KR101609090B1

KR101609090B1 - 사이알론 소결체 및 절삭 인서트

Info

Publication number: KR101609090B1
Application number: KR1020147027635A
Authority: KR
Inventors: 료지 도요다; 후미히로 기카와
Original assignee: 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2016-04-04
Also published as: EP3088375B1; EP3088375A1; KR20150088182A; JP5629843B1; US20160207837A1; CN104884410A; MX2016005467A; CN104884410B; ES2773129T3; EP3088375A4; US9695087B2; CA2868293C; JPWO2015097856A1; WO2015097856A1; CA2868293A1

Abstract

본 발명은, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성을 갖는 사이알론 소결체 및 절삭 인서트를 제공하는 것을 과제로 한다.
β-사이알론 (Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Z) 과, 12H-사이알론, 15R-사이알론 및 21R-사이알론의 적어도 1 종의 폴리 타입 사이알론을 함유하고, Z 값이 0.4 이상 1.0 이하이고, X 선 회절 분석에 의한 각 사이알론의 피크 강도의 합계에 대한 폴리 타입 사이알론의 피크 강도의 합계의 비율이 10 ％ 이상 50 ％ 이하이고, La 및 Ce 의 적어도 1 종의 희토류 B 와, Y, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb 및 Lu 의 적어도 1 종의 희토류 C 를 함유하고, 희토류 B 와 희토류 C 의 몰비는 산화물 환산으로 1.0：0.06 ∼ 1.0：3.5 이고, 희토류 B 및 희토류 C 의 함유량은 산화물 환산으로 0.8 몰％ 이상 4.0 몰％ 이하인 사이알론 소결체 및 절삭 인서트.

Description

사이알론 소결체 및 절삭 인서트{SIALON SINTERED BODY AND CUTTING INSERT}

본 발명은 사이알론 소결체 및 절삭 인서트에 관한 것이다.

사이알론 소결체는, 질화 규소와 비교하여 우수한 경도와, 실온에서 고온에 이를 때까지의 온도 범위에 있어서의 높은 강도를 갖고, 화학적 안정성이 높은 소재라고 인식되고 있다. 따라서, 사이알론 소결체는 기계용 부품, 내열 부품 및 내마모 부품 등의 폭넓은 용도가 기대되고 있다. 사이알론 소결체 용도의 하나로서, 절삭 공구에 장착되는 절삭 인서트가 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 5). 절삭 인서트는 절삭 공구 본체부의 선단에 착탈 가능하게 장착되는 날끝으로, 슬로우 어웨이 칩 및 날끝 교환 칩 등이라고도 칭해지는 공구 부품이다.

일본 공개특허공보 2008-162882호 일본 공개특허공보 2013-224240호 WO2010/103839 A1 일본 공개특허공보 소60-239365호 일본 공표특허공보 2008-529948호

그런데, 절삭 인서트로 내열 합금 등의 피삭재를 절삭할 때, 통상, 조 (粗) 가공과 중 (中) 마무리 가공에서 상이한 종류의 절삭 인서트가 사용된다. 조 가공에서는 강도 및 인성이 우수하고, 즉 내결손성이 우수한 재료로 이루어지는 절삭 인서트가 사용되는 경우가 많다. 중 마무리 가공에서는, VB 마모 및 경계 마모 등이 잘 발생하지 않는, 즉 내마모성이 우수한 재료로 이루어지는 절삭 인서트가 사용되는 경우가 많다.

이와 같이 가공 단계에 따라 특성이 상이한 절삭 인서트를 구분하여 사용하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 그러나, 절삭 인서트를 구분하여 사용하는 것은 작업자의 부담이 된다. 동일한 절삭 인서트로 조 가공에서 중 마무리 가공까지 실시할 수 있으면, 절삭 공구를 절삭 도중에 교환할 필요가 없어, 시간 삭감 및 작업의 간략화로 연결되고, 또한, 잘못된 공구가 사용될 리스크가 줄어든다.

본 발명의 과제는, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성을 갖는 사이알론 소결체 및 절삭 인서트를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단은,

[1] β-사이알론과 12H-사이알론, 15R-사이알론 및 21R-사이알론으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 폴리 타입 사이알론을 함유하는 사이알론 소결체로서,

Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Z 로 나타내는 β-사이알론의 Z 값이 0.4 이상 1.0 이하이고,

X 선 회절 분석에 의해 얻어지는 사이알론의 피크 강도로부터 산출되는 각 사이알론의 피크 강도의 합계 I_A 에 대한 상기 폴리 타입 사이알론의 피크 강도로부터 산출되는 각 폴리 타입 사이알론의 피크 강도의 합계 I_p 의 비율 [(I_p/I_A) × 100] 이 10 ％ 이상 50 ％ 이하이고,

La 및 Ce 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 희토류 원소 B 와, Y, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb 및 Lu 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 희토류 원소 C 를 함유하고,

상기 희토류 원소 B 와 상기 희토류 원소 C 의 몰비 M_B：M_C 는, 산화물 환산으로 1.0：0.06 ∼ 1.0：3.5 이고,

상기 사이알론 소결체 중에 있어서의 상기 희토류 원소 B 및 상기 희토류 원소 C 의 합계 함유량은, 산화물 환산으로 0.8 몰％ 이상 4.0 몰％ 이하인 것을 특징으로 하는 사이알론 소결체이다.

상기 [1] 의 바람직한 양태는 이하와 같다.

[2] 사이알론 소결체에 함유되는 Al 과 동량의 Al 이 β-사이알론에 함유되어 있다고 가정하여 사이알론 소결체의 조성으로부터 산출한 Z 값을 이론 Z 값으로 했을 때, 상기 이론 Z 값에 대한 상기 Z 값의 비율 [(Z 값/이론 Z 값) × 100] 으로 나타내는 Al 의 β-사이알론에 대한 고용률이 30 ％ 이상 60 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 사이알론 소결체이다.

[3] α-사이알론을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2] 에 기재된 사이알론 소결체이다.

[4] X 선 회절 분석에 의해 얻어지는 각 사이알론의 상기 피크 강도의 합계 I_A 에 대한 α-사이알론의 피크 강도 I_α 의 비율 [(I_α/1_A) × 100] 이 10 ％ 미만이고,

M_x(Si,Al)₁₂(O,N)₁₆(0 ＜ x ≤ 2) 으로 나타내는 α-사이알론에 있어서, M 은 상기 희토류 원소 B 와 상기 희토류 원소 C 를 함유하는 금속 원소이고,

사이알론 소결체에 있어서의 희토류 원소 C 에 대한 희토류 원소 B 의 원자비 A_S 에 대한 α-사이알론에 있어서의 희토류 원소 C 에 대한 희토류 원소 B 의 원자비 A_α 의 비율 [(A_α/A_S) × 100] 이 70 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2] 에 기재된 사이알론 소결체이다.

[5] [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 사이알론 소결체로 이루어지는 절삭 인서트이다.

본 발명에 관련된 사이알론 소결체는, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성을 갖는다. 또, 본 발명에 관련된 절삭 인서트는, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성을 갖는 사이알론 소결체로 이루어지므로, 내열 합금 등의 피삭재를 절삭 가공할 때, 조 가공과 중 마무리 가공의 양방에서 충분한 절삭 성능을 장기간에 걸쳐 발휘할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 내열 합금 등의 피삭재를 절삭 가공할 때, 조 가공 및 중 마무리 가공의 양방에 사용할 수 있는 장수명의 절삭 인서트를 제공할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 절삭 인서트의 일 실시예를 나타내는 개략 설명도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 절삭 인서트를 구비한 절삭 공구의 일 실시예를 나타내는 개략 설명도이다.

본 발명의 사이알론 소결체는, β-사이알론과, 12H-사이알론, 15R-사이알론 및 21R-사이알론으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 폴리 타입 사이알론을 함유한다.

β-사이알론은, 통상 침상 (針狀) 의 형태를 가지고 있다. 그 때문에, 사이알론 소결체 중에 β-사이알론이 많이 존재하고 있는 경우에는, 침상의 결정립끼리가 복잡하게 얽힌 조직을 형성하여, 외부 응력에 의한 사이알론 소결체의 균열의 진행이 억제된다. 즉, 사이알론 소결체에 있어서의 β-사이알론의 비율이 많을수록, 사이알론 소결체의 내결손성이 향상된다.

12H-사이알론, 15R-사이알론 및 21R-사이알론은 모두 통상 주상 (柱狀) 의 형태를 가지고 있다. 따라서, β-사이알론과 같은 침상 결정립이 복잡하게 얽힌 조직이 형성되지 않기 때문에, β-사이알론에 비하면 내결손성에 대한 효과가 낮다. 한편, 이들 폴리 타입 사이알론은, 모두 내열 합금 등의 피삭재와의 내화학 반응성이 우수하므로, 피삭재가 용착 및 확산되기 어렵다. 따라서, 사이알론 소결체에 폴리 타입 사이알론이 함유되어 있으면 내 VB 마모성이 향상된다. 12H-사이알론과 15R-사이알론과 21R-사이알론은 동일한 특성을 가지고 있기 때문에, 사이알론 소결체는 이들 중의 적어도 1 종을 가지고 있으면 된다. 폴리 타입 사이알론 중에서 12H-사이알론은, 내결손성과 내마모성의 밸런스가 양호한 점에서 바람직하다.

본 발명의 사이알론 소결체는, 사이알론 소결체에 대해 β-사이알론과 폴리 타입 사이알론을 합계로 70 면적％ 이상 98 면적％ 이하 함유하는 것이 바람직하고, 85 면적％ 이상 97 면적％ 이하 함유하는 것이 보다 바람직하다. 사이알론 소결체에 상기 비율로 β-사이알론과 폴리 타입 사이알론이 함유되어 있으면, β-사이알론 및 폴리 타입 사이알론의 특성이 사이알론 소결체의 특성으로서 반영되기 쉽다. 이와 같이 사이알론 소결체의 특성을 결정짓고 있는 상 (相) 을 주상이라고 칭하는 경우도 있다. 따라서, 상기 비율로 β-사이알론과 폴리 타입 사이알론이 함유되어 있으면, 원하는 성능이 얻어진다. 그 때문에, 상기 주상 이외에 예를 들어 SiC, TiN, TiCN, TiC, WC 등의 경질 탄질화물이 함유되어 있어도 된다. 상기 비율로 사이알론 소결체 중에 β-사이알론 및 폴리 타입 사이알론은, 사이알론 소결체 중에서 서브 미크론 내지 수 미크론 정도의 단축 직경으로, 1 ∼ 20 정도의 어스펙트비를 갖는 결정립으로서 존재하는 경우가 많다. 이 결정립끼리의 사이에는 비정질 또는 부분적으로 결정질인 입계상이 존재한다. 입계상은, 사이알론 소결체의 소결시에 액상으로서 존재하여 사이알론 소결체의 소결성의 향상에 기여한다.

β-사이알론과 폴리 타입 사이알론의 사이알론 소결체에 대한 합계량은, 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 사이알론 소결체를 임의의 평면으로 절단하여, 경면 가공한 절단면을 주사형 전자 현미경에 의해 2000 ∼ 5000 배의 배율로 촬영한다. 얻어진 미세 구조 사진을 화상 분석하여, β-사이알론 및 폴리 타입 사이알론과 이들 이외의 상을 분류하여, 각각의 면적을 측정한다. 상기 합계량은, 사진 전체의 면적에 대한 β-사이알론 및 폴리 타입 사이알론 면적의 비율을 산출함으로써 구할 수 있다.

본 발명의 사이알론 소결체는, β-사이알론과 폴리 타입 사이알론을 함유할 뿐만 아니라, 이하에 설명하는 바와 같이, 특정한 β-사이알론과 폴리 타입 사이알론을 특정한 비율로 함유하고, 특정한 희토류 원소를 특정한 비율로 함유하므로, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성을 갖는다. 즉, 본 발명의 사이알론 소결체는 사이알론 소결체를 절삭 인서트로서 사용하여 내열 합금 등의 피삭재를 절삭 가공하는 경우에, 조 가공 및 중 마무리 가공의 양방에서 충분한 절삭 성능을 장기간에 걸쳐 발휘할 수 있다. 또한, 내 VB 마모성은 주로 화학적 요인에 의한 마모 열화에 대한 특성이고, 내경계 마모성은 주로 물리적 요인에 의한 마모 열화에 대한 특성이다.

β-사이알론은, Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Z 의 일반식으로 나타내고, 이 Z 값이 0.4 이상 1.0 이하이고, 0.6 이상 0.9 이하인 것이 바람직하다. 적어도 Z 값이 0.4 이상 1.0 이하, 바람직하게는 0.6 이상 0.9 이하인 것에 의해, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성 모두를 갖는 사이알론 소결체를 제공할 수 있다. Z 값이 커질수록, 즉 β-사이알론에 대한 Al 의 고용량이 많아질수록, 내열 합금 등의 피삭재와의 화학 반응이 잘 일어나지 않게 된다. 그 결과, 사이알론 소결체의 화학적 마모가 억제되어 내 VB 마모성이 향상된다. 한편, β-사이알론에 Al 이 고용됨으로써 이온 결합성이 높아져, 원자 간의 결합 거리가 확대된다. 그 때문에, β-사이알론에 대한 Al 의 고용량이 많아질수록 β-사이알론 입자가 취약해져, 내결손성이 저하된다. 또, β-사이알론에 대한 Al 의 고용량이 많아질수록, β-사이알론의 형태가 침상에서 주상으로 변화되어 어스펙트비가 저하된다. 그 결과, 침상 결정립이 복잡하게 얽힌 조직이 잘 형성되지 않게 되어, 내결손성이 저하된다. 따라서, Z 값이 1.0 을 초과하면, 사이알론 소결체를 절삭 인서트로서 사용했을 경우에, 내열 합금의 조 가공에 필요한 내결손성이 얻어지지 않는다. Z 값이 0.4 미만이면, 사이알론 소결체를 절삭 인서트로서 사용했을 경우에, 내열 합금 등의 피삭재와의 반응성이 높아져, 내 VB 마모성이 열등하다. 따라서, Z 값이 0.4 미만이면, 중 마무리 가공에 필요한 내 VB 마모성이 얻어지지 않는다.

상기 Z 값 (Z) 은, 다음과 같이 하여 구할 수 있다. X 선 회절 분석에 의해 사이알론 소결체의 소결된 표면으로부터 1 ㎜ 이상 내부의 β-사이알론의 a 축 격자 정수 (定數) 를 측정하고, 이 측정값 a 와 β-질화규소의 a 축 격자 정수 (7.60442 Å) 를 이용하여, 이하의 식 (1) 에 의해 구할 수 있다.

Z = (a-7.60442)/0.0297 … (1)

본 발명의 사이알론 소결체는, X 선 회절 분석에 의해 얻어지는 사이알론의 피크 강도로부터 산출되는 각 사이알론의 피크 강도의 합계 I_A 에 대한 상기 폴리 타입 사이알론의 피크 강도로부터 산출되는 각 폴리 타입 사이알론의 피크 강도의 합계 I_p 의 비율 [(I_p/I_A) × 100] 이 10 ％ 이상 50 ％ 이하이고, 10 ％ 이상 40 ％ 이하인 것이 바람직하고, 10 ％ 이상 30 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 적어도 상기 비율 [(I_p/I_A) × 100] 이 10 ％ 이상 50 ％ 이하, 바람직하게는 10 ％ 이상 40 ％ 이하, 보다 바람직하게는 10 ％ 이상 30 ％ 이하인 것에 의해, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성 모두를 갖는 사이알론 소결체를 제공할 수 있다. 상기 비율 [(I_p/I_A) × 100] 은 사이알론 소결체 중에 있어서의 폴리 타입 사이알론의 함유 비율의 지표가 된다. 상기 비율 [(I_p/I_A) × 100] 이 10 ％ 미만이면, 사이알론 소결체 중의 폴리 타입 사이알론의 함유 비율이 적은 점에서, 폴리 타입 사이알론의 내 VB 마모성의 향상 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 그 결과, 사이알론 소결체의 내 VB 마모성이 열등하다. 상기 비율 [(I_p/I_A) × 100] 이 50 ％ 를 초과하면, 사이알론 소결체 중의 폴리 타입 사이알론의 함유 비율이 많고, 상대적으로 β-사이알론의 함유 비율이 적어진다. 그 때문에, 침상 결정립이 복잡하게 얽힌 조직이 잘 형성되지 않아, 사이알론 소결체의 내결손성이 열등하다.

상기 비율 [(I_p/I_A) × 100] 은, 다음과 같이 하여 구할 수 있다. 먼저, 사이알론 소결체의 샘플에 대해 X 선 회절 분석 (XRD) 을 실시한다. X 선 회절 분석에 의해 얻어지는 각 사이알론의 피크 강도는, 이하의 2θ 에 있어서의 피크 높이를 사용한다. 또한, 21R-사이알론을 제외한 이하에 나타내는 각 사이알론에서는 JCPDS 카드에 있어서의 최대 피크를 피크 강도로서 사용하고 있는 데에 반해, 21R-사이알론에서는 JCPDS 카드에 있어서의 최대 피크 이외의 피크를 피크 강도로서 사용하고 있으므로, 다른 사이알론의 피크 높이와 대비할 수 있도록, X 선 회절 분석에 의해 얻어진 피크 강도에 2.5 를 곱한 값을 계산에 사용하는 피크 강도 I_21R 로 한다. 또, 이하에 나타내는 각 사이알론과는 상이한 종류의 사이알론의 피크가 동정된 경우에는, X 선 회절 차트와 JCPDS 카드를 대비하여, 다른 사이알론에서 유래하는 피크의 영향을 잘 받지 않는 피크를 선택하고, 선택된 피크가 최대 피크가 아닌 경우에는, 적절한 수치를 곱하여 피크 강도 I_x 로 한다.

β-사이알론의 피크 강도 I_β : 2θ = 33.4°부근에 있어서의 피크 높이 (β-사이알론의 (1,0,1) 면의 피크 높이)

α-사이알론의 피크 강도 I_α : 2θ = 30.8°부근에 있어서의 피크 높이 (α-사이알론의 (2,0,1) 면의 피크 높이)

12H-사이알론 (일반식：SiAl₅O₂N₅) 의 피크 강도 I_12H : 2θ = 32.8°부근에 있어서의 피크 높이 (12H-사이알론의 (0,0,12) 면의 피크 높이)

15R-사이알론 (일반식：SiAl₄O₂N₄) 의 피크 강도 I_15R : 2θ = 32.0°부근에 있어서의 피크 높이 (15R-사이알론의 (0,0,15) 면의 피크 높이)

21R-사이알론 (일반식：SiAl₆O₂N₆) 의 피크 강도 I_21R：2θ = 37.6°부근에 있어서의 피크 높이 × 2.5 (21R-사이알론의 (1,0,10) 면의 피크 높이 × 2.5)

상기 비율 [(I_p/I_A) × 100] 은, 전술한 바와 같이 하여 X 선 회절 분석에 의해 얻어진 각 사이알론의 피크 강도의 합계 I_A (= I_β ＋ I_α＋ I_12H＋ I_15R＋ I_21R＋I_x) 및 폴리 타입 사이알론의 피크 강도의 합계 I_p (= I_12H＋ I_15R＋ I_21R) 를 산출하고, 산출된 값으로부터 구할 수 있다.

본 발명의 사이알론 소결체는, La 및 Ce 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 희토류 원소 B 와, Y, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb 및 Lu 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 희토류 원소 C 를 함유한다. 사이알론 소결체에 희토류 원소 B 및 희토류 원소 C 가 함유되어 있을 때, 통상, 사이알론 소결체의 원료 분말에 희토류 원소 B 및 희토류 원소 C 가 함유되어 있다. 사이알론 소결체의 원료 분말에 희토류 원소 C 만이 함유되어 있고, Z 값이 0.4 이상 1.0 이하의 β-사이알론을 생성시키는 조건에서 사이알론 소결체를 제조하면, α-사이알론이 생성되기 쉬워진다. 즉, 사이알론 소결체의 소결시에, 원료 분말에 희토류 원소 C 만이 함유되고, 희토류 원소 B 가 함유되어 있지 않으면, β-사이알론과 폴리 타입 사이알론이 주상으로서 존재하는 사이알론 소결체를 얻을 수 없다. 그러나, 원료 분말로서 희토류 원소 B 와 희토류 원소 C 의 양방을 함유시킴으로써, 사이알론 소결체의 소결시에, α-사이알론의 생성을 억제하여 폴리 타입 사이알론을 생성시킬 수 있는 것을 발명자들은 알아내었다. 사이알론 소결체는, 희토류 원소 B 중 La 를 함유하는 것이 바람직하다. La 는 Ce 보다 β-사이알론을 침상으로 하기 쉬워, 침상 결정립이 복잡하게 얽힌 조직을 형성하기 쉽다. 사이알론 소결체는, 희토류 원소 C 중 Y, Dy 및 Er 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 것이 바람직하다. 이들 희토류 원소 C 는 소량의 첨가로 소결성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 사이알론 소결체 중에 있어서의 상기 희토류 원소 B 와 상기 희토류 원소 C 의 몰비 M_B：M_C 는, 산화물 환산으로 1.0：0.06 ∼ 1.0：3.5 이고, 1.0：0.1 ∼ 1.0：3.0 인 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 희토류 원소 B 와 희토류 원소 C 의 몰비 M_C/M_B 는, 0.06 이상 3.5 이하이고, 0.1 이상 3.0 이하인 것이 바람직하다. 상기 몰비 M_B：M_C 가, 산화물 환산으로 1.0：0.06 ∼ 1.0：3.5 이고, 바람직하게는 1.0：0.1 ∼ 1.0：3.0 이면, 소결시에 β-사이알론과 폴리 타입 사이알론이 원하는 함유 비율로 생성되기 쉬워, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성이 우수한 사이알론 소결체를 제공할 수 있다. 상기 몰비 M_C/M_B 가 0.06 미만인 경우, 소결성이 저하되어, 치밀한 사이알론 소결체가 잘 얻어지지 않는다. 또, 만일 소결할 수 있었다고 해도, 폴리 타입 사이알론이 생성되기 쉬워져, 형성된 사이알론 소결체는 내결손성이 열등하다. 상기 몰비 M_C/M_B 가 3.5 보다 큰 경우, 소결시에 α-사이알론이 생성되고 쉽고, 폴리 타입 사이알론이 생성되기 어려워진다. 그 결과, β-사이알론과 폴리 타입 사이알론을 주상으로 하는 사이알론 소결체가 얻어지지 않아, 내 VB 마모성이 열등하다. 만일 폴리 타입 사이알론이 생성되었다고 해도, 상기 몰비 M_C/M_B 가 3.5 를 초과하면, 입계상으로 가넷형 결정 구조를 갖는 결정이 석출되기 쉬워진다. 그 때문에, 형성된 사이알론 소결체가 취약해지기 쉬워, 절삭 인서트로서 사용했을 경우에 내결손성 및 내경계 마모성이 열등하여, 수명이 저하된다.

사이알론 소결체 중에 있어서의 희토류 원소 B 및 희토류 원소 C 의 합계 함유량은, 산화물 환산으로 0.8 몰％ 이상 4.0 몰％ 이하이고, 1.0 몰％ 이상 3.0 몰％ 이하인 것이 바람직하다. 상기 함유량이, 산화물 환산으로 0.8 몰％ 이상 4.0 몰％ 이하이고, 바람직하게는 1.0 몰％ 이상 3.0 몰％ 이하이면, 소결시에 β-사이알론과 폴리 타입 사이알론이 원하는 함유 비율로 생성되기 쉽다. 그 결과, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성이 우수하고, 치밀한 사이알론 소결체를 제공할 수 있다. 상기 함유량이 산화물 환산으로 0.8 몰％ 미만인 경우, 소결성이 저하되어, 치밀한 사이알론 소결체가 잘 얻어지지 않는다. 또, 만일 소결할 수 있었다고 해도 β-사이알론의 형태가 침상이 되기 어려워, 침상 결정립이 복잡하게 얽힌 조직이 잘 얻어지지 않는다. 그 때문에, 형성된 사이알론 소결체는 내결손성이 열등하다. 상기 함유량이, 산화물 환산으로 4.0 몰％보다 큰 경우, 입계상이 편석되기 쉬워져, 그 결과 사이알론 소결체의 강도가 저하된다. 또, 상기 함유량이, 산화물 환산으로 4.0 몰％ 보다 큰 경우, 사이알론에 고용되지 않았던 희토류 원소 B 및 C 가 입계상에 많이 잔존함으로써 부드러운 입계상이 많이 형성된다. 그 때문에, 형성된 사이알론 소결체는 내경계 마모성이 열등하다.

Al 의 β-사이알론에 대한 고용률은 30 ％ 이상 60 ％ 이하인 것이 바람직하다. Al 의 β-사이알론에 대한 고용률이 30 ％ 이상 60 ％ 이하이면, Al 의 β-사이알론에 대한 고용률과, Al 의 폴리 타입 사이알론 및 입계상에 대한 고용률의 밸런스가 양호하다. 즉, Al 의 β-사이알론에 대한 고용률이 30 ％ 미만인 경우, 입계상의 양이 증가하여, 입계상의 Al 농도가 높아진다. 그 결과, 내열성이 저하될 우려가 있다. 또, Al 의 β-사이알론에 대한 고용률이 30 ％ 미만인 경우, 입계상에 가넷형 결정 구조를 갖는 결정이 석출되기 쉽고, 그에 따라 사이알론 소결체가 취약해져, 내결손성 및 내경계 마모성이 저하될 우려가 있다. Al 의 고용률이 60 ％ 보다 큰 경우, 입계상의 양이 줄어들어, 입계상의 Al 농도가 낮아진다. 그 결과, 탈립 (脫粒) 이 일어나기 쉬워져, 사이알론 소결체의 내 VB 마모성 및 내경계 마모성이 저하될 우려가 있다.

Al 의 β-사이알론에 대한 고용률은, 사이알론 소결체에 함유되는 Al 과 동량의 Al 이 β-사이알론에 함유되어 있다고 가정하여 사이알론 소결체의 조성으로부터 산출한 Z 값을 이론 Z 값으로 했을 때, 상기 이론 Z 값에 대한 상기 Z 값의 비율 [(Z 값/이론 Z 값) × 100] 으로 나타낸다. 상기 비율 [(Z 값/이론 Z 값) × 100] 은, 다음과 같이 하여 구할 수 있다. Z 값 (Z) 은 사이알론 소결체를 X 선 회절 분석하여, 상기 식 (1) 에 의해 구한다. 이론 Z 값 (TZ) 은, 사이알론 소결체에 함유되는 Si 및 Al 의 함유량 (질량％) 을 형광 X 선 분석 또는 화학 분석 등에 의해 측정하고, 측정된 Si 의 함유량을 Si 의 원자량으로 나눈 값을 MSi, 측정된 Al 의 함유량을 Al 의 원자량으로 나눈 값을 MAl 로 하여, 이하의 식 (2) 에 의해 구한다.

TZ = 6MAl/(MSi＋MAl) …(2)

얻어진 Z 값과 이론 Z 값으로부터 상기 비율 [(Z 값/이론 Z 값) × 100] 을 산출한다.

본 발명의 사이알론 소결체는, α-사이알론을 함유하지 않는 것이 바람직하다. α-사이알론은, 통상 구상의 형태를 갖는다. 그 때문에, 사이알론 소결체가 α-사이알론을 함유하면, 취약해져, 내결손성 및 내경계 마모성이 저하된다. 한편, 사이알론 소결체가 α-사이알론을 함유하면, 경도가 높아지므로, 내 VB 마모성이 향상된다. 사이알론 소결체를 절삭 인서트로서 중 마무리 가공에만 사용하는 경우에는, 내 VB 마모성을 향상시키는 것이 좋기 때문에, 사이알론 소결체는 α-사이알론을 함유하는 것이 바람직하다. 한편, 사이알론 소결체를 절삭 인서트로서 조 가공에서 중 마무리 가공까지 범용적으로 사용하는 경우에는, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성 모두 우수할 필요가 있으므로, 사이알론 소결체는 α-사이알론 함유량이 적은 것이 바람직하고, 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 사이알론 소결체가 α-사이알론을 함유하는 경우, 이하의 조건 (1) ∼ (3) 를 만족할 때에는, α-사이알론을 함유하지 않을 때와 동일한 정도의 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성을 갖는 사이알론 소결체를 제공할 수 있다. 그 조건으로는,

(1) 사이알론 소결체를 X 선 회절 분석했을 때에 얻어지는 각 사이알론의 상기 피크 강도의 합계 I_A 에 대한 α-사이알론의 피크 강도 I_α 의 비율 [(I_α/I_A) × 100] 이 10 ％ 미만인 것

(2) M_x(Si,Al)₁₂(O,N)₁₆ (0 ＜ x ≤ 2) 로 나타내는 α-사이알론에 있어서, M 은 상기 희토류 원소 B 와 상기 희토류 원소 C 를 함유하는 금속 원소인 것

(3) 사이알론 소결체에 있어서의 희토류 원소 C 에 대한 희토류 원소 B 의 원자비 A_S 에 대한 α-사이알론에 있어서의 희토류 원소 C 에 대한 희토류 원소 B 의 원자비 A_α 의 비율 [(A_α/A_S) × 100] 이 70 ％ 이하인 것이다.

사이알론 소결체에 있어서의 α-사이알론의 함유량이 많아질수록 취약해져, 내결손성 및 내경계 마모성이 저하된다. 따라서, 전술한 바와 같이 사이알론 소결체에 있어서의 α-사이알론의 함유량은 적은 편이 바람직하다. 그러나, 조건 (2) 및 (3) 을 만족하는 경우에는, 조건 (1) 을 만족하는 정도의 α-사이알론을 함유한 사이알론 소결체는, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성의 모든 성능을 유지할 수 있다. 희토류 원소 B 는 이온 반경이 커서, 단체로는 α-사이알론에 침입 고용되지 않는 것이 알려져 있다. 그러나, 사이알론 소결체의 원료 분말에 희토류 원소 B 와 희토류 원소 C 의 양방을 첨가함으로써, 희토류 원소 C 가 α-사이알론에 침입 고용될 때에 희토류 원소가 침입 가능한 사이트가 약간 확대되기 때문에, 희토류 원소 B 를 α-사이알론에 침입 고용시킬 수 있다. 희토류 원소 B 와 희토류 원소 C 의 양방이 침입 고용되어 있는 α-사이알론은, 희토류 원소 C 가 단독으로 침입 고용되어 있는 α-사이알론에 비해 탈립이 일어나기 어렵다. 따라서, 희토류 원소 B 와 희토류 원소 C 의 양방이 침입 고용되어 있는 α-사이알론은, 내경계 마모성이 우수하다. 그리고, 상기 비율 A_α/A_S 가 70 ％ 이하, 즉 희토류 원소 C 에 대한 희토류 원소 B 의 원자비가 사이알론 소결체 전체보다 α-사이알론 쪽이 적어 70 ％ 이하로, α-사이알론에 대한 희토류 원소 B 의 침입 고용률이 작아져 있을 때, 입계상과 α-사이알론의 계면 결합력이 더욱 높아진다. 그 결과, 보다 탈립이 일어나기 어려워지기 때문에 내경계 마모성 및 내결손성이 우수하다.

본 발명의 사이알론 소결체의 제조 방법의 일례를 이하에 설명한다. α-Si₃N₄ 분말, Al₂O₃ 분말, AlN 분말 등의 사이알론을 구성하는 원소를 함유하는 분말과, 희토류 원소 B 의 산화물 분말인 La₂O₃ 분말 및 CeO₂ 분말 중의 적어도 1 종과, 희토류 원소 C 의 산화물 분말인 Y₂O₃ 분말, Nd₂O₃ 분말, Sm₂O₃ 분말, Eu₂O₃ 분말, Gd₂O₃ 분말, Dy₂O₃ 분말, Er₂O₃ 분말, Yb₂O₃ 분말 및 Lu₂O₃ 분말 중 적어도 1 종을 혼합하여 원료 분말로 한다. 또한, AlN 대신에 21R-사이알론 분말을 사용해도 된다. 또, 산화물 대신에 수산화물을 사용해도 된다. 원료 분말은, 평균 입경 5 μ 이하, 바람직하게는 3 μ 이하, 더욱 바람직하게는 1 μ 이하의 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 원료 분말은 소결 후의 사이알론 소결체의 조성을 고려하여 각각의 배합 비율을 결정하면 된다.

다음으로, 조제한 원료 분말과, 에탄올에 용해한 마이크로 왁스계의 유기 바인더와 에탄올을, Si₃N₄ 제의 포트에 투입하고, Si₃N₄ 제의 볼을 사용하여, 원료 분말을 습식 혼합한다. 얻어진 슬러리를 충분히 건조시켜 원하는 형상으로 프레스 성형한다. 얻어진 성형체를 가열 장치 내에 있어서, 1 기압의 질소 분위기하, 400 ∼ 800 ℃ 에서, 60 ∼ 120 분간의 탈지 처리를 실시한다. 또한 탈지한 성형체를 Si₃N₄ 제의 용기 내에 배치하고, 질소 분위기하, 1700 ∼ 1900 ℃ 에서 120 ∼ 360 분간에 걸쳐 가열함으로써, 사이알론 소결체를 얻을 수 있다. 얻어진 사이알론 소결체의 이론 밀도가 99 ％ 미만인 경우에는, 추가로 1000 기압의 질소 분위기하, 1500 ∼ 1700 ℃ 에서 120 ∼ 240 분의 HIP 처리를 실시하여, 이론 밀도로 99 ％ 이상의 치밀체를 얻는다.

본 발명의 사이알론 소결체는 절삭 인서트로서 사용할 수 있다. 도 1 은, 본 발명의 절삭 인서트의 일 실시예를 나타내는 개략 설명도이다. 도 2 는, 도 1 에 나타내는 절삭 인서트를 구비한 절삭 공구의 일 실시예를 나타내는 개략 설명도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태의 절삭 인서트 (1) 는 대략 원통 형상으로, 절삭 공구 (10) 에 장착되어 사용된다. 절삭 공구 (10) 는 내열 합금의 절삭 가공 등에 사용되고, 본체부 (11) 의 선단부에 장착부 (12) 를 구비하고 있다. 절삭 인서트 (1) 는 이 장착부 (12) 에 착탈 가능하게 장착된다.

이 실시형태의 절삭 인서트 (1) 는, 본 발명의 사이알론 소결체에 의해 형성되어 있다. 이 절삭 인서트 (1) 는 전술한 사이알론 소결체에 의해 형성되어 있으므로, 내결손성, 내 VB 마모성 및 내경계 마모성을 갖는다. 즉, 이 절삭 인서트 (1) 는 내열 합금의 조 가공에 견디는 내결손성과 중 마무리 가공에서 미려 (美麗) 한 가공면을 얻는 데에 요구되는 내 VB 마모성과, 와스팰로이 등의 피삭재의 절삭 가공 및 가공 경화된 지점에서 발생하기 쉬운 아상 (牙狀) 의 마모를 억제하는 내경계 마모성을 가져, 조 가공에서 중 마무리 가공까지 범용적으로 사용할 수 있다. 이 절삭 인서트 (1) 는, 인코넬 718 등의 Ni 를 주성분으로서 함유하는 내열 합금 및 와스팰로이 등의 Ni 를 주성분으로 하고, Co 를 10 질량％ 이상 함유하는 내열 합금 등을 피삭재로 하는 절삭 가공에 바람직하게 사용된다.

본 발명의 절삭 인서트는, 다른 실시형태로서, 상기 사이알론 소결체와, 상기 사이알론 소결체 외주면의 적어도 일부에 형성된, TiN, Ti(C,N), TiC, Al₂O₃, (Ti,Al)N 및 (Ti,Si)N 으로 대표되는 각종 경질 탄산 질화물로 이루어지는 피막 의해 형성되어 있어도 된다. 절삭 인서트가 사이알론 소결체의 절삭날의 적어도 일부에 상기 피막이 형성되어 있으면, 상기 피막은 피삭재와의 반응성이 낮고, 고경도이기 때문에, 보다 더 내마모성이 향상된다.

본 발명의 사이알론 소결체는 절삭 인서트에 한정되지 않고, 다른 절삭 공구, 기계용 부품, 내열 부품, 내마모 부품 등으로서 사용할 수 있다.

실시예

(절삭 인서트의 제조)

평균 입경 1.0 ㎛ 이하의 α-Si₃N₄ 분말, Al₂O₃ 분말, AlN 분말과, 희토류 원소의 산화물 분말을 표 1 에 나타내는 조성이 되도록 배합하여, 원료 분말로 하였다. 다음으로, 배합한 원료 분말과, 에탄올에 용해한 마이크로 왁스계의 유기 바인더와 에탄올을 Si₃N₄ 제의 포트에 투입하고, Si₃N₄ 제의 볼을 사용하여, 원료 분말을 습식 혼합하였다. 얻어진 슬러리를 충분히 건조시켜, ISO 규격으로 RNGN120700T01020 의 절삭 인서트의 형상으로 프레스 성형하였다. 얻어진 성형체를 가열 장치 내에 있어서, 1 기압의 질소 분위기하 약 600 ℃ 에서 60 분간의 탈지 처리를 실시하였다. 또한 탈지한 성형체를 Si₃N₄ 제의 용기 내에 배치하고, 질소 분위기하, 1850 ℃ 에서 240 분간에 걸쳐 가열하여, 사이알론 소결체를 얻었다. 얻어진 사이알론 소결체의 이론 밀도가 99 ％ 미만인 경우에는, 추가로 1000 기압의 질소 분위기하, 1600 ℃ 에서 180 분간의 HIP 처리를 실시하여, 이론 밀도로 99 ％ 이상의 치밀체를 얻었다. 이 사이알론 소결체를 다이아몬드 지석으로 연마 가공함으로써, ISO 규격으로 RNGN120700T01020 의 형상으로 조정하여, 절삭 공구용의 절삭 인서트를 얻었다.

(절삭 인서트의 분석)

표 2 에 얻어진 사이알론 소결체를 분석한 결과를 나타낸다.

사이알론 소결체에 함유되는 사이알론의 종류는, 얻어진 사이알론 소결체를 X 선 회절 분석함으로써 동정하였다.

사이알론 소결체를 주사형 전자 현미경에 의해 관찰한 결과, 어느 사이알론 소결체에 있어서도 결정립끼리의 사이에 부분적으로 결정을 포함하는 비정질의 입계상이 관찰되었다.

β-사이알론의 Z 값은, 얻어진 사이알론 소결체를 X 선 회절 분석하여, 전술한 바와 같이 식 (1) 을 이용하여 구하였다.

Al 의 β-사이알론에 대한 고용률은, 얻어진 사이알론 소결체를 형광 X 선 분석하고, 전술한 바와 같이 식 (2) 을 이용하여 이론 Z 값을 구하여, 얻어진 Z 값와 이론 Z 값을 Z 값/이론 Z 값 × 100 에 대입하여 구하였다.

폴리 타입 사이알론의 함유량은, 얻어진 사이알론 소결체를 X 선 회절 분석하여, 전술한 바와 같이 각 사이알론의 피크 강도의 합계 I_A 에 대한 각 폴리 타입 사이알론의 피크 강도의 합계 I_p 의 비율 [(I_p/I_A) × 100] 을 산출하여 구하였다.

α-사이알론의 함유량은, 폴리 타입 사이알론의 함유량과 동일하게 하여, 각 사이알론의 피크 강도의 합계 I_A 에 대한 α-사이알론의 피크 강도 I_α 의 비율 [(I_α/I_A) × 100] 을 산출하여 구하였다.

얻어진 사이알론 소결체에 함유되는, 희토류 원소 B 및 희토류 원소 C 의 함유량은 형광 X 선 분석에 의해 구하였다.

α-사이알론에 함유되는 희토류 원소 B 및 희토류 원소 C 의 함유량은, 투과형 전자 현미경을 사용하고, 5 개 이상의 α-사이알론 입자를 EDS 분석하여, 얻어진 값의 평균값을 산출하여 구하였다.

(절삭 인서트의 절삭 성능의 평가)

얻어진 절삭 인서트를 사용하여, 이하의 절삭 가공 조건에서 절삭 가공을 실시하였다. 절삭 가공에 있어서, 다음의 어느 것에 도달했을 때의 가공 거리를 표 2 에 나타냈다. 또한, 결손과 플레이킹은 절삭 인서트에 나타나는 손상의 현상으로서는 상이하지만, 절삭 인서트의 강도 및 인성 등 동일한 특성에 의해 발생하는 현상이다.

(1) VB 마모 (VB) 가 0.5 ㎜ 를 초과했을 때

(2) 횡플랭크면 경계 마모 (VN) 가 1.0 ㎜ 를 초과했을 때

(3) 결손 (B) 이 발생했을 때

(4) 플레이킹 (F) 이 발생했을 때

[절삭 가공 조건 1]

피삭재：인코넬 718

절삭 속도：250 m/min

이송 속도：0.2 ㎜/rev

절입 (切入)：1.2 ㎜

절삭유 (油)：있음

[절삭 가공 조건 2]

피삭재：와스팰로이

절삭 속도：200 m/min

이송 속도：0.2 ㎜/rev

절입：0.8 ㎜

절삭유：있음

표 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 범위 내의 절삭 인서트는, 절삭 가공에 있어서, VB 마모, 횡플랭크면 경계 마모, 결손 및 플레이킹 중 어느 것에 도달할 때까지의 가공 거리가 길어, 내 VB 마모성, 내경계 마모성 및 내결손성을 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위 내의 절삭 인서트는, 인코넬 718 및 와스팰로이 등의 내열 합금을 피삭재로 하여, 조 가공 및 중 마무리 가공의 양방에 사용할 수 있다. 한편, 본 발명의 범위 외의 절삭 인서트는, 절삭 가공에 있어서, VB 마모, 횡플랭크면 경계 마모, 결손 및 플레이킹의 어느 것에 도달함으로써, 본 발명의 절삭 인서트에 비해 가공 거리가 짧아, 내 VB 마모성, 내경계 마모성 및 내결손성 중 적어도 하나가 열등한 것을 알 수 있다.

이하에, 표 2 의 시험 결과에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

β-사이알론의 Z 값이 0.4 미만인 시험 번호 25 의 절삭 인서트는, 본 발명의 범위 내에 있는 절삭 인서트에 비해 가공 거리가 짧다. 또, 시험 번호 25 의 절삭 인서트는, 수명 요인이 VB 마모이므로, β-사이알론의 Z 값이 0.4 미만이면, 내 VB 마모성이 열등한 경향이 있는 것을 알 수 있다.

β-사이알론의 Z 값이 1.0 보다 큰 시험 번호 20, 21 의 절삭 인서트는, 본 발명의 범위 내에 있는 절삭 인서트에 비해 가공 거리가 짧다. 또, 시험 번호 20, 21 의 절삭 인서트는, 모두 수명 요인으로서 플레이킹이 포함되어 있다. 따라서, β-사이알론의 Z 값이 1.0 보다 크면 플레이킹이 일어나기 쉬워, 내결손성이 열등한 경향이 있는 것을 알 수 있다.

희토류 원소 B 가 함유되어 있지 않은 시험 번호 20 ∼ 22, 25, 26 의 절삭 인서트는, 폴리 타입 사이알론이 잘 생성되지 않는 것을 알 수 있다.

폴리 타입 사이알론의 함유량이 10 ％ 미만인 시험 번호 20, 22, 25, 28 의 절삭 인서트는, 본 발명의 범위 내에 있는 절삭 인서트에 비해 가공 거리가 짧다. 시험 번호 20 ∼ 22, 25, 26 의 절삭 인서트는, 희토류 원소 B 가 함유되어 있지 않기 때문에, 폴리 타입 사이알론이 잘 생성되지 않는다. 또, 폴리 타입 사이알론이 무함유인 시험 번호 22, 25 의 절삭 인서트는, 수명 요인이 VB 마모이므로, 폴리 타입 사이알론의 함유량이 10 ％ 미만이면, 내 VB 마모성이 열등한 경향이 있는 것을 알 수 있다.

폴리 타입 사이알론의 함유량이 50 ％ 보다 큰 시험 번호 18, 19 의 절삭 인서트는, 본 발명의 범위 내에 있는 절삭 인서트에 비해 가공 거리가 짧다. 또, 시험 번호 18, 19 의 절삭 인서트는, 수명 요인이 결손인 경우가 많은 점에서, 폴리 타입 사이알론의 함유량이 50 ％ 보다 크면 내결손성이 열등한 경향이 있는 것을 알 수 있다.

희토류 원소 B 의 함유량 및 희토류 원소 C 의 함유량의 합계가 0.8 몰％ 미만인 시험 번호 24 의 절삭 인서트는, 소결성이 열등하여, 치밀한 사이알론 소결체 가 얻어지지 않는 것을 알 수 있다.

희토류 원소 B 의 함유량 및 희토류 원소 C 의 함유량의 합계가 4.0 몰％ 보다 큰 시험 번호 23 의 절삭 인서트는, 본 발명의 범위 내에 있는 절삭 인서트에 비해 가공 거리가 짧다. 또, 시험 번호 23 의 절삭 인서트는 수명 요인이 횡플랭크면 경계 마모이므로, 희토류 원소 B 및 C 의 함유량이 4.0 몰％ 보다 크면 내경계 마모성이 열등한 경향이 있는 것을 알 수 있다.

희토류 원소 B 및 희토류 원소 C 를 함유하고 있고, 몰비 M_C/M_B 가 0.06 미만인 시험 번호 27 의 절삭 인서트는, 본 발명의 범위 내에 있는 절삭 인서트에 비해 가공 거리가 짧다. 또, 시험 번호 27 의 절삭 인서트는, 수명 요인에 플레이킹이 포함되므로, 몰비 M_C/M_B 가 0.06 미만이면 내결손성이 열등한 경향이 있는 것을 알 수 있다.

희토류 원소 B 및 희토류 원소 C 를 함유하고 있고, 몰비 M_C/M_B 가 3.5 보다 큰 시험 번호 28 의 절삭 인서트는, 본 발명의 범위 내에 있는 절삭 인서트에 비해 가공 거리가 짧다. 시험 번호 28 의 절삭 인서트는, 수명 요인이 횡플랭크면 경계 마모이므로, 시험 번호 28 의 절삭 인서트는, 내경계 마모성이 열등한 경향이 있는 것을 알 수 있다. 시험 번호 28 의 절삭 인서트는, 희토류 원소 B 가 함유되어 있으므로, β-사이알론을 침상화하기 쉽고, 희토류 원소 B 가 함유되어 있지 않은 시험 번호 20 ∼ 22, 25, 26 의 절삭 인서트에 비해 내결손성이 향상되어 있는 것으로 생각된다.

1 : 절삭 인서트
10 : 절삭 공구
11 : 본체부
12 : 장착부

Claims

β-사이알론과, 12H-사이알론, 15R-사이알론 및 21R-사이알론으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 폴리 타입 사이알론을 함유하는 사이알론 소결체로서,
Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Z 로 나타내는 β-사이알론의 Z 값이 0.4 이상 1.0 이하이고,
X 선 회절 분석에 의해 얻어지는 사이알론의 피크 강도로부터 산출되는 각 사이알론의 피크 강도의 합계 I_A 에 대한 상기 폴리 타입 사이알론의 피크 강도로부터 산출되는 각 폴리 타입 사이알론의 피크 강도의 합계 I_p 의 비율 [(I_p/I_A) × 100] 이 10 ％ 이상 50 ％ 이하이고,
La 및 Ce 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 희토류 원소 B 와, Y, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb 및 Lu 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 희토류 원소 C 를 함유하고,
상기 희토류 원소 B 와 상기 희토류 원소 C 의 몰비 M_B：M_C 는, 산화물 환산으로 1.0：0.06 ∼ 1.0：3.5 이고,
상기 사이알론 소결체 중에 있어서의 상기 희토류 원소 B 및 상기 희토류 원소 C 의 합계 함유량은, 산화물 환산으로 0.8 몰％ 이상 4.0 몰％ 이하인 것을 특징으로 하는 사이알론 소결체.
제 1 항에 있어서,
사이알론 소결체에 함유되는 Al 과 동량의 Al 이 β-사이알론에 함유되어 있다고 가정하여 사이알론 소결체의 조성으로부터 산출한 Z 값을 이론 Z 값으로 했을 때, 상기 이론 Z 값에 대한 상기 Z 값의 비율 [(Z 값/이론 Z 값) × 100] 으로 나타내는 Al 의 β-사이알론에 대한 고용률이 30 ％ 이상 60 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 사이알론 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
α-사이알론을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 사이알론 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
X 선 회절 분석에 의해 얻어지는 각 사이알론의 상기 피크 강도의 합계 I_A 에 대한 α-사이알론의 피크 강도 I_α 의 비율 [(I_α/1_A) × 100] 이 10 ％ 미만이고,
M_x(Si,Al)₁₂(O,N)₁₆(0 ＜ x ≤ 2) 으로 나타내는 α-사이알론에 있어서, M 은 상기 희토류 원소 B 와 상기 희토류 원소 C 를 함유하는 금속 원소이고,
사이알론 소결체에 있어서의 희토류 원소 C 에 대한 희토류 원소 B 의 원자비 A_S 에 대한 α-사이알론에 있어서의 희토류 원소 C 에 대한 희토류 원소 B 의 원자비 A_α 의 비율 [(A_α/A_S) × 100] 이 70 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 사이알론 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 사이알론 소결체로 이루어지는 절삭 인서트.