JPS6117473A - 切削工具用窒化けい素基焼結材料 - Google Patents
切削工具用窒化けい素基焼結材料Info
- Publication number
- JPS6117473A JPS6117473A JP60105678A JP10567885A JPS6117473A JP S6117473 A JPS6117473 A JP S6117473A JP 60105678 A JP60105678 A JP 60105678A JP 10567885 A JP10567885 A JP 10567885A JP S6117473 A JPS6117473 A JP S6117473A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- silicon nitride
- cutting tool
- speed
- sintering material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Ceramic Products (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、すぐれた耐熱衝撃性および耐摩耗性を有し
、特に鋼および鋳鉄の高速切削に使用するに適した窒化
【プい素基焼結材料に関するものである。
、特に鋼および鋳鉄の高速切削に使用するに適した窒化
【プい素基焼結材料に関するものである。
（従来の技術〕
近年、鋼および鋳鉄の高速切削を可能とすべく種々の研
究開発が試みられ、工作機械の高剛性化と切削工具用Ｉ
料の改善の両面から、これらの鋼および鋳鉄の高速切削
への移行は一般的趨勢にあり、現時点では３００ｍ／ｍ
ｉｎの切削速度での安定した切削が１つの目標とされて
いる。
究開発が試みられ、工作機械の高剛性化と切削工具用Ｉ
料の改善の両面から、これらの鋼および鋳鉄の高速切削
への移行は一般的趨勢にあり、現時点では３００ｍ／ｍ
ｉｎの切削速度での安定した切削が１つの目標とされて
いる。
この切削速度は、高速切削時に発生づ−る熱に対してす
ぐれた耐酸化性を示すと共に、鉄との化学的反応性が低
く、かつ摩擦係数も小さい酸化アルミニウム（以下Ａｆ
ｆｉ ２０３で示す）を主成分として含有するＡｌ２Ｏ
３基焼結材料を切削工具として使用するという前提で、
高速切削を可能とすべく工作機械に改良を加えることに
よって達成できるとして定められたものである。
ぐれた耐酸化性を示すと共に、鉄との化学的反応性が低
く、かつ摩擦係数も小さい酸化アルミニウム（以下Ａｆ
ｆｉ ２０３で示す）を主成分として含有するＡｌ２Ｏ
３基焼結材料を切削工具として使用するという前提で、
高速切削を可能とすべく工作機械に改良を加えることに
よって達成できるとして定められたものである。
しかし、上記Ａｔ２０３基焼結材料を、例えば鋼の高速
連続切削に切削工具として使用した場合には、すぐれた
耐摩耗性を発揮するものの、これを例えば鋳鉄の７ライ
ス切削に使用した場合には、耐熱衝撃性および高温にお
ける機械的特性が不−１分であるために、機械的および
熱的衝撃によって切刃にチッピングを起しやＪく、した
がってＡｆｆｉ２０３基焼結材料製切削工具によって、
３００ ｍ／ｍｉｎの切削速度で安定して鋼および鋳鉄
の両方を切削することはきわめて困難であるのが現状で
ある。
連続切削に切削工具として使用した場合には、すぐれた
耐摩耗性を発揮するものの、これを例えば鋳鉄の７ライ
ス切削に使用した場合には、耐熱衝撃性および高温にお
ける機械的特性が不−１分であるために、機械的および
熱的衝撃によって切刃にチッピングを起しやＪく、した
がってＡｆｆｉ２０３基焼結材料製切削工具によって、
３００ ｍ／ｍｉｎの切削速度で安定して鋼および鋳鉄
の両方を切削することはきわめて困難であるのが現状で
ある。
そこで、熱膨張係数が小さく、すなわち耐熱衝撃性にす
ぐれ、かつ高温における硬さおよび機械的強度にもすぐ
れた窒化けい素（以下Ｓｉ ３ Ｎ４で示す）が注目さ
れ、このＳｉ３Ｎ、＋を主成分として含有するＳ！ ３
Ｎ４基焼結月利を鋼および鋳鉄の高速切削に切削工具
として使用する試みしなされたが、前記Ｓｉ ３ Ｎ４
は鉄との反応性が高いために摩耗が激しく、高速切削に
は適さず、汎用性のきわめて低いものであった。
ぐれ、かつ高温における硬さおよび機械的強度にもすぐ
れた窒化けい素（以下Ｓｉ ３ Ｎ４で示す）が注目さ
れ、このＳｉ３Ｎ、＋を主成分として含有するＳ！ ３
Ｎ４基焼結月利を鋼および鋳鉄の高速切削に切削工具
として使用する試みしなされたが、前記Ｓｉ ３ Ｎ４
は鉄との反応性が高いために摩耗が激しく、高速切削に
は適さず、汎用性のきわめて低いものであった。
本発明者等は、上述のような観点から、耐熱衝撃性、高
温硬さ、および高温強度にすぐれたＳ！ ３ Ｎ４基焼
結材料に肴目し研究を行なった結果、Ｓ！ ３ Ｎ４に
、酸化アルミニウムおよび酸化イツトリウム（以下、そ
れぞれＡ Ｑ ２０３およびＹ２０３で示し、かつこの
両成分を総称して酸化物という）を含有させると焼結材
料の焼結性が一段と向上し、さらに王１の炭化物、窒化
物、および炭窒化物（以下、それぞれ丁ｒ ｃ、ｒ＊
Ｎ、およびＴｉ ＣＮで示し、これらの成分を総称して
Ｔ１の炭・窒化物という）のうちの１種または２種以上
を分散相形成成分として含有させると、Ｓ！ ３ Ｎ４
のもつすぐれた特性が損なわれることなく、耐摩耗性が
著しく改善されるようになり、しかもこの結果得られた
Ｓｉ ３ Ｎ４基焼結材料を３００ｍ／ｍｉｎ以上の高
速での鋼および鋳鉄の切削に切削工具として使用すると
、いずれの場合でも著しくすぐれた切削性能を発揮づる
という知見を冑だのである。
温硬さ、および高温強度にすぐれたＳ！ ３ Ｎ４基焼
結材料に肴目し研究を行なった結果、Ｓ！ ３ Ｎ４に
、酸化アルミニウムおよび酸化イツトリウム（以下、そ
れぞれＡ Ｑ ２０３およびＹ２０３で示し、かつこの
両成分を総称して酸化物という）を含有させると焼結材
料の焼結性が一段と向上し、さらに王１の炭化物、窒化
物、および炭窒化物（以下、それぞれ丁ｒ ｃ、ｒ＊
Ｎ、およびＴｉ ＣＮで示し、これらの成分を総称して
Ｔ１の炭・窒化物という）のうちの１種または２種以上
を分散相形成成分として含有させると、Ｓ！ ３ Ｎ４
のもつすぐれた特性が損なわれることなく、耐摩耗性が
著しく改善されるようになり、しかもこの結果得られた
Ｓｉ ３ Ｎ４基焼結材料を３００ｍ／ｍｉｎ以上の高
速での鋼および鋳鉄の切削に切削工具として使用すると
、いずれの場合でも著しくすぐれた切削性能を発揮づる
という知見を冑だのである。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たもので、重量％で、 分散相形成成分としての７ｉの炭・窒化物のうちの１種
または２種以上：１０〜４０％。
たもので、重量％で、 分散相形成成分としての７ｉの炭・窒化物のうちの１種
または２種以上：１０〜４０％。
酸化物のうちの１種または２種以上：５〜１０％。
Ｓ！３Ｎ’ａおよび不可避不純物：残り。
からなる組成を右する切削工具用Ｓ ｊ ３１’４４基
焼結材料に特徴を有するものである。
焼結材料に特徴を有するものである。
ついで、この発明のＳ！３Ｎ４基焼結材料において、成
分組成を上記の通りに限定した叩出を説明する。
分組成を上記の通りに限定した叩出を説明する。
（ａ）Ｔｉの炭・窒化物
これらの成分には、素地中に分散して
Ｓ！ ３ Ｎ４が高温下でＦｅと反応するのを抑制し、
もって材料の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その
含有量が１０％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方４０％を越えて含有させると、Ｓｉ ａ Ｎ４
の含有量が相対的に減少し、Ｓｆ ３ Ｎ４のもつすぐ
れた特性を十分に発揮することができなくなることから
、その含有ｍを１０〜４０％と定めた。
もって材料の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その
含有量が１０％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方４０％を越えて含有させると、Ｓｉ ａ Ｎ４
の含有量が相対的に減少し、Ｓｆ ３ Ｎ４のもつすぐ
れた特性を十分に発揮することができなくなることから
、その含有ｍを１０〜４０％と定めた。
（ｂ）酸化物
これらの成分には、焼結性のあまり良好でないＳ！ ３
Ｎ４と反応して材料の焼結性を改善促進し、もって材
料を緻密化して強度を向上させる作用があるが、その含
有量が５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方１０％を越えて含有させると、粒界部分へのガラス
相の析出が多くなって、Ｓ！ ３ Ｎ４のもつすぐれた
特性、すなわち耐熱衝撃性、高温硬さ、および昌渇強度
が損なわれるようになることから、その含有間を５〜１
０％と定めた。
Ｎ４と反応して材料の焼結性を改善促進し、もって材
料を緻密化して強度を向上させる作用があるが、その含
有量が５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方１０％を越えて含有させると、粒界部分へのガラス
相の析出が多くなって、Ｓ！ ３ Ｎ４のもつすぐれた
特性、すなわち耐熱衝撃性、高温硬さ、および昌渇強度
が損なわれるようになることから、その含有間を５〜１
０％と定めた。
なお、この発明の３ｉ３Ｎａ基焼結材料は、通常の粉末
冶金法によって製造することができるが、５ｊ３Ｎ４は
焼結性があまり良好でないので、ホットプレスにＪ：る
焼結を適用したり、あるいは菖通焼結後に熱間静水圧プ
レスを適用したりすることによって、緻密な焼結材料を
得るようにするのが好ま・しい。
冶金法によって製造することができるが、５ｊ３Ｎ４は
焼結性があまり良好でないので、ホットプレスにＪ：る
焼結を適用したり、あるいは菖通焼結後に熱間静水圧プ
レスを適用したりすることによって、緻密な焼結材料を
得るようにするのが好ま・しい。
つぎに、この発明のＳ！ ３Ｎａ基焼結拐料を実副側に
より説明する。
より説明する。
原料粉末として平均粒径：２μｍのＳｉ ３ Ｎ４粉末
、同１．２μｍ、のＴｉＣ粉末、同１．２μｍのＴｉＮ
粉末、同１．３μｍのＴｉ ＣＮ粉末、同０．５μ７ｎ
のΔ１２０３粉末、および同０．ＢｕｍのＹ２Ｏ３粉末
を用意し、これら原料粉末を第１表に示される配合組成
に配合し、湿式ボールミルにて混合し、乾燥した後、同
じく第１表に示される条件で普通焼結またはホットプレ
ス（普通焼結の場合は混合粉末を圧粉体に成形し、また
ホットプレスの場合は黒鉛モールドを使用）し、さらに
必要に応じて普通焼結後に熱間静水圧プレス（以下１−
１１ Ｐという）を施すことによって、実質的に配合組
成と同一の成分組成をもった本発明５１３Ｎ４基焼結材
料１〜１０をそれぞれ製造した。
、同１．２μｍ、のＴｉＣ粉末、同１．２μｍのＴｉＮ
粉末、同１．３μｍのＴｉ ＣＮ粉末、同０．５μ７ｎ
のΔ１２０３粉末、および同０．ＢｕｍのＹ２Ｏ３粉末
を用意し、これら原料粉末を第１表に示される配合組成
に配合し、湿式ボールミルにて混合し、乾燥した後、同
じく第１表に示される条件で普通焼結またはホットプレ
ス（普通焼結の場合は混合粉末を圧粉体に成形し、また
ホットプレスの場合は黒鉛モールドを使用）し、さらに
必要に応じて普通焼結後に熱間静水圧プレス（以下１−
１１ Ｐという）を施すことによって、実質的に配合組
成と同一の成分組成をもった本発明５１３Ｎ４基焼結材
料１〜１０をそれぞれ製造した。
つぎに、この結果得られた本発明Ｓ！ ３ Ｎ４基焼結
材料１〜１０および市販のＡｆｆｉｚ０３基焼結材料へ
より超硬工具協会規格くＣｌ５）・５ＮＧＮ４３２に則
した切削チップを切り出し、被削材： Ｊ Ｉ Ｓ −
ＳＮＣＭ−８゜切刃： Ｏ’、１ｍｍ×−２５°のチ
ャンファホーニング。
材料１〜１０および市販のＡｆｆｉｚ０３基焼結材料へ
より超硬工具協会規格くＣｌ５）・５ＮＧＮ４３２に則
した切削チップを切り出し、被削材： Ｊ Ｉ Ｓ −
ＳＮＣＭ−８゜切刃： Ｏ’、１ｍｍ×−２５°のチ
ャンファホーニング。
切削速度： ３００ＴｒＬ／ｍｉｎ 。
切込み：２＃。
、 送り： ０．２ｍｍ ／ ｒｅＶ、 。
の条件での鋼高速連続切削試験、並びに被削材： ＦＣ
−２５゜ 被削材寸法二輪１２０ｍｍＸ長さ３２０ｍｍ。
−２５゜ 被削材寸法二輪１２０ｍｍＸ長さ３２０ｍｍ。
切削速度： ５００ｍ／ｍｉｎ 。
切込み：２ｍｍ。
１月当りの送り： ０．２ｍｍ／刃。
カッター径：１６０ｓφ。
切刃二 ０１ｍｍ×−２５°のチャンファホーニング。
の条件での鋳鉄高速フライス切削試験を行ない、切刃の
逃げ面摩耗幅が０．２ｍｍに至るまでの切削時間を測定
した。これらの測定結果を第２表に示した。さらに第２
表には室温および１０００℃にＪ３けるビッカース硬さ
と抗折力を示した１゜〔発明の効果〕 第２表に示される結果から、本発明Ｓｉ３Ｎ４基焼結材
料１〜１０は、いずれも室温および高温において高硬度
および高強度を右し、鋼および鋳鉄のいずれも高速切削
でもすぐれた耐摩耗性を示し、きわめて長い使用寿命を
示すことが明らかである。
逃げ面摩耗幅が０．２ｍｍに至るまでの切削時間を測定
した。これらの測定結果を第２表に示した。さらに第２
表には室温および１０００℃にＪ３けるビッカース硬さ
と抗折力を示した１゜〔発明の効果〕 第２表に示される結果から、本発明Ｓｉ３Ｎ４基焼結材
料１〜１０は、いずれも室温および高温において高硬度
および高強度を右し、鋼および鋳鉄のいずれも高速切削
でもすぐれた耐摩耗性を示し、きわめて長い使用寿命を
示すことが明らかである。
一方、市販のΔ１２０３基焼結材料は、室温および高温
にＪ５ ＬＪる硬さが高いので、鋼の連続高速切削では
本発明Ｓｉ ３ Ｎ４基焼結材利と同等のすぐれた耐摩
耗性を小すものの、高温強度および耐熱衝撃性が劣るた
めに、鋳鉄の高速フライス切削では切削開始後、０１分
で切刃にチッピングが発生し、使用寿命に至るものであ
った。
にＪ５ ＬＪる硬さが高いので、鋼の連続高速切削では
本発明Ｓｉ ３ Ｎ４基焼結材利と同等のすぐれた耐摩
耗性を小すものの、高温強度および耐熱衝撃性が劣るた
めに、鋳鉄の高速フライス切削では切削開始後、０１分
で切刃にチッピングが発生し、使用寿命に至るものであ
った。
上述のように、この発明の３ｉ ３ Ｎ４基焼結材料は
、Ｓｉ ３ Ｎ４のもつすぐれた耐熱衝撃性および高温
における機械的強痘を具備した状態で、すぐれた耐摩耗
性を有するので、特に鋼および鋳鉄の高速切削に切削工
具として使用した場合にきわめてずぐれた切削性能を発
揮するのである。
、Ｓｉ ３ Ｎ４のもつすぐれた耐熱衝撃性および高温
における機械的強痘を具備した状態で、すぐれた耐摩耗
性を有するので、特に鋼および鋳鉄の高速切削に切削工
具として使用した場合にきわめてずぐれた切削性能を発
揮するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 分散相形成成分としてのチタンの炭化物、窒化物、およ
び炭窒化物のうちの１種または２種以上：１０〜４０％
、 酸化アルミニウムおよび酸化イットリウム：５〜１０％
、 を含有し、残りが窒化けい素と不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有することを特徴とする切削工具用
窒化けい素基焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60105678A JPS6117473A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 切削工具用窒化けい素基焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60105678A JPS6117473A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 切削工具用窒化けい素基焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6117473A true JPS6117473A (ja) | 1986-01-25 |
| JPS6256106B2 JPS6256106B2 (ja) | 1987-11-24 |
Family
ID=14414087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60105678A Granted JPS6117473A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 切削工具用窒化けい素基焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6117473A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6278158A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | 京セラ株式会社 | 導電性窒化珪素質焼結体 |
| JPS63319263A (ja) * | 1987-06-23 | 1988-12-27 | Toshiba Corp | 窒化ケイ素系セラミックス |
| EP0856498A3 (en) * | 1997-01-31 | 1998-12-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Titanium carbo-nitride complex silicon nitride tool |
| US6248681B1 (en) | 1997-12-25 | 2001-06-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic cutting tool |
| JP2002160971A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 工具用セラミック基焼結材及びその製造方法 |
| JP2008230922A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toshiba Corp | 窒化珪素焼結体とそれを用いた摺動部材 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4921091A (ja) * | 1972-06-16 | 1974-02-25 | ||
| JPS5231910A (en) * | 1975-09-08 | 1977-03-10 | Toshiba Corp | Cutting tool |
-
1985
- 1985-05-17 JP JP60105678A patent/JPS6117473A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4921091A (ja) * | 1972-06-16 | 1974-02-25 | ||
| JPS5231910A (en) * | 1975-09-08 | 1977-03-10 | Toshiba Corp | Cutting tool |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6278158A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | 京セラ株式会社 | 導電性窒化珪素質焼結体 |
| JPS63319263A (ja) * | 1987-06-23 | 1988-12-27 | Toshiba Corp | 窒化ケイ素系セラミックス |
| EP0856498A3 (en) * | 1997-01-31 | 1998-12-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Titanium carbo-nitride complex silicon nitride tool |
| US6010777A (en) * | 1997-01-31 | 2000-01-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Titanium carbo-nitride complex silicon nitride tool |
| US6248681B1 (en) | 1997-12-25 | 2001-06-19 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic cutting tool |
| JP2002160971A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 工具用セラミック基焼結材及びその製造方法 |
| JP4636574B2 (ja) * | 2000-11-22 | 2011-02-23 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 工具用セラミック基焼結材及びその製造方法 |
| JP2008230922A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toshiba Corp | 窒化珪素焼結体とそれを用いた摺動部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6256106B2 (ja) | 1987-11-24 |
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