切削工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及由超硬合金構(gòu)成的切削工具。
【背景技術(shù)】
[0002] 一直以來被廣泛用于金屬的切削加工的切削工具中適合利用的是超硬合金。伴隨 著因科鎳合金（(incone1 ))、鈦等的耐熱合金的需求的增加，要求對耐熱合金切削的切削性 能優(yōu)異的切削工具。但是，在現(xiàn)有的切削工具中，切削時切刃附近的溫度達(dá)到高溫。其結(jié)果 是，切刃發(fā)生熱龜裂，或裂紋從發(fā)生的熱龜裂進(jìn)展，切刃發(fā)生卷刃、缺損這樣的問題。
[0003] 因此，在專利文獻(xiàn)1中公開有一種切削工具，其由以WC為主成分，含有Co為12~ 14質(zhì)量％和Cr為0. 3~0. 6質(zhì)量％，矯頑力（He)為15~25kA/m，抗彎強(qiáng)度為3. 5GPa以 上的超硬合金構(gòu)成，公開其在鈦和因科鎳合金等的耐熱合金的切削加工中發(fā)揮著良好的切 削性能。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2012-076156號公報
[0007] 發(fā)明要解決的課題
[0008] 但是，在專利文獻(xiàn)1的刀片中，抑制熱龜裂的發(fā)生的效果不充分，需要性能進(jìn)一步 提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于，提供一種耐磨損性和耐缺損性高的切削工具，其即使在耐熱 合金的切削加工這樣切刃會達(dá)到高溫的加工中，也可抑制切刃的熱龜裂的發(fā)生。
[0010] 用于解決課題的手段
[0011] 在耐熱合金的切削加工中，可知相對于超硬合金中的WC相的平均粒徑和Co、 Cr(Cr3C2)等添加物的含量來說，切削性能不會連續(xù)性地變化，而是在極狹窄的特定的范圍 內(nèi)，切削性能會顯現(xiàn)出飛躍性地提高，從而達(dá)成本發(fā)明。
[0012] 即，本發(fā)明的切削工具由如下的超硬合金構(gòu)成，其以WC相作為主體，以11. 5~ 12. 5質(zhì)量％的比例含有Co,以Cr3C2換算量計按0. 2~0. 6質(zhì)量％的比例含有Cr而成，所 述WC相的平均粒徑為0? 85~1. 05ym，矯頑力（He)為13. 0~16.OkA/m，洛氏硬度（HRA) 為 89. 5 ~90. 5。
[0013] 發(fā)明效果
[0014] 本發(fā)明的切削工具在耐熱合金的切削中可抑制切刃的熱龜裂的發(fā)生，耐磨損性和 耐缺損性均高，發(fā)揮著飛躍性地優(yōu)異的切削性能。
【具體實施方式】
[0015] 本實施方式的切削工具由如下超硬合金構(gòu)成，其以WC相為主體，以11. 5~12. 5 質(zhì)量％的比例含有Co,以Cr3C2換算量計按0. 2~0. 6質(zhì)量％的比例含有Cr而成，所述WC相的平均粒徑為〇? 85~L05ym，矯頑力（He)為13. 0~16.OkA/m，洛氏硬度（HRA)為 89. 5~90. 5。由這一范圍構(gòu)成的本實施方式的切削工具在耐熱合金的切削中可抑制切刃 的熱龜裂的發(fā)生，耐磨損性和耐缺損性均高，發(fā)揮著飛躍性地優(yōu)異的切削性能。
[0016] 即，若WC相的平均粒徑比0. 85ym小，則超硬合金的熱傳導(dǎo)率降低，并且韌性低， 耐缺損性降低。反之，若WC相的平均粒徑比1. 05ym大，則超硬合金的硬度降低，耐磨損性 降低。WC相的平均粒徑的更優(yōu)選的范圍是0.95~1.05ym。另外，若Co的含量比11. 5質(zhì) 量％少，則不能確保充分的韌性、強(qiáng)度，容易發(fā)生缺損。反之，若Co的含量比12. 5質(zhì)量％多， 則超硬合金的熱傳導(dǎo)率降低，熱龜裂發(fā)生并容易缺損，并且耐塑性變形性劣化，切刃的磨損 的進(jìn)展加快。Co含量的更優(yōu)選的范圍是12. 0~12. 5質(zhì)量％。
[0017] 此外，若Cr的Cr3C2換算量比0. 2質(zhì)量％少，則超硬合金中的鍵合相容易氧化變 質(zhì)，反之，若鉻（Cr)的Cr3C2換算量比0.6質(zhì)量％多，則韌性降低并容易缺損。Cr的Cr3C2 換算量的更優(yōu)選的范圍是〇. 4~0. 5質(zhì)量％。另外，在合金中，也可以以碳化物（VC和TaC) 換算合計在0.2質(zhì)量％以下的范圍內(nèi)含有釩（V)和鉭（Ta)中的至少一種。在本實施方式 中，鉻（Cr)、釩（V)和鉭（Ta)在鍵合相中固溶。
[0018] 另外，若矯頑力低于13. 0kA/m，則硬度降低，不能發(fā)揮充分的耐磨損性。反之，若矯 頑力高于16. 0kA/m，則容易發(fā)生熱龜裂，斷裂韌性降低，會誘發(fā)突發(fā)缺損。矯頑力的更優(yōu)選 的范圍是13. 5~15. 0kA/m。
[0019] 若洛氏硬度（HRA)比89. 5低，則切刃的磨損的進(jìn)行加快。反之，若洛氏硬度比90. 5 高，則韌性降低，對于缺損的穩(wěn)定性降低，容易發(fā)生突發(fā)缺損等的工具損傷。洛氏硬度的更 優(yōu)選的范圍是89. 8~90. 3。
[0020] 在本實施方式中，超硬合金的抗彎強(qiáng)度為3. 5GPa以上，威布爾系數(shù)為10以上。由 此，燒結(jié)體的缺陷少并且燒結(jié)體間的偏差小，切削工具的突發(fā)缺損被抑制?？箯潖?qiáng)度的優(yōu)選 的范圍是3. 7~4. 2GPa，威布爾系數(shù)的優(yōu)選的范圍是15以上。還有，在本發(fā)明中，能夠由 切削工具的形狀制作JISR1601所規(guī)定的三點彎曲強(qiáng)度的試驗片的形狀時，切下JISR1601 所規(guī)定的試驗片，測量依據(jù)JISR1601測量三點彎曲強(qiáng)度時的三點彎曲強(qiáng)度。由切削工具 的形狀不能制作JISR1601所規(guī)定的三點彎曲強(qiáng)度的試驗片的形狀時，從切削工具上，以 JISR1601所規(guī)定的試驗片的豎：橫：長的比為3 : 4 : 10的矩形形狀的方式，切割加工出 最大的矩形的試料，將其作為試驗片使用，測量的跨度也是與試料的縱長長度相同的比率 而進(jìn)行三點彎曲強(qiáng)度。
[0021] 另外，在本實施方式中，飽和磁化（Ms)為165~200kA/m。如果在此范圍，則超硬 合金成為沒有n相或游離碳析出的健全合金。這時，超硬合金中的氧量為0.03~0.10質(zhì) 量％。此外，超硬合金的斷裂韌性值（Kic)為16MPam"2以上，特別為16. 5~20.OMPaM1'
[0022] Co在鍵合WC相間的鍵合相中存在。超硬合金由以WC相作為主體，并以Co為主體 的鍵合相鍵合了WC相間的組織構(gòu)成。鍵合相中含有鎢（W)和鉻（Cr)，其固溶。是否固溶能 夠利用掃描型電子顯微鏡（SEM)或透射型電子顯微鏡（TEM)觀察加以確認(rèn)。根據(jù)本實施方 式，在超硬合金的表面和內(nèi)部之間，存在鍵合相中的鎢的含有比率取最大值的位置。鍵合相 中的鎢的含有比率，可以是從超硬合金的表面朝向內(nèi)部先有所增加，在取最大值后，再朝向 內(nèi)部減少的分布。測量優(yōu)選在包括超硬合金未研磨加工的表面在內(nèi)的截面進(jìn)行，例如，使用 包括設(shè)于切削工具的中央的螺栓孔的內(nèi)壁面在內(nèi)的截面進(jìn)行測量。
[0023] 根據(jù)在超硬合金的表面和內(nèi)部之間存在有鍵合相中的鎢的含有比率取最大值的 位置的分布構(gòu)成，由此，具有切削時發(fā)生的熱高效率傳播這樣的效果。還有，在本實施方式 中，鍵合相中的鎢的含有比率取最大值的位置處于距超硬合金的表面50~200ym深度的 范圍內(nèi)。另外，由燒成制作超硬合金后，對于切刃部、前刀面、后刀面實施研磨加工，由此，也 存在著鍵合相中的鎢的含有比率取最大值的位置處于比距超硬合金的表面50ym深度淺 的位置的情況或處于超硬合金的最表面的情況，但這種情況下，上述效果也不會喪失。
[0024] (被覆層的第一實施方式）
[0025] 另外，在本實施方式的切削工具中，能夠在超硬合金的表面被覆被覆層。作為被覆 層，例如按順序?qū)盈B如下層而成：平均厚度為0~0. 7ym的TiN層；平均厚度為1~3ym 的TiCN層；平均厚度為0~0.Iym的選自TiCO、TiNO和TiCNO之中的任意一個所構(gòu)成的 中間層；平均厚度為0.3~0.7ym的Al2O3層；平均厚度為0~0.7ym的TiCxNy層（0<x， 0. 5 <y，x+y= 1)所構(gòu)成的最表層。通過在上述構(gòu)成的超硬合金上被覆上述被覆層，可以 在因科鎳合金等鎳基合金的銑削加工中進(jìn)行長壽命的切削加工。還有，根據(jù)本實施方式，該 被覆層由CVD法制作。
[0026] 若具體說明上述實施方式的被覆層的更優(yōu)選的構(gòu)成，則其被覆于由上述超硬合金 構(gòu)成的基體的表面，從基體側(cè)按順序設(shè)有TiN層、TiCN層、中間層、Al2O3層、最表層。中間層 由選自TiC0、TiN0和TiCNO之中的任意一個構(gòu)成。最表層由TiCxNy層（0<x，0. 5彡y，