[发明专利]硬质合金体的表面硬化

说明书

本发明涉及一种在金属粘结相中包含WC的硬质合金刀体。所述硬质合金刀体包括主体部和表面部。表面部中的WC的晶粒度小于刀体的主体部中的晶粒度，这产生了增加的表面硬度和增加的耐磨性。表面部中的WC的中值晶粒厚度tg为20‑300nm，主体部的平均晶粒度为0.5‑8μm。本发明还涉及一种对硬质合金刀体进行表面硬化的方法。

发明领域

本发明涉及一种在金属粘结相中包含WC的硬质合金刀体，并且该刀体包括表面部和主体部。表面部中的WC的晶粒度小于所述刀体的主体部中的晶粒度，这产生了增加的表面硬度和增加的耐磨性。

背景技术

硬质合金是如今众所周知且经常使用的材料，用于各种苛刻的应用例如金属切削的切削工具、采矿钻头和磨损件中。它是一种可承受高要求情形、大力和高温的材料。

提高硬质合金刀体的耐磨性的一种方法是增加硬质合金材料本身的表面的硬度。EP 1548136 A1公开了一种在烧结过程中将Cr和C施加在硬质合金刀体的表面上并由此降低Co含量并限制表面区域中的WC晶粒度的方法。

一直需要提供具有增加的耐磨性的硬质合金刀体，例如可承受越来越长切削时间的切削的切削工具。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有增加的耐磨性的硬质合金刀体。另一个目的是提供一种制造这种硬质合金刀体的方法。

该目的是通过根据权利要求1所述的硬质合金刀体和根据权利要求8所述的表面硬化硬质合金刀体的方法来实现。优选的实施方式在从属权利要求中列出。

本发明涉及一种硬质合金的刀体，其中所述硬质合金在金属粘结相中包含WC。所述刀体由主体部和表面部组成。表面部中的WC的中值晶粒厚度tg为20-300nm。表面部中的WC的中值晶粒厚度tg可以是20-200nm、20-100nm或20-50nm。表面部中的金属粘结相含量为主体部中的金属粘结相含量的50-120体积％，优选80-100体积％。主体部中的WC的平均晶粒尺寸为0.5-8μm，优选0.5-5μm。

表面部和主体部之间的晶粒度的差异是有利的，因为表面部中较小的晶粒度产生较高的表面硬度，而所述刀体的表面处较高的硬度产生对例如磨料磨损的改善的耐受性。如果差异太小，即晶粒度相似，则不会注意到表面硬度的增加。本发明的另一个优点在于，因为主体部可以保留其初始的韧性特性，所以所述刀体的增加的表面硬度同时产生增加的耐磨性。在所述刀体的主体部中的较大的WC晶粒度通常在为所述刀体提供韧性方面产生益处。

本发明的硬质合金刀体可以是切削工具，例如用于铣削、钻孔或车削的切削工具，例如切削刀具刀片、钻头或端铣刀。该工具可以例如用于金属材料例如碳钢、不锈钢、铸铁、钛合金或其它合金或金属材料的金属切削。

本发明的硬质合金刀体可以是用于采矿应用的钻头或线材用拉模或锻造工具。

术语“硬质合金”在本文中旨在表示在金属粘结相中包含硬质组分的材料。硬质合金包含WC晶粒，并且还可以包含Ta、Ti、Nb、Cr、Hf、V、Mo和Zr中的一种或多种的其它碳化物或碳氮化物，例如TiN、TiC和/或TiCN。WC晶粒存在于所述刀体的表面部和主体部两者中。如果硬质合金中存在其它碳化物和/或氮化物，则它们可以位于表面部中、主体中或两者中。硬质合金刀体应优选包含至少60重量％，更优选大于65重量％的WC，最优选至少70重量％的WC。

金属粘结相是金属，并且所述金属可以例如单独地选自Cr、Mo、Fe、Co或Ni或者其任何组合。优选地，金属粘结相仅包含Co，Co和Ni的组合，或Co、Ni和Fe的组合。金属粘结相可包含本领域技术人员已知的其它合适金属。

在一个实施方式中，所述刀体的表面是所述刀体的最外表面。因此，刀体表面可以对应于刀体的最外表面。在一个可选实施方式中，刀体的表面可涂覆有表面涂层，导致涂层的最外表面对应于刀体的最外表面，并且硬质合金刀体的表面面向涂层的最内表面。