赛隆烧结体和切削刀片的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及赛隆烧结体和切削刀片。
【背景技术】
[0002] 赛隆烧结体被认为是具有优异硬度，在室温至高温温度范围内具有高强度，并具 有比氮化硅更高的化学稳定性的材料。因此，预期赛隆烧结体具有广泛的应用，例如机器部 件、耐热部件和耐磨部件。赛隆烧结体的一个应用是安装至切削刀具的切削刀片（例如，参 见专利文献1至5)。切削刀片是可拆卸地安装至切削刀具主体端部的切削刃，是一种也被 称作折叠式刀片（throw-away tip)、刃口可替换的刀片（cutting edge replaceable tip) 等的工具部件。
[0003] 引用列表
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献 I :JP-A-2008-162882
[0006] 专利文献 2 :JP-A-2013-224240
[0007] 专利文献 3 :W02010/103839A1
[0008] 专利文献 4 :JP-A-S60-239365
[0009] 专利文献 5 :JP-T-2008-529948
【发明内容】
[0010] 发明要解决的问题
[0011] 然而，当通过切削刀片来切削例如耐热合金等工件时，通常在粗加工和半精加工 中使用不同种类的切削刀片。在粗加工中，经常使用由强度和韧性优异（即，耐破裂性 (breakage resistance)优异）的材料制得的切削刀片。在半精加工中，经常使用VB磨损、 边界磨损（boundary wear)等很少会发生（即，抗磨性优异）的材料制得的切削刀片。
[0012] 如上所述，通常取决于工作阶段来恰当地使用具有不同性质的切削刀片。然而，切 削刀片的恰当使用对操作者是种负担。如果在从粗加工到半精加工的工艺中可以使用相同 的切削刀片，不必在切削中改变切削刀具，这引起时间的减少和操作的简化。同样，减少了 使用不当工具的风险。
[0013] 本发明的一个目的是提供赛隆烧结体和切削刀片，其具有耐破裂性、抗VB磨损性 (VB wear resistance)和抗边界磨损性（boundary wear resistance) 〇
[0014] 用于解决问题的方案
[0015] 解决该问题的手段是：
[0016] [1] 一种赛隆烧结体，其包括：
[0017] β_赛隆；和
[0018] 选自由12Η-赛隆、15R-赛隆和21R-赛隆组成的组的至少一种多型赛隆，
[0019] 其特征在于：
[0020] 由Si6_zAlz0zN 8_z表示的β -赛隆的Z值为0. 4以上且I. 0以下，
[0021] 由多型赛隆的峰强度计算的各多型赛隆的峰强度的总和Ip与由赛隆的峰强度计 算的各赛隆的峰强度的总和I a的比例[(IP/IA) X100]为10%以上且50%以下，其是由X射 线衍射分析获得的，
[0022] 赛隆烧结体包括至少一种选自由La和Ce组成的组的稀土元素 B和至少一种选自 由Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb和Lu组成的组的稀土元素 C，
[0023] 稀土元素 B和稀土元素 C的摩尔比Mb: Μ# I. 0:0.06至I. 0:3. 5,以氧化物计，和
[0024] 稀土元素 B和稀土元素 C在赛隆烧结体中的总含量为0· 8mol %以上且4. Omol % 以下，以氧化物计。
[0025] [1]的优选的方面如下：
[0026] [2]根据[1]所述的赛隆烧结体，
[0027] 其特征在于：
[0028] 当在假定包括在β -赛隆中的Al的量与包括在赛隆烧结体中的Al的量相同的情 况下将由赛隆烧结体的组成计算的Z值设定为理论Z值时，在β-赛隆中Al的固溶比例 (其表示为Z值与理论Z值的比例[(Z值/理论Z值）XlOO])为30 %以上且60 %以下。
[0029] [3]根据[1]或[2]所述的赛隆烧结体，
[0030] 其特征在于：
[0031] 所述赛隆烧结体不包括α -赛隆。
[0032] [4]根据[1]或[2]所述的赛隆烧结体，
[0033] 其特征在于：
[0034] α-赛隆的峰强度Ia与各赛隆的峰强度的总和Ia的比例[(I α/ΙΑ) X 100]为小于 10%，其是通过X射线衍射分析获得的，
[0035] 在由Mx(Si，Al)12(0，N)16(0〈x彡2)表示的a -赛隆中，M为包括稀土元素 B和稀 土元素 C的金属元素，和
[0036] 在a -赛隆中的稀土元素 B对稀土元素 C的原子比例Aa与在赛隆烧结体中的稀 土元素 B对稀土元素 C的原子比例As的比例A。从为70%以下。
[0037] [5] -种切削刀片，其包括：
[0038] 根据[1]至[4]任一项所述的赛隆烧结体。
[0039] 发明的效果
[0040] 根据本发明的赛隆烧结体具有耐破裂性、抗VB磨损性和抗边界磨损性。另外，由 于根据本发明的切削刀片由具有耐破裂性、抗VB磨损性和抗边界磨损性的赛隆烧结体制 得，因此可以在切削工件（例如耐热合金）时，在粗加工和半精加工两者中长时间表现出充 分的切削性能。因此，根据本发明，可以提供可以在切削工件（例如耐热合金）时的粗加工 和半精加工两者中使用的长寿命切削刀片。
【附图说明】
[0041] 图1是说明根据本发明的切削刀片的实施方案的示意图。
[0042] 图2是说明包括在图1中所示切削刀片的切削刀具的实施方案的示意图。
【具体实施方式】
[0043] 本发明的赛隆烧结体，包括β-赛隆和至少一种选自由12H-赛隆、15R-赛隆和 21R-赛隆组成的组的多型赛隆。
[0044] β-赛隆通常具有针状。因而，当在赛隆烧结体中存在大量β-赛隆时，形成了其 中针状晶体颗粒以复杂方式彼此缠绕的结构，并抑制了赛隆烧结体由外应力引起的裂纹的 发展。也就是说，赛隆在赛隆烧结体中的比例越高，越能改善赛隆烧结体的耐破裂性。
[0045] 12Η-赛隆、15R-赛隆和21R-赛隆通常都形成为柱状。因而，由于不形成如在 β -赛隆中的其中针状晶体颗粒以复杂方式彼此缠绕的结构，耐破裂性的效果比β -赛隆 低。另一方面，所有的多型赛隆具有优异的与工件（例如耐热合金）的抗化学反应性，因 而，工件几乎不被焊接或延伸（spread)。因此，当在赛隆烧结体中包括多型赛隆时，改善了 抗VB磨损性。因为12H-赛隆、15R-赛隆和21R-赛隆具有相同的性质，赛隆烧结体仅必须 包括多型赛隆中的至少一种多型赛隆即可。在多型赛隆中，从获得耐破裂性和抗磨性之间 良好平衡的观点来看，优选12H-赛隆。
[0046] 在本发明的赛隆烧结体中，赛隆和多型赛隆的总和相对于赛隆烧结体优选为 70面积％以上且98面积％以下，更优选85面积％以上且97面积％以下。当在赛隆烧结体 中以上述比例包括β-赛隆和多型赛隆时，β-赛隆与多型赛隆的性质可以反映为赛隆烧 结体的性质。以此方式确定赛隆烧结体性质的相可以被称作主相。因而，当在赛隆烧结体 中以上述比例包括β-赛隆和多型赛隆时，可以获得期望的性能。因此，除了上述主相外， 例如还可以包括硬的碳-氮化物，例如SiC、TiN、TiCN、TiC和WC。在赛隆烧结体中以上述 比例包括的β -赛隆和多型赛隆，以在多数情况下在赛隆烧结体中具有约亚微米至几微米 的短轴尺寸并具有约1至20的纵横比的晶粒的形式存在。在晶粒之间存在无定形或部分 结晶的晶界相。在赛隆烧结体烧结时，晶界相以液相存在，并有助于改善赛隆烧结体的可烧 结性。
[0047] 如下可以获得β -赛隆和多型赛隆相对于赛隆烧结体的总量。将赛隆烧结体沿任 意平面切割，并利用扫描电子显微镜在2000至5000放大倍数下将镜面抛光的切割表面拍 照。将所得微观图像进行图像分析，将β-赛隆、多型赛隆以及除了 β-赛隆和多型赛隆之 外的相分类，并测量各个面积。通过计算赛隆和多型赛隆相对于图像总面积的面积比 例，可以获得该总量。
[0048] 本发明的赛隆烧结体不仅包括赛隆和多型赛隆，而且以下述特定比例包含特 定的β-赛隆和多型赛隆。此外，赛隆烧结体以特定比例包含特定的稀土元素。因而，所述 赛隆烧结体具有耐破裂性、抗VB磨损性和抗边界磨损性。也就是说，当利用所述赛隆烧结 体做切削刀片来切削例如耐热合金等的工件时，本发明的赛隆烧结体在粗加工和半精加工 两者中，可以长时间表现出充分的切削性能。本文中，抗VB磨损性是对抗主要由化学因素 引起的磨损劣化的性质，且抗边界磨损性是对抗主要由物理因素引起的磨损劣化的性质。
[0049] β -赛隆由式Si6_zAlz0zN8_ z表示，且其Z值优选0. 4以上且I. 0以下，更优选0. 6以 上且0.9以下。因为Z值至少为0.4以上且1.0以下，优选0.6以上且0.9以下，因此