JPS6054364B2 - 切刃用複合焼結部片 - Google Patents
切刃用複合焼結部片Info
- Publication number
- JPS6054364B2 JPS6054364B2 JP14422179A JP14422179A JPS6054364B2 JP S6054364 B2 JPS6054364 B2 JP S6054364B2 JP 14422179 A JP14422179 A JP 14422179A JP 14422179 A JP14422179 A JP 14422179A JP S6054364 B2 JPS6054364 B2 JP S6054364B2
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- JP
- Japan
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- composite sintered
- piece
- cutting
- cutting edge
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、すぐれた靭性と耐熱耐摩耗性を有し、特
に難削材を切削するに際して、切刃として使用するのに
適した複合焼結部片に関するものである。
に難削材を切削するに際して、切刃として使用するのに
適した複合焼結部片に関するものである。
従来、高硬度鋼や、Ｎｉ基あるいはＣｏ基スーパーア
ロイなどの難削材の切削には、立方晶窒化ほう素（以下
ＣＢＮで示す）基焼結材料の切刃層と、これに靭性を付
与する目的で炭化タングステン（以下ＷＣで示す）基超
硬合金で構成された保持層との積層複合体からなる複合
焼結部片が切刃として使用されている。
ロイなどの難削材の切削には、立方晶窒化ほう素（以下
ＣＢＮで示す）基焼結材料の切刃層と、これに靭性を付
与する目的で炭化タングステン（以下ＷＣで示す）基超
硬合金で構成された保持層との積層複合体からなる複合
焼結部片が切刃として使用されている。
しかし、上記従来複合焼結部片は、通常、圧カニ５〜
６万気圧、温度： １３５０〜１５卯℃の超高圧焼結条
件で製造されるが、保持層にはＷＣ粒の異常に細長い成
長が見られ、また特に保持層と切刃層との界面にはボア
の形成を避けることができな いものであつた。
６万気圧、温度： １３５０〜１５卯℃の超高圧焼結条
件で製造されるが、保持層にはＷＣ粒の異常に細長い成
長が見られ、また特に保持層と切刃層との界面にはボア
の形成を避けることができな いものであつた。
このＷＣ粒の異常に細長い粒成長は、超高圧焼結（当然
液相焼結となる）時に、液相（通常、Ｃｏで構成される
）中に相当量のＷＣが溶解し、一方これに比例して凝固
時におけるＷＣの析出もそれだけ活発化することに原因
するものと考えられ、また両層界面のボア形成は、同じ
く超高圧焼結時に、切刃層を構成する主成分たるＣＢＮ
中のＢが他の構成成分（例えばＣｏ）窒化チタン、およ
び酸化アルミニウムなど）との間で拡散反応を起すため
、窒素の分解が起り易くなり、この分解した窒素は切刃
層内部は勿論のこと、切刃層と保持層との界面にも存在
してボア形成の原因となり、一方保持層を形成するＷＣ
基超硬合金は窒素吸収能のきわめて小さい材料であるた
め、特に両層の界面に窒素が残存することによるもので
あると考えられる。このように保持層を構成するＷＣ粒
に異常な粒成長や、両層の界面にボアの形成があると、
両層の界面接合強度は著しく低下するようになるもので
あり、この状態の複・合焼結部片を切削に供すると、切
削時に発生する微小振動が増幅されるため、切刃の摩耗
進行が早められ、さらにチッピングや欠損が発生しやす
くなるものであつた。本発明者等は、上述のような観点
から、切刃用複合焼結部片について、切刃層を構成する
ＣＢＮ基焼結材料との界面接合強度が高く、さらに靭性
および耐熱耐摩耗性にすぐれた保持層形成材料を得べく
研究を行なつた結果、保持層形成材料をステライトと呼
ばれるＣＯ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ基合金で構成すると、ステラ
イト中の炭化物粒子に異常な粒成長が見られないと共に
、切刃層との界面部にボアの形成がなく、しかも切刃層
の界面部へのＣＯの拡散が起り、さらにステライトは、
高硬度を有すると共に、すぐれた耐熱性、耐食性、およ
び耐摩耗性を有することから、切刃層と保持層との界面
接合強度が著しく高く、しかも靭性および耐熱耐摩耗性
にすぐれた複合焼結部片が得られるという知見を得たの
である。
液相焼結となる）時に、液相（通常、Ｃｏで構成される
）中に相当量のＷＣが溶解し、一方これに比例して凝固
時におけるＷＣの析出もそれだけ活発化することに原因
するものと考えられ、また両層界面のボア形成は、同じ
く超高圧焼結時に、切刃層を構成する主成分たるＣＢＮ
中のＢが他の構成成分（例えばＣｏ）窒化チタン、およ
び酸化アルミニウムなど）との間で拡散反応を起すため
、窒素の分解が起り易くなり、この分解した窒素は切刃
層内部は勿論のこと、切刃層と保持層との界面にも存在
してボア形成の原因となり、一方保持層を形成するＷＣ
基超硬合金は窒素吸収能のきわめて小さい材料であるた
め、特に両層の界面に窒素が残存することによるもので
あると考えられる。このように保持層を構成するＷＣ粒
に異常な粒成長や、両層の界面にボアの形成があると、
両層の界面接合強度は著しく低下するようになるもので
あり、この状態の複・合焼結部片を切削に供すると、切
削時に発生する微小振動が増幅されるため、切刃の摩耗
進行が早められ、さらにチッピングや欠損が発生しやす
くなるものであつた。本発明者等は、上述のような観点
から、切刃用複合焼結部片について、切刃層を構成する
ＣＢＮ基焼結材料との界面接合強度が高く、さらに靭性
および耐熱耐摩耗性にすぐれた保持層形成材料を得べく
研究を行なつた結果、保持層形成材料をステライトと呼
ばれるＣＯ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ基合金で構成すると、ステラ
イト中の炭化物粒子に異常な粒成長が見られないと共に
、切刃層との界面部にボアの形成がなく、しかも切刃層
の界面部へのＣＯの拡散が起り、さらにステライトは、
高硬度を有すると共に、すぐれた耐熱性、耐食性、およ
び耐摩耗性を有することから、切刃層と保持層との界面
接合強度が著しく高く、しかも靭性および耐熱耐摩耗性
にすぐれた複合焼結部片が得られるという知見を得たの
である。
なお、保持層をステライトで構成すると、炭化物粒子の
異常成長やボアの形成が皆無となる理由としては、従来
ＷＣ基超硬合金におけるＭＣ型炭化物ては超高圧焼結時
に切刃層を構成するＣＢＮより分解した窒素の吸収は不
可能であるのに対して、これより金属成分の多い、Ｍ７
Ｃ３型で存在するステライトの炭化物は、前記分解窒素
を容易に吸収し、特に界面部において炭窒化物を形成す
るためにボアの形成が皆無となり、しかも焼結時におけ
る凝固に際して、その一部がＭＣ型で析出するが、この
析出は活発化したものではないためにステライト中の炭
化物粒子に異常な粒成長は起らないものと推察される。
異常成長やボアの形成が皆無となる理由としては、従来
ＷＣ基超硬合金におけるＭＣ型炭化物ては超高圧焼結時
に切刃層を構成するＣＢＮより分解した窒素の吸収は不
可能であるのに対して、これより金属成分の多い、Ｍ７
Ｃ３型で存在するステライトの炭化物は、前記分解窒素
を容易に吸収し、特に界面部において炭窒化物を形成す
るためにボアの形成が皆無となり、しかも焼結時におけ
る凝固に際して、その一部がＭＣ型で析出するが、この
析出は活発化したものではないためにステライト中の炭
化物粒子に異常な粒成長は起らないものと推察される。
したがつて、この発明は、上記知見にもとづい．てなさ
れたものであつて、切刃用複合焼結部片を、立方晶窒化
ほう素基焼結材料からなる切刃層と、ステライトと呼ば
れるＣＯ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ基合金の保持層との積層複合体
で構成したことを特徴とするものである。なお、この発
明の複合焼結部片におけるステライトの保持層は、溶解
鋳造材で構成しても、また焼結材で構成してもよい。
れたものであつて、切刃用複合焼結部片を、立方晶窒化
ほう素基焼結材料からなる切刃層と、ステライトと呼ば
れるＣＯ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ基合金の保持層との積層複合体
で構成したことを特徴とするものである。なお、この発
明の複合焼結部片におけるステライトの保持層は、溶解
鋳造材で構成しても、また焼結材で構成してもよい。
ついで、この発明の複合焼結部片を実施例により説明す
る。
る。
１実施例１予め通
常の溶解鋳造法によつて調製した、外径１２ｍφ×厚さ
３顛の寸法を有し、かつＣｒ：２５％、Ｗ：１５％、Ｃ
：２．５％、ＣＯおよび不可避不純物：残り（以上重量
％）からなる成分組成を有するステライト片を、Ｚｒ製
円筒型薄肉容器内に装入し、ついでこのステライト片の
上に平均粒径１μＭｆ）ＣＢＮ粉末：８０容量％、同１
．２μＭｆ）ＴａＮ粉末：２喀量％からなる均一混合粉
末：８０］！９を装入充填した後、前記容器全体を通常
の超高圧高温発生装置内に挿入し、圧力ニ５５Ｋｂ１温
度：１４００℃の条件で１紛間保持することによつて本
発明複合焼結部片１を製造した。
常の溶解鋳造法によつて調製した、外径１２ｍφ×厚さ
３顛の寸法を有し、かつＣｒ：２５％、Ｗ：１５％、Ｃ
：２．５％、ＣＯおよび不可避不純物：残り（以上重量
％）からなる成分組成を有するステライト片を、Ｚｒ製
円筒型薄肉容器内に装入し、ついでこのステライト片の
上に平均粒径１μＭｆ）ＣＢＮ粉末：８０容量％、同１
．２μＭｆ）ＴａＮ粉末：２喀量％からなる均一混合粉
末：８０］！９を装入充填した後、前記容器全体を通常
の超高圧高温発生装置内に挿入し、圧力ニ５５Ｋｂ１温
度：１４００℃の条件で１紛間保持することによつて本
発明複合焼結部片１を製造した。
） また、上記ステライト片の成分組成を、Ｃｒ：３０
％、Ｗ：１０％、Ｃ：２％、ＣＯおよび不可避不純物：
残り（以上重量％）とする以外は、上記本発明複合焼結
部片１の製造条件と同一の条件にて本発明複合焼結部片
２を製造した。
％、Ｗ：１０％、Ｃ：２％、ＣＯおよび不可避不純物：
残り（以上重量％）とする以外は、上記本発明複合焼結
部片１の製造条件と同一の条件にて本発明複合焼結部片
２を製造した。
さらに、上記ステライト片の成分組成を、Ｃｒ：２８％
、Ｗ：１２％、Ｃ：１．８％、ＣＯおよび不可避不純物
：残り（以上重量％）とする以外は、上記本発明複合焼
結部片１の製造条件と同一の条件にて本発明複合焼結部
片３を製造した。
、Ｗ：１２％、Ｃ：１．８％、ＣＯおよび不可避不純物
：残り（以上重量％）とする以外は、上記本発明複合焼
結部片１の製造条件と同一の条件にて本発明複合焼結部
片３を製造した。
また、さらに、比較の目的で、上記ステライト片に代つ
て、ＷＣ−６重量％ＣＯの組成を有する超硬合金片を使
用する以外は、上記本発明複合焼結材片１の製造条件と
同一の条件にて比較複合焼結部片１を製造した。
て、ＷＣ−６重量％ＣＯの組成を有する超硬合金片を使
用する以外は、上記本発明複合焼結材片１の製造条件と
同一の条件にて比較複合焼結部片１を製造した。
この結果得られた本発明複合焼結部片１〜３および比較
複合焼結部片１は、いずれも厚さ０．８Ｗ１ｔの切刃層
と、厚さ３ｍの保持層とからなるものであつた。
複合焼結部片１は、いずれも厚さ０．８Ｗ１ｔの切刃層
と、厚さ３ｍの保持層とからなるものであつた。
つぎに、上記本発明複合焼結部片１〜３および比較複合
焼結部片１について、Ａｒガス雰囲気中、温度６００℃
に加熱後、水中に浸漬冷却の熱衝撃試験を行ない、その
断面組織を観察したところ、比較複合焼結部片１におい
ては、切刃層と保持層との界面に剥離が見られたのに対
して、本発明複合焼結部片１〜３においては、その界面
部に剥離や亀裂の発生が全く見られず、健全な組織をも
つものであつた。
焼結部片１について、Ａｒガス雰囲気中、温度６００℃
に加熱後、水中に浸漬冷却の熱衝撃試験を行ない、その
断面組織を観察したところ、比較複合焼結部片１におい
ては、切刃層と保持層との界面に剥離が見られたのに対
して、本発明複合焼結部片１〜３においては、その界面
部に剥離や亀裂の発生が全く見られず、健全な組織をも
つものであつた。
また、上記本発明複合焼結部片１〜３および比較複合焼
結部片１を均等四つ割り分割し、それぞれＷＣ基超硬合
金製切削チップの切刃部にろう付けにより取付け、さら
にバイトに取付け、ついで被削材：浸炭焼入鋼（ＨＲＣ
：５５）、切削速度：１２０ｗＬ／Ｍｉｎｌ送りニ０．
１５Ｔｎ＆／ＲｅＶ．、切込み：１．０？、切削油：使
用せずの条件で切削試験を行ない、切削チップののブラ
ンク摩耗巾が０．３ＴＩａに達するまでの切削時間を測
定した。
結部片１を均等四つ割り分割し、それぞれＷＣ基超硬合
金製切削チップの切刃部にろう付けにより取付け、さら
にバイトに取付け、ついで被削材：浸炭焼入鋼（ＨＲＣ
：５５）、切削速度：１２０ｗＬ／Ｍｉｎｌ送りニ０．
１５Ｔｎ＆／ＲｅＶ．、切込み：１．０？、切削油：使
用せずの条件で切削試験を行ない、切削チップののブラ
ンク摩耗巾が０．３ＴＩａに達するまでの切削時間を測
定した。
この測定結果を第１表に刃先状態と合せて示した。第１
表に示されるように、本発明複合焼結部片１〜３は、い
ずれも比較複合焼結部片１に比して著しくすぐれた切削
特性をもつことが明らかである。
表に示されるように、本発明複合焼結部片１〜３は、い
ずれも比較複合焼結部片１に比して著しくすぐれた切削
特性をもつことが明らかである。
実施例２
予め平均粒径１．５μｍ（７）ＣＯ粉末：５２．５％、
同３．０μｍのＣｒ粉末：３０％、同０．８μｍ（：Ｉ
）Ｗ粉末：１５％、同０．３μｍの炭素粉末：２．５％
（以上重量％）からなる混合粉末より、１．５ｔ０ｎ／
Ｃｒｌの圧力で直径１２７ｗｔφ×厚さ３７！Ｒｌｎの
寸法をもつた保持層形成のためのステライト圧粉体片を
調製し、このステライト圧粉体片を、Ｚｒ製円筒型薄肉
容器内に装入し、ついでその上に平均粒径１μｍ（７）
ＣＢＮ粉末：７０重量％、同３μｍ（７）ＺｒＮ粉末：
３０容量％からなる切刃層形成のための混合粉末：６５
ｙを装入充填した後、この容器全体を通常の超高圧高温
発生装置に挿入し、圧力ニ４５Ｋｂ、温度：１３００℃
、保持時間：３吟の条件で焼結することによつて本発明
複合焼結部片４を製造した。
同３．０μｍのＣｒ粉末：３０％、同０．８μｍ（：Ｉ
）Ｗ粉末：１５％、同０．３μｍの炭素粉末：２．５％
（以上重量％）からなる混合粉末より、１．５ｔ０ｎ／
Ｃｒｌの圧力で直径１２７ｗｔφ×厚さ３７！Ｒｌｎの
寸法をもつた保持層形成のためのステライト圧粉体片を
調製し、このステライト圧粉体片を、Ｚｒ製円筒型薄肉
容器内に装入し、ついでその上に平均粒径１μｍ（７）
ＣＢＮ粉末：７０重量％、同３μｍ（７）ＺｒＮ粉末：
３０容量％からなる切刃層形成のための混合粉末：６５
ｙを装入充填した後、この容器全体を通常の超高圧高温
発生装置に挿入し、圧力ニ４５Ｋｂ、温度：１３００℃
、保持時間：３吟の条件で焼結することによつて本発明
複合焼結部片４を製造した。
また、切刃層形成のための混合粉末の配合組成を、平均
粒径１．５μｍ（７）ＣＢＮ粉末：９熔量％、同１．５
μｍのＣＯ粉末：４．熔量％、同５．０μｍのＡｌ粉末
：０．５容量％とする以外は、上記本発明複合焼結部片
４の製造条件と同一の条件にて本発明複合焼結部片５を
製造した。
粒径１．５μｍ（７）ＣＢＮ粉末：９熔量％、同１．５
μｍのＣＯ粉末：４．熔量％、同５．０μｍのＡｌ粉末
：０．５容量％とする以外は、上記本発明複合焼結部片
４の製造条件と同一の条件にて本発明複合焼結部片５を
製造した。
さらに、比較の目的で、保持層形成のための混合粉末の
配合組成を、平均粒径１．２μＭｆ）ＷＣ粉末：媚量％
、同１．５μｍのＣ嘲末：６容量％とする以外は、上記
本発明複合焼結部片４の製造条件と同一の条件にて比較
複合焼結部片２を製造した。
配合組成を、平均粒径１．２μＭｆ）ＷＣ粉末：媚量％
、同１．５μｍのＣ嘲末：６容量％とする以外は、上記
本発明複合焼結部片４の製造条件と同一の条件にて比較
複合焼結部片２を製造した。
ついで、上記本発明複合焼結部片４，５および比較複合
焼結部片２を、実施例１におけると同様に分割した状態
でそれぞれ切削チップの切刃部にろう付けにより取付け
、さらにこれをバイトに取付けて、被削材：インコネル
７１＆切削速度：１５０ＷＬ／Ｍｉｎｌ送りニ０．２Ｔ
ｆｎ／Ｒｅｖ．、切込み：１．５ｗ１の条件で切削試験
を行ない、切削チップのブランク摩耗巾が０．３醜に到
るまでの切削時間を測定した。
焼結部片２を、実施例１におけると同様に分割した状態
でそれぞれ切削チップの切刃部にろう付けにより取付け
、さらにこれをバイトに取付けて、被削材：インコネル
７１＆切削速度：１５０ＷＬ／Ｍｉｎｌ送りニ０．２Ｔ
ｆｎ／Ｒｅｖ．、切込み：１．５ｗ１の条件で切削試験
を行ない、切削チップのブランク摩耗巾が０．３醜に到
るまでの切削時間を測定した。
この結果、本発明複合焼結部片４，５は、切刃層と保持
層との界面接合強度が高いので、正常摩耗によりそれぞ
れ２紛および３２分で所定摩耗量に達したのに対して、
比較複合焼結部片２は、前記両層間の界面接合強度が低
いので、チッピングを起し、１紛で所定摩耗量に到るも
のであつた。
層との界面接合強度が高いので、正常摩耗によりそれぞ
れ２紛および３２分で所定摩耗量に達したのに対して、
比較複合焼結部片２は、前記両層間の界面接合強度が低
いので、チッピングを起し、１紛で所定摩耗量に到るも
のであつた。
なお、上記実施例ては複合焼結部片を分割した状態て超
硬合金製切削チップの切刃部に取付けて使用した場合に
ついて述べたが、前記複合焼結部片を分割することなく
、あるいは大寸の適宜形状とし、そのまま切削チップと
して使用してもよいことは勿論である。上述のように、
この発明の複合焼結材片は、保持層をステライトと呼ば
れるＣＯ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ基・合金て構成することによつ
て、すぐれた靭性と耐熱耐摩耗性を有し、かつ著しく高
い界面接合強度をもつたものになつているので、特に難
削材の切削に使用した場合には、きわめてすぐれた切削
特性を発揮するのである。
硬合金製切削チップの切刃部に取付けて使用した場合に
ついて述べたが、前記複合焼結部片を分割することなく
、あるいは大寸の適宜形状とし、そのまま切削チップと
して使用してもよいことは勿論である。上述のように、
この発明の複合焼結材片は、保持層をステライトと呼ば
れるＣＯ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ基・合金て構成することによつ
て、すぐれた靭性と耐熱耐摩耗性を有し、かつ著しく高
い界面接合強度をもつたものになつているので、特に難
削材の切削に使用した場合には、きわめてすぐれた切削
特性を発揮するのである。
Claims (1)
- １ 立方晶窒化ほう素基焼結材料の切刃層と、ステライ
トと呼ばれるＣｏ−Ｃｒ−Ｗ−Ｃ基合金の保持層との積
層複合体とからなることを特徴とする切刃用複合焼結部
片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14422179A JPS6054364B2 (ja) | 1979-11-07 | 1979-11-07 | 切刃用複合焼結部片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14422179A JPS6054364B2 (ja) | 1979-11-07 | 1979-11-07 | 切刃用複合焼結部片 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5669308A JPS5669308A (en) | 1981-06-10 |
| JPS6054364B2 true JPS6054364B2 (ja) | 1985-11-29 |
Family
ID=15357055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14422179A Expired JPS6054364B2 (ja) | 1979-11-07 | 1979-11-07 | 切刃用複合焼結部片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054364B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63201373U (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-26 | ||
| JPH01274904A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-11-02 | General Electric Co <Ge> | ダイヤモンドおよび立方晶系窒化ホウ素研摩材成形体 |
| JPH0451582A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-20 | Nec Corp | 混成集積回路装置 |
-
1979
- 1979-11-07 JP JP14422179A patent/JPS6054364B2/ja not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63201373U (ja) * | 1987-06-18 | 1988-12-26 | ||
| JPH01274904A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-11-02 | General Electric Co <Ge> | ダイヤモンドおよび立方晶系窒化ホウ素研摩材成形体 |
| JPH0451582A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-20 | Nec Corp | 混成集積回路装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5669308A (en) | 1981-06-10 |
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