切削工具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及由超硬合金构成的切削工具。
【背景技术】
[0002] 一直以来被广泛用于金属的切削加工的切削工具中适合利用的是超硬合金。伴随 着因科镍合金（(incone1 ))、钛等的耐热合金的需求的增加，要求对耐热合金切削的切削性 能优异的切削工具。但是，在现有的切削工具中，切削时切刃附近的温度达到高温。其结果 是，切刃发生热龟裂，或裂纹从发生的热龟裂进展，切刃发生卷刃、缺损这样的问题。
[0003] 因此，在专利文献1中公开有一种切削工具，其由以WC为主成分，含有Co为12~ 14质量％和Cr为0. 3~0. 6质量％，矫顽力（He)为15~25kA/m，抗弯强度为3. 5GPa以 上的超硬合金构成，公开其在钛和因科镍合金等的耐热合金的切削加工中发挥着良好的切 削性能。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2012-076156号公报
[0007] 发明要解决的课题
[0008] 但是，在专利文献1的刀片中，抑制热龟裂的发生的效果不充分，需要性能进一步 提尚。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于，提供一种耐磨损性和耐缺损性高的切削工具，其即使在耐热 合金的切削加工这样切刃会达到高温的加工中，也可抑制切刃的热龟裂的发生。
[0010] 用于解决课题的手段
[0011] 在耐热合金的切削加工中，可知相对于超硬合金中的WC相的平均粒径和Co、 Cr(Cr3C2)等添加物的含量来说，切削性能不会连续性地变化，而是在极狭窄的特定的范围 内，切削性能会显现出飞跃性地提高，从而达成本发明。
[0012] 即，本发明的切削工具由如下的超硬合金构成，其以WC相作为主体，以11. 5~ 12. 5质量％的比例含有Co,以Cr3C2换算量计按0. 2~0. 6质量％的比例含有Cr而成，所 述WC相的平均粒径为0? 85~1. 05ym，矫顽力（He)为13. 0~16.OkA/m，洛氏硬度（HRA) 为 89. 5 ~90. 5。
[0013] 发明效果
[0014] 本发明的切削工具在耐热合金的切削中可抑制切刃的热龟裂的发生，耐磨损性和 耐缺损性均高，发挥着飞跃性地优异的切削性能。
【具体实施方式】
[0015] 本实施方式的切削工具由如下超硬合金构成，其以WC相为主体，以11. 5~12. 5 质量％的比例含有Co,以Cr3C2换算量计按0. 2~0. 6质量％的比例含有Cr而成，所述WC相的平均粒径为〇? 85~L05ym，矫顽力（He)为13. 0~16.OkA/m，洛氏硬度（HRA)为 89. 5~90. 5。由这一范围构成的本实施方式的切削工具在耐热合金的切削中可抑制切刃 的热龟裂的发生，耐磨损性和耐缺损性均高，发挥着飞跃性地优异的切削性能。
[0016] 即，若WC相的平均粒径比0. 85ym小，则超硬合金的热传导率降低，并且韧性低， 耐缺损性降低。反之，若WC相的平均粒径比1. 05ym大，则超硬合金的硬度降低，耐磨损性 降低。WC相的平均粒径的更优选的范围是0.95~1.05ym。另外，若Co的含量比11. 5质 量％少，则不能确保充分的韧性、强度，容易发生缺损。反之，若Co的含量比12. 5质量％多， 则超硬合金的热传导率降低，热龟裂发生并容易缺损，并且耐塑性变形性劣化，切刃的磨损 的进展加快。Co含量的更优选的范围是12. 0~12. 5质量％。
[0017] 此外，若Cr的Cr3C2换算量比0. 2质量％少，则超硬合金中的键合相容易氧化变 质，反之，若铬（Cr)的Cr3C2换算量比0.6质量％多，则韧性降低并容易缺损。Cr的Cr3C2 换算量的更优选的范围是〇. 4~0. 5质量％。另外，在合金中，也可以以碳化物（VC和TaC) 换算合计在0.2质量％以下的范围内含有钒（V)和钽（Ta)中的至少一种。在本实施方式 中，铬（Cr)、钒（V)和钽（Ta)在键合相中固溶。
[0018] 另外，若矫顽力低于13. 0kA/m，则硬度降低，不能发挥充分的耐磨损性。反之，若矫 顽力高于16. 0kA/m，则容易发生热龟裂，断裂韧性降低，会诱发突发缺损。矫顽力的更优选 的范围是13. 5~15. 0kA/m。
[0019] 若洛氏硬度（HRA)比89. 5低，则切刃的磨损的进行加快。反之，若洛氏硬度比90. 5 高，则韧性降低，对于缺损的稳定性降低，容易发生突发缺损等的工具损伤。洛氏硬度的更 优选的范围是89. 8~90. 3。
[0020] 在本实施方式中，超硬合金的抗弯强度为3. 5GPa以上，威布尔系数为10以上。由 此，烧结体的缺陷少并且烧结体间的偏差小，切削工具的突发缺损被抑制。抗弯强度的优选 的范围是3. 7~4. 2GPa，威布尔系数的优选的范围是15以上。还有，在本发明中，能够由 切削工具的形状制作JISR1601所规定的三点弯曲强度的试验片的形状时，切下JISR1601 所规定的试验片，测量依据JISR1601测量三点弯曲强度时的三点弯曲强度。由切削工具 的形状不能制作JISR1601所规定的三点弯曲强度的试验片的形状时，从切削工具上，以 JISR1601所规定的试验片的竖：横：长的比为3 : 4 : 10的矩形形状的方式，切割加工出 最大的矩形的试料，将其作为试验片使用，测量的跨度也是与试料的纵长长度相同的比率 而进行三点弯曲强度。
[0021] 另外，在本实施方式中，饱和磁化（Ms)为165~200kA/m。如果在此范围，则超硬 合金成为没有n相或游离碳析出的健全合金。这时，超硬合金中的氧量为0.03~0.10质 量％。此外，超硬合金的断裂韧性值（Kic)为16MPam"2以上，特别为16. 5~20.OMPaM1'
[0022] Co在键合WC相间的键合相中存在。超硬合金由以WC相作为主体，并以Co为主体 的键合相键合了WC相间的组织构成。键合相中含有钨（W)和铬（Cr)，其固溶。是否固溶能 够利用扫描型电子显微镜（SEM)或透射型电子显微镜（TEM)观察加以确认。根据本实施方 式，在超硬合金的表面和内部之间，存在键合相中的钨的含有比率取最大值的位置。键合相 中的钨的含有比率，可以是从超硬合金的表面朝向内部先有所增加，在取最大值后，再朝向 内部减少的分布。测量优选在包括超硬合金未研磨加工的表面在内的截面进行，例如，使用 包括设于切削工具的中央的螺栓孔的内壁面在内的截面进行测量。
[0023] 根据在超硬合金的表面和内部之间存在有键合相中的钨的含有比率取最大值的 位置的分布构成，由此，具有切削时发生的热高效率传播这样的效果。还有，在本实施方式 中，键合相中的钨的含有比率取最大值的位置处于距超硬合金的表面50~200ym深度的 范围内。另外，由烧成制作超硬合金后，对于切刃部、前刀面、后刀面实施研磨加工，由此，也 存在着键合相中的钨的含有比率取最大值的位置处于比距超硬合金的表面50ym深度浅 的位置的情况或处于超硬合金的最表面的情况，但这种情况下，上述效果也不会丧失。
[0024] (被覆层的第一实施方式）
[0025] 另外，在本实施方式的切削工具中，能够在超硬合金的表面被覆被覆层。作为被覆 层，例如按顺序层叠如下层而成：平均厚度为0~0. 7ym的TiN层；平均厚度为1~3ym 的TiCN层；平均厚度为0~0.Iym的选自TiCO、TiNO和TiCNO之中的任意一个所构成的 中间层；平均厚度为0.3~0.7ym的Al2O3层；平均厚度为0~0.7ym的TiCxNy层（0<x， 0. 5 <y，x+y= 1)所构成的最表层。通过在上述构成的超硬合金上被覆上述被覆层，可以 在因科镍合金等镍基合金的铣削加工中进行长寿命的切削加工。还有，根据本实施方式，该 被覆层由CVD法制作。
[0026] 若具体说明上述实施方式的被覆层的更优选的构成，则其被覆于由上述超硬合金 构成的基体的表面，从基体侧按顺序设有TiN层、TiCN层、中间层、Al2O3层、最表层。中间层 由选自TiC0、TiN0和TiCNO之中的任意一个构成。最表层由TiCxNy层（0<x，0. 5彡y，