Composites of the cBN–Si₃N₄ system reinforced by SiCw for turning tools

Abstract

The cBN–Si₃N₄–SiCw composites with different SiCw contents up to 20 vol % have been produced at high pressure of 8.0 GPa and high temperature of 2500 K. It has been defined that the Young modulus of the composites were within 740–846 GPa, the Vickers hardness and fracture toughness values were 37.5–42.0 GPa and 11.4–12.9 MPa∙m¹/², respectively. An important feature of the composite microstructure is the breaking of SiCw as a result of HPHT action. It has been shown that at the addition of 10 vol % SiCw to the structure of a cBN–Si₃N₄ composite the interrupted turning of hardened steel results in the flank wear reduction up to 20%.

В условиях высокого давления 8,0 ГПа и высокой температуры 2500 К были получены композиты cBN–Si₃N₄–SiCw с различным содержанием компоненты SiCw до 20 % (по объему). Модуль Юнга находится в интервале 740–846 ГПа. Твердость по Викерсу и трещиностойкость соответственно имеют значения в интервале 37,5–42,0 ГПа и 11,4–12,9 МПа∙м¹/². Характерной особенностью микроструктуры композита является наличие разрушенных SiC-усов, как результат воздействия высокого давления. Разработана методика тестирования образцов при прерывистом точении. Испытания образцов при прерывистом точении высокотвердых сталей показывают, что добавка SiC-усов в количестве 10 % (по объему) в структуре композита cBN–Si₃N₄–SiCw приводит к снижению износа режущей кромки до 20 %.

В умовах високого тиску 8,0 ГПа і високої температури 2500 К було отримано композити cBN–Si₃N₄–SiCw з різним вмістом компоненти SiCw до 20 % (за об’ємом). Модуль Юнга знаходиться в інтервалі 740–846 ГПа. Твердість за Вікерсом і тріщиностійкість відповідно мають значення в інтервалі 37,5–42,0 ГПа і 11,4– 12,9 МПа∙м¹/². Характерною особливістю мікроструктури композиту є наявність зруйнованих SiC-вусів, як результат впливу високого тиску. Розроблено методику тестування зразків при переривчастому точінні. Випробування зразків при переривчастому точінні високотвердих сталей показують, що добавка SiC-вусів в кількості 10 % (за об’ємом) у структурі композиту cBN–Si₃N₄–SiCw приводить до зниження зносу ріжучої кромки до 20 %.