNで示す)のうちの1種または2種
:1〜20%、COAl、NiA1、および(Co、N
i)N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%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:1〜10%
を含有し、残り(ただし75〜97%)がCBNと不可
避不純物からなる組成(以上重量%)を有するCBN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
る外周加工、中ぐり加工〜高い切込みでの粗旋削、薄切
り、さらに断続切削などの中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適切こ限定した理由を説明す
る。
‘a)TICおよびT℃N 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腕化するようになり、例えば硬
さHRC:60を有するダイス鋼を徴少切込みで仕上げ
加工する場合にも切削工具に欠けが生じ易くなることか
ら、その含有量を1〜20%と定めた。
なお、この場合、T℃Nとしては、C/N原子比が0.
3/0.7以上であるのが望ましく、これはC/N比が
0.3/0.7未満ではCに対するNの量が多すぎ、こ
の結果焼絹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
具として便用した場合、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。{
d 体心立方晶金属間化合物 Con、NiN、および(Co、Ni)AIの体心立方
晶金属間化合物には、齢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1〜20%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
%未満では所望の特性を得ることができず、一方97%
を越えた含有になると「嫌結性が著しく劣化し、CBN
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tその含有量を75〜97%
と定めた。
(d’CoおよびNi これらの成分には、材料の製造に際し、競絹性を改善す
る均等的作用があるので、特にすぐれた焼絹性が要求さ
れる場合に必要に応じて含有されるが、その含有量が1
%禾満では所望の競続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。
なお、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、Co山粉末「Ni山粉末、(Co、
Ni)N粉末、T;C粉末、およびTICN粉末、さら
に必要に応じてCo粉末およびNi粉末を用意し、特に
COAl粉末、Ni山粉末、および(Co「Ni)AI
粉末に関してはへ これに代ってCo粉末〜Ni粉末「
およびAI粉末を使用すると、これら成分が材料中に偏
折し易くなり、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なく、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あり、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2ton′地の圧力で圧粉体に成形し、引続いて、こ
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凝結体と重ね
合せた複合状態で、超高圧容器内で、圧力:40〜7仇
on/c椎、温度:1200〜150000、保持時間
:10〜6仇帆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、この発明の超高圧競結材料を実施例により比較
例と対比しながら説明する。
実施例 原料粉末として、平均粒径3山肌のCBN粉末、同1仏
ののT℃o.7NO.3粉末、同1ム肌のT℃粉末、同
0.7山肌のCOAl粉末、同0.7ム仇のNi山粉末
、同0.7〆仇の(Ni、Co)N粉末、同1仏ののN
i粉末、および同1仏机の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、2ton′仇の圧力で直径1
0柳J×厚さ0.7柳の寸法をもった板状圧粉体を成形
し、ついでこの圧粉体を、Co粉末:12%、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入し、圧力:5山o
n′仇、温度:1300℃、保持時間:18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局圧焼結材料1〜26および
比較超高圧擬給材料1〜6をそれぞれ製造した。
e船 船 S 船 船 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
た表示)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)、カッタ蓬:160柳、チップ形状:
SNP432、切削速度:200の′min、切込み:
0.5側、一刃当りの送り:0.2柳、切削中:10仇
肋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:0.5肋、送り:0.1肋、切削速度:60肌′
min、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0.3
柳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0.2脚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、本発明超局圧焼結材料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、切削寿命の短かし、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基超高圧焼給材料は、
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基スーバアロィの切削加工に使
用してもすぐれた切削性能を発揮するのである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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%、 CoAl、NiAl、および(C
    o、Ni)Al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%)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 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%、 CoAl、NiAl、および(C
    o、Ni)Al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%、 CoおよびNi
    のうちの1種または2種:1〜10%、 立方晶窒化硼
    素および不可避不純物:75〜97%、かるなる組成(
    以上重量%)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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US06/563,666 US4619698A (en) 1981-06-29 1983-12-20 Cubic boron nitride-based very high pressure-sintered material for cutting tools

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