[发明专利]超硬合金及切削工具有效
申请号: | 200680009887.4 | 申请日: | 2006-03-23 |
公开(公告)号: | CN101151386B | 公开(公告)日: | 2010-05-19 |
发明(设计)人: | 藤野亚纱子;德永隆司 | 申请(专利权)人: | 京瓷株式会社 |
主分类号: | C22C29/08 | 分类号: | C22C29/08 |
代理公司: | 中科专利商标代理有限责任公司 11021 | 代理人: | 李香兰 |
地址: | 日本*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 合金 切削 工具 | ||
技术领域
本发明涉及一种用于切削工具和滑动构件、耐磨损构件等的超硬合金,以及使用该超硬合金的切削工具。
背景技术
作为广泛应用于金属切削加工用切削工具和滑动构件、耐磨损构件的超硬合金,具有两种系列,一种是用以钴(Co)为主体的结合相结合以碳化钨(WC)粒子为主体的硬质相而形成的WC-Co合金;另一种是使被称为β相(B-1型固溶体相)的硬质相分散在WC-Co合金中而成的,该硬质相由元素周期表第4、5及6族金属的碳化物、氮化物以及碳氮化物的β粒子(B-1型固溶体)组成。这些超硬合金尤其被用作对碳钢和一般的合金钢、不锈钢等的一般钢材进行切削加工的切削工具用材料。
在已经公开的技术中,可知在上述的超硬合金的表面到朝向内部规定的深度的领域中,存在结合相成分Co等的含量高的结合相富化层。通过在超硬合金的整个表面形成该结合相富化层,在该超硬合金表面上形成硬质被覆膜,可以提高超硬合金的耐缺损性(例如参考特许文献1)。
然而,在特许文献1的超硬合金中,虽然被覆硬质被覆膜可以提高超硬合金的耐缺损性,但存在硬质被覆膜剥离的情况,因此不能说超硬合金基体与硬质被覆膜之间具有充分的密着力。另外,在不形成硬质被覆膜的情况下,超硬合金表面整体的硬度下降,导致表面中的塑性变形大,切削阻力增大后使切刃的温度升高,逐渐地存在于切刃部分的结合相与被加工材料发生反应,即存在耐熔附性低的问题。其中,在超硬合金中的WC粒子的粒径为1μm以下的粒子超硬合金中,尤其会出现热传导率下降的倾向,使熔附问题更加明显。结果,熔附在切刃部的被加工材料成为诱因,导致容易产生小崩刃和突发性缺损,要求提高合金表面具有更高的耐熔附性。
在特许文献2中,公开了一种技术,在作为含氮烧结硬质合金的钛基金属陶瓷中,通过在该金属陶瓷的整个表面上形成Co和镍(Ni)的结合相的含量多的、或碳化钨(WC)的含量多的多层构造的渗入层,可以提高金属陶瓷表面的热传导性,并抑制因切削变为高温的表面和低温内部的温度差造成的热裂纹。
然而,如特许文献2那样,即使在金属陶瓷的整个表面上形成渗入层的情况下,也存在整个表面的硬度下降,导致表面中的变形变大,切削阻力增大后使切刃的温度升高,逐渐地存在于切刃部分的结合相与被加工材料发生反应的问题。另外,即使在整个表面上形成渗入层的金属陶瓷的表面上形成硬质被覆膜的情况下,也存在金属陶瓷和硬质被覆膜的密着力不够充分,从而出现硬质被覆膜剥离的情况。
另一方面,在应用于飞机制造业等的钛(Ti)合金的切削工艺中,为了防止加工面的污染,一般采用无硬质被覆膜的超硬合金工具,但众所周知Ti合金的热传导率低而强度高,因此属于难削材,使用原来的超硬合金工具时,存在磨损非常迅速而缩短工具寿命的问题。
在特许文献3中,公开了一种技术,在Co气氛中对烧成的超硬合金再次进行热处理,制成由表面被覆了8μm以下的薄的Co层的超硬合金组成的切削工具,在高压喷射冷却剂的同时,用该切削工具对Ti合金进行切削加工时,可以延长工具寿命。
然而,在特许文献3所述的超硬合金中,超硬合金表面的Co薄层虽然可以提高对Ti合金的切削性能,但存在切削中变为高温时,Co薄层熔附在被加工材料上的危险。因此存在需要在加工时,同时向加工部位高压喷射冷却剂,以及需要配置用于高压喷射冷却剂的大型装置的问题。另外,由于Co薄层缺乏硬度,因此容易磨损,特别是在高切削速度的加工中,会出现工具寿命不够充分问题。
另外,关于因科内尔铬镍铁合金(inconel)和哈司特洛伊耐蚀高镍合金(hastelloy)等Ni基耐热合金,因康(incolloy)等的铁(Fe)基耐热合金,Co基耐热合金等耐热合金的切削,一般采用用硬质被覆膜被覆超硬金属表面的切削工具,但在涉及的耐热合金中,也存在因为高温强度高,导致切削工具过早受到磨损的问题。
另一方面,一直以来围绕超硬合金的特性改良进行了很多的研究工作,根据用途开发出了具有更高硬度、更高韧性或更高强度的材种。例如,在特许文献4中,公开了一种在抑制Co成分的偏析的同时,将结合相调节为每1重量%钴(Co)的饱和磁化为1.62μTm3/kg以下,保持力为27.8~51.7kA/m的超硬合金,该调节使超硬合金内的缺陷减少而具有高抗析力,从而可以制成适用于开孔加工和铣削加工的切削工具。
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