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WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片的制作方法與工藝

文檔序號(hào):11780135閱讀:551來(lái)源:國(guó)知局
本發(fā)明涉及一種縮減鎢的使用量的同時(shí),發(fā)揮與通常的硬質(zhì)合金制切削工具刀片同等以上的切削性能的WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片及表面包覆WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片。

背景技術(shù):
作為鋼或鑄鐵的切削加工用工具,WC基硬質(zhì)合金雖被廣泛利用,但是為了縮減作為稀有金屬的鎢的使用量,從以往提出了各種提案。例如專利文獻(xiàn)1中提出了,以硬質(zhì)合金制作刀尖部分,且使其能夠裝卸地嵌合支承于硬質(zhì)合金基底金屬的多刃刀片,并記載有通過(guò)該結(jié)構(gòu)謀求縮減每個(gè)切削刃的價(jià)格和資源。并且,例如,專利文獻(xiàn)2中提出有由如下復(fù)合燒結(jié)體構(gòu)成的切削工具,即層壓硬質(zhì)合金原料粉末和金屬陶瓷原料粉末來(lái)制作成型體,且燒結(jié)該成型體來(lái)層壓硬質(zhì)合金層與金屬陶瓷層,并記載有若通過(guò)該工具,能夠抑制因硬質(zhì)合金和金屬陶瓷燒結(jié)時(shí)的收縮性能之差引起的變形,并能夠制造適當(dāng)形狀的復(fù)合燒結(jié)體。并且,例如,專利文獻(xiàn)3中提出了,通過(guò)燒結(jié)層壓硬質(zhì)合金的原料粉末與金屬陶瓷的原料粉末的成型體來(lái)制作切削工具時(shí),通過(guò)將硬質(zhì)合金層與金屬陶瓷層的邊界的凹凸?fàn)顟B(tài)設(shè)為特定的范圍或通過(guò)將兩層的結(jié)合相含量調(diào)整在特定的范圍來(lái)抑制燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生的變形。專利文獻(xiàn)1:日本專利公開(kāi)昭58-55560號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利公開(kāi)平5-171442號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:國(guó)際公開(kāi)第2009/034716號(hào)如上述專利文獻(xiàn)1所示,刀尖能夠裝卸的切削工具中,雖然能夠謀求降低作為稀有金屬的鎢的使用量,但是在高負(fù)荷作用于切削刃的重切削條件下使用該切削工具時(shí),由于嵌合強(qiáng)度不充分,因此無(wú)法得到充分的切削特性,并且因韌性不足,若反復(fù)使用,則存在基底金屬?gòu)目撞糠职l(fā)生破壞這樣的問(wèn)題。并且,上述專利文獻(xiàn)2及3所示的由硬質(zhì)合金和金屬陶瓷構(gòu)成的復(fù)合燒結(jié)體中,當(dāng)實(shí)際制作燒結(jié)體時(shí),沖壓體燒結(jié)時(shí)的收縮特性需在不同種類材料間一致,因此由這種復(fù)合燒結(jié)體制作的切削工具刀片中,鎢使用量的降低充其量停留在30%左右,從節(jié)省資源的觀點(diǎn)來(lái)看無(wú)法說(shuō)是能夠充分滿足的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明的目的在于提供一種謀求降低作為稀有金屬的鎢的使用量,并且發(fā)揮與通常的硬質(zhì)合金制切削工具刀片同等以上的切削性能的WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片及表面包覆WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片。本發(fā)明人等從如上述的觀點(diǎn)出發(fā),對(duì)能夠謀求降低鎢使用量,并且抑制剝離或變形,而且,能夠維持耐缺損性和耐磨性的切削工具刀片用的復(fù)合材料進(jìn)行深入研究的結(jié)果,基體(基底金屬)采用WC成分的含量為10mass%以下的Ti基金屬陶瓷,且僅在該基體的刀尖部分,以WC與結(jié)合相形成成分(例如Co、Ni、Fe)作為主成分,且將該結(jié)合相的面積比例為8~30面積%的WC基硬質(zhì)合金作為刀尖材料而形成,另一方面,通過(guò)將基體與刀尖材料的界面?zhèn)鹊腡i基金屬陶瓷的結(jié)合相(例如由Co、Ni、Fe構(gòu)成的結(jié)合相)的含量設(shè)為10~40面積%,不僅謀求降低鎢使用量,也不會(huì)產(chǎn)生由粘附強(qiáng)度不足引起的缺損或變形,且能夠得到發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性的WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片。并且,發(fā)現(xiàn)了能夠得到如下降低了鎢使用量的WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片,即當(dāng)將刀尖材料作為熔射膜構(gòu)成時(shí),在Ti基金屬陶瓷的結(jié)合相富集層的下部形成有結(jié)合相含量較少,硬質(zhì)層富集的層,WC成分的含量為10mass%以下,并且,由于形成有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合相分布,因此與熔射膜的熱膨脹系數(shù)差得到控制,由此提供適當(dāng)?shù)膲嚎s殘余應(yīng)力來(lái)使粘附強(qiáng)度更加優(yōu)異,并且不會(huì)發(fā)生剝離、缺損等異常損傷,而發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性。本發(fā)明是基于上述見(jiàn)解而完成的,其具有如下特征:(1)一種WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片,其特征在于,(a)上述刀片為在由WC成分的含量為10mass%以下的Ti基金屬陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的基體,通過(guò)由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的刀尖材料,以0.2~1.0mm的層厚至少形成前刀面的一部分的刀片,其中,WC基硬質(zhì)合金以WC與結(jié)合相形成成分為主成分,(b)上述刀尖材料的、包括切削刃棱線的10μm×10μm的刀尖棱線部分的縱截面中,上述WC基硬質(zhì)合金中的結(jié)合相含量V為8~30面積%,(C)上述基體的、上述刀尖材料與上述基體的界面中的10μm×10μm的厚度方向縱截面中,Ti基金屬陶瓷基體中的結(jié)合相含量W為10~40面積%。(2)如前述(1)所述的WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片,其特征在于,上述刀尖材料由WC基硬質(zhì)合金的熔射膜構(gòu)成,上述Ti基金屬陶瓷基體中,自與所述刀尖材料的界面到2μm為止的位置的厚度方向縱截面中的結(jié)合相含量X,與自上述界面距離1.0mm以上內(nèi)部的結(jié)合相含量Y相比,以面積比計(jì)富集至1.5~3倍,并且,自上述界面距離5μm至10μm的區(qū)域的厚度方向縱截面中的結(jié)合相含量Z,自上述界面距離1.0mm以上內(nèi)部的結(jié)合相含量Y相比,以面積比計(jì)為0.3~0.9倍。(3)如前述(1)或(2)所述的WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片,其特征在于,由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的刀尖材料表面的壓縮殘余應(yīng)力為0.3~2.0GPa。(4)一種表面包覆WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片,其特征在于,在如前述(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片中,在其表面通過(guò)物理蒸鍍或化學(xué)蒸鍍形成有至少一層以上的硬質(zhì)膜。接著,對(duì)于本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先,該發(fā)明的刀片的第一特征在于,并不是將刀片整體以WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成,而是以Ti基金屬陶瓷作為基體,僅在該刀尖部分形成由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的刀尖材料而成。更加具體而言,刀片的特征在于,由Ti基金屬陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的基體上,例如通過(guò)熔射噴吹WC基硬質(zhì)合金,通過(guò)WC基硬質(zhì)合金至少形成前刀面來(lái)作為刀尖材料,其中,Ti基金屬陶瓷燒結(jié)體是Ti基金屬陶瓷的燒結(jié)工序中,在Ti基金屬陶瓷的表面形成結(jié)合相富集層,且在該結(jié)合相富集層的正下方設(shè)置結(jié)合相相對(duì)減少的層而形成。其中,若作為刀尖材料的前刀面的WC基硬質(zhì)合金的層厚不到0.2mm,則不能確保充分的強(qiáng)度與韌性,另一方面,若該層厚超過(guò)1.0mm,則由于發(fā)生刀尖脫離或刀尖的強(qiáng)度下降而性能劣化,因此作為刀尖材料的前刀面的WC基硬質(zhì)合金的層厚規(guī)定為0.2~1.0mm。該發(fā)明中所使用的WC基硬質(zhì)合金對(duì)于其成分或組成并不特別限制,能夠使用以往周知的WC基硬質(zhì)合金。例如能夠使用將WC作為主要的硬質(zhì)成分,且將由Fe、Co、Ni中的1種或2種以上構(gòu)成的鐵族金屬作為結(jié)合相形成成分而含有的WC基硬質(zhì)合金,并且能夠使其含有由Ti、Zr、Cr、V、Nb及Ta的碳化物、氮化物、碳氮化物、碳氧化物、氮氧化物及碳氮氧化物等構(gòu)成的副硬質(zhì)相成分。該發(fā)明中,作為刀尖材料例如通過(guò)熔射形成WC基硬質(zhì)合金膜,但是在刀尖材料的包括切削刃棱線的10μm×10μm的刀尖棱線部分的縱截面中,WC基硬質(zhì)合金中的由鐵族金屬構(gòu)成的結(jié)合相(即,由Fe、Co、Ni的1種或2種以上構(gòu)成的結(jié)合相)的含量V需要設(shè)為8~30面積%。若上述刀尖棱線部分(包含切削刃棱線的10μm×10μm的縱截面)的結(jié)合相含量V不到8面積%,則由于無(wú)法得到作為工具的韌性而容易發(fā)生刀尖的缺損,另一方面,若上述刀尖棱線部分的結(jié)合相含量V超過(guò)30面積%,則耐磨性不足,且會(huì)提前達(dá)到壽命,因此上述刀尖棱線部分的結(jié)合相含量V規(guī)定為8~30面積%。并且,Ti基金屬陶瓷燒結(jié)體基體的WC成分的含量需要低于10mass%。這是因?yàn)槿缦拢豪缤ㄟ^(guò)熔射、接合或漿料涂布等形成硬質(zhì)合金的刀尖材料時(shí),雖伴有高溫中的處理,但是若WC成分的含量超過(guò)10mass%,則結(jié)合相中的鎢的固溶量變大。由此,熱膨脹系數(shù)變小,在刀尖的硬質(zhì)合金中發(fā)生的殘余應(yīng)力變小,無(wú)法看到切削性能提高的效果。并且,當(dāng)進(jìn)行形成硬質(zhì)合金的刀尖材料后的熱處理等時(shí),由于液相出現(xiàn)的溫度變低,因此在與硬質(zhì)合金的界面發(fā)生相互擴(kuò)散,難以保持原本的組成。因此,Ti基金屬陶瓷燒結(jié)體基體的WC成分的含量規(guī)定為10mass%以下。并且,上述刀尖材料與上述Ti基金屬陶瓷基體的界面中,TI基金屬陶瓷基體側(cè)的10μm×10μm的層厚方向縱截面中,結(jié)合相含量W需要設(shè)為10~40面積%。這是因?yàn)槿缦拢喝舻都獠牧吓c基體的界面?zhèn)鹊幕w的10μm×10μm的層厚方向縱截面的結(jié)合相含量W不到10面積%,則無(wú)法得到基體與硬質(zhì)合金刀尖材料的粘附強(qiáng)度,切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生剝離等損傷,另一方面,若結(jié)合相含量W超過(guò)40面積%,則因切削時(shí)發(fā)生的應(yīng)力而破壞,且由于容易產(chǎn)生刀尖材料部分的脫離,因此基體的、與刀尖材料的界面?zhèn)鹊?0μm×10μm的層厚方向縱截面的結(jié)合相含量W規(guī)定為10~40面積%。并且,上述基體中,在自所述刀尖材料的界面到2μm為止的厚度方向縱截面的結(jié)合相含量X優(yōu)選與自上述界面距離1.0mm以上內(nèi)部的結(jié)合相含量Y相比,以面積比計(jì)富集至1.5~3倍。這與如下事實(shí)有關(guān):通過(guò)熔射形成刀尖材料時(shí),當(dāng)基體表面的結(jié)合相含量低時(shí),難以形成由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的熔射膜。但是,單純?cè)龃蠡w整體的結(jié)合相含量時(shí),作為切削工具使用時(shí),發(fā)生變形等,無(wú)法承受長(zhǎng)期的切削。因此,需要使基體表面的結(jié)合相含量與內(nèi)部相比增加(富集)。若被富集的比例不到1.5倍,則熔射膜的粘著度較低,或即使粘著度充分,作為切削工具的強(qiáng)度也不充分,當(dāng)超出3倍時(shí),則導(dǎo)致富集的層狀的區(qū)域從該下部剝離,因此上述基體中,自所述刀尖材料的界面到2μm為止的厚度方向縱截面的結(jié)合相含量X優(yōu)選與自上述界面距離1.0mm以上內(nèi)部的結(jié)合相含量Y相比以面積比計(jì)為1.5~3倍。并且,優(yōu)選自上述刀尖材料和基體的界面距離5μm至10μm的區(qū)域(5μm×5μm)的厚度方向縱截面中的結(jié)合相含量Z與基體的1.0mm以上內(nèi)部的結(jié)合相含量Y相比以面積比計(jì)為0.3~0.9倍。這是因?yàn)槿缦拢弘m然切削時(shí)發(fā)生的應(yīng)力通過(guò)上述的結(jié)合相富集層的變形而緩和,但是通過(guò)在該正下方形成結(jié)合相含量相對(duì)少的層,切削時(shí)即使施加高負(fù)荷應(yīng)力也能夠?qū)⒌都庹w的變形量抑制得較小,由此能夠維持較高的切削性能。但是,若結(jié)合相含量Z比結(jié)合相含量Y的0.3倍還小,則有可能從該部分發(fā)生破壞,反之,比0.9倍還大時(shí),無(wú)法看到上述的效果,刀尖的變形因塑性變形而變得顯著,因此優(yōu)選自基體的表面距離5μm到10μm的區(qū)域的厚度方向縱截面中的結(jié)合相含量Z與基體的1.0mm以上內(nèi)部的結(jié)合相含量Y相比以面積比計(jì)為0.3~0.9倍。例如能夠通過(guò)進(jìn)行如下燒結(jié)方法獲得上述Ti基金屬陶瓷的結(jié)合相分布。將配合成預(yù)定的組成的Ti基金屬陶瓷的混合粉末沖壓成型,且裝入真空燒結(jié)爐內(nèi)。在10pa以下的真空下,升溫至1350℃,且從到達(dá)1350℃的時(shí)刻開(kāi)始,設(shè)為200~1000Pa左右的氮?dú)夥?,爐內(nèi)溫度繼續(xù)升溫至1450℃后,在保持30分鐘后,設(shè)為10~100Pa的真空氣氛,進(jìn)一步保持30分鐘后,設(shè)為200~500Pa的氮?dú)夥眨M(jìn)一步將1℃/min左右的通電冷卻進(jìn)行至1350℃,之后設(shè)為10Pa以下的真空氣氛進(jìn)行爐冷。根據(jù)上述燒結(jié)方法,能夠制作具有本發(fā)明規(guī)定的預(yù)定結(jié)合相分布的Ti基金屬陶瓷基體。另外,能夠通過(guò)刀片的配合組成、保持溫度、通電冷卻速度、氮分壓等,控制結(jié)合相分布。該發(fā)明中,優(yōu)選將構(gòu)成工具刀尖的WC基硬質(zhì)合金的壓縮殘余應(yīng)力調(diào)整在0.3~2.0GPa的范圍內(nèi)。若壓縮殘余應(yīng)力不到0.3GPa,則基于壓縮殘余應(yīng)力賦予的耐缺損性提高效果較少,另一方面,若壓縮殘余應(yīng)力超過(guò)2.0GPa,則引起所形成的刀尖材料部分的脫離、在工具表面通過(guò)PVD法等成膜的硬質(zhì)皮膜的剝離等,且?guī)?lái)切削性能的降低,因此優(yōu)選將壓縮殘余應(yīng)力的值設(shè)為0.3~2.0GPa的范圍內(nèi)。另外,賦予的壓縮殘余應(yīng)力的值,能夠通過(guò)熔射時(shí)的氧或燃料氣體的流量、壓力或熔射后的熱處理?xiàng)l件及Ti基金屬陶瓷燒結(jié)體的組成及表面附近的結(jié)合相分布等進(jìn)行調(diào)整。該發(fā)明中,并不特別限制作為刀尖材料的WC基硬質(zhì)合金的形成方法。但是,通過(guò)熔射形成刀尖材料時(shí),從能夠確保刀尖材料與基體的粘附強(qiáng)度,而且能夠?qū)Φ都獠牧咸峁┻m當(dāng)?shù)臍堄鄳?yīng)力方面考慮,優(yōu)選通過(guò)熔射來(lái)形成刀尖材料。該發(fā)明中,在燒結(jié)工序中,使結(jié)合相在表面富集,且在其正下方形成使結(jié)合相含量相對(duì)減少的區(qū)域的由Ti基金屬陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的基體上,作為刀尖材料形成WC基硬質(zhì)合金膜來(lái)制作WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片,并且,能夠通過(guò)再次對(duì)此實(shí)施熱處理,將WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片直接提供于切削加工中,但是能夠通過(guò)物理蒸鍍或化學(xué)蒸鍍等在刀片的表面包覆形成以往周知的硬質(zhì)包覆層(例如Ti化合物層、TiAlN層、Al2O3層等),能夠作為表面包覆WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片而使用。根據(jù)本發(fā)明,使用具有預(yù)定的結(jié)合相分布的Ti基金屬陶瓷作為WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片或表面包覆WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片的基體(基底金屬),由此不僅能夠?qū)㈡u的使用量每個(gè)縮減80%左右,而且通過(guò)對(duì)由WC基硬質(zhì)合金構(gòu)成的刀尖材料提供適當(dāng)?shù)臍堄鄩嚎s應(yīng)力,能夠提高耐缺損性,且以維持耐磨性等切削性能的狀態(tài)下,抑制剝離或變形。附圖說(shuō)明圖1的(a)是在基體上形成作為刀尖材料的WC基硬質(zhì)合金熔射膜的本發(fā)明WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片的概要立體圖,(b)是熔射膜附近的局部截面圖。具體實(shí)施方式以下,根據(jù)實(shí)施例對(duì)該發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。[實(shí)施例](a)進(jìn)行表1所示的配合組成的TiCN基金屬陶瓷的燒結(jié)時(shí),通過(guò)在如下條件下進(jìn)行燒結(jié)來(lái)用作Ti基金屬陶瓷基體:在升溫時(shí),將從室溫至1350℃設(shè)為10Pa以下的真空,且將從1350℃至1480℃的升溫時(shí)與接著的保持30分鐘的期間的氣氛設(shè)為650Pa的氮?dú)夥?,在之后?480℃中保持30分鐘的期間設(shè)為100Pa的氮?dú)夥?,在該保持結(jié)束后,雖然以1℃/min的冷卻速度進(jìn)行通電冷卻至1350℃,但是將此時(shí)的氣氛設(shè)為400Pa的氮?dú)夥?,之后?Pa以下的真空中爐冷;且在形成工具刀尖的部位實(shí)施噴砂處理,并且,將表2所示的由配合組成構(gòu)成的造粒-臨時(shí)燒結(jié)的WC基硬質(zhì)合金粉末以如下所示的條件熔射,形成了WC基硬質(zhì)合金熔射膜。另外,熔射條件均為氧分壓:0.5MPa、流量:250~350L/min、乙炔氣壓:0.33MPa、載氣壓:0.2MPa、噴嘴長(zhǎng)度:150mm、噴霧距離:150mm、槍掃描速度:150mm/s。(b)以上述(a)在TiCN基金屬陶瓷基體表面形成WC基硬質(zhì)合金熔射膜后,暫且在真空爐中以1350℃進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的熱處理后,通過(guò)研磨加工,形成外周面和前刀面,通過(guò)在切削刃部實(shí)施R:0.07mm的刃口修磨加工來(lái)制作表3所示的具有ISO·SNGN120408規(guī)定的刀片形狀的本發(fā)明WC基硬質(zhì)合金切削工具刀片1~8(稱為本發(fā)明刀片1~8)。(c)并且,對(duì)于以上述(b)制作的本發(fā)明刀片1~8,如表4所示,通過(guò)PVD法包覆形成TiAlN膜等或通過(guò)熱CVD法包覆形成TiCN膜、α-Al2O3膜等,由此制作表4所示的本發(fā)明表面包覆WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片11~18(稱為本發(fā)明包覆刀片11~18)。接著,關(guān)于上述本發(fā)明刀片1~8,將包含切削刃棱線10μm×10μm的刀尖棱線部分的縱截面上的WC基硬質(zhì)合金中由鐵族金屬(Co、Ni、Fe)構(gòu)成的結(jié)合相含量V及Ti基金屬陶瓷基體表面的10μm×10μm的層厚方向縱截面上的Ti基金屬陶瓷中的結(jié)合相(由Co、Ni、Fe構(gòu)成的結(jié)合相)的含量W、自WC基硬質(zhì)合金與Ti基金屬陶瓷基體的界面到Ti基金屬陶瓷基體側(cè)的2μm×2μm的層厚方向縱區(qū)域的結(jié)合相含量X、自上述界面距離Ti基金屬陶瓷基體的1mm以上內(nèi)部的10μm×10μm的層厚方向縱區(qū)域的結(jié)合相含量Y、自上述界面距離Ti基刀片基體側(cè)的5μm至10μm的區(qū)域(5μm×5μm)的層厚方向縱區(qū)域中結(jié)合相含量Z通過(guò)以基于EPMA的結(jié)合相成分(例如Co)的映射像為基礎(chǔ)的SEM觀察圖像的2值化來(lái)進(jìn)行圖像處理,由此進(jìn)行面積化而計(jì)算。并且,對(duì)構(gòu)成刀尖材料的WC基硬質(zhì)合金測(cè)定了其層厚。在測(cè)定時(shí),在供給到上述結(jié)合相含量測(cè)定的樣品中,隨機(jī)測(cè)定5個(gè)點(diǎn)形成有該WC基硬質(zhì)合金的其層厚,且取其平均計(jì)算。另外,關(guān)于構(gòu)成刀尖材料的WC基硬質(zhì)合金,測(cè)定了壓縮殘余應(yīng)力。壓縮殘余應(yīng)力的測(cè)定使用將球管作為Cr的X射線衍射裝置,作為利用WC的(110)面的反射峰的ISO傾角方式,通過(guò)2θ-sin2Ψ法,按照求出該壓縮殘余應(yīng)力的眾所周知的方法進(jìn)行。具體而言,將Ψ角設(shè)定為使sin2Ψ成為0、0.1、0.2、0.3、0.4的角度,各個(gè)Ψ角中,通過(guò)步進(jìn)掃描對(duì)2θ為100~108度的范圍測(cè)量WC的(110)面的反射峰,且峰位置通過(guò)半峰寬中點(diǎn)法決定。對(duì)sin2Ψ法標(biāo)會(huì)所獲得的峰位置,且求出其傾斜度M。在殘余應(yīng)力值σ與傾斜度M之間有σ=K·M的關(guān)系,其中,K=-E/2(1+v)·cotθ0·п/180在此,E為WC結(jié)晶的彈性模量且為72000GPa、v為泊松比且設(shè)為0.20,θ0為WC結(jié)晶(110)面中的標(biāo)準(zhǔn)布拉格反射角且設(shè)為103.8度。根據(jù)上述方法,求出其壓縮殘余應(yīng)力。在表3示出這些值。為方便比較,將表1所示的配合組成的Ti基金屬陶瓷基體進(jìn)行通常的燒結(jié),即在從室溫升溫至1350℃時(shí)設(shè)為10Pa以下的真空氣氛,將從1350℃至1480℃為止的升溫過(guò)程以及接著的以1480℃中保持1個(gè)小時(shí)的期間氮分壓設(shè)為650Pa,在1480℃中保持1個(gè)小時(shí)后,在1Pa以下的真空氣氛中爐冷(20℃/min以上的冷卻速度)進(jìn)行燒結(jié)、制作,且將表2所示的由配合組成構(gòu)成的進(jìn)行造粒-臨時(shí)燒結(jié)的WC基硬質(zhì)合金的顆粒與上述同樣地進(jìn)行熔射,形成WC基硬質(zhì)合金熔射膜。但是,類別1至3的基板上無(wú)法形成熔射膜。認(rèn)為原因在于基板的硬度較高,因此難以產(chǎn)生熔射膜的附著。接著,通過(guò)對(duì)此進(jìn)行與本發(fā)明刀片1~8、本發(fā)明包覆刀片11~18同樣的處理來(lái)制作表5所示的比較例刀片1~8,表6所示的比較例包覆刀片11~18。接著,與本發(fā)明刀片1~8的情況相同地,對(duì)比較例刀片1~8同樣地測(cè)定V值、W值、X值、Y值及Z值,并且,對(duì)于構(gòu)成刀尖材料的WC基硬質(zhì)合金,求出其壓縮殘余應(yīng)力。將這些值示于表5。[表1][表2][表3]※X/Y值及Z/Y值中示出的*符號(hào)表示權(quán)利要求2的范圍外的值,壓縮殘余應(yīng)力值中示出的*符號(hào)表示權(quán)利要求3的范圍外的值。[表4](注)硬質(zhì)膜的欄的括號(hào)內(nèi)的數(shù)值表示膜厚(μm)。[表5]※類別1~3中,無(wú)法在基板上形成熔射膜。[表6](注)硬質(zhì)膜的欄的括號(hào)內(nèi)的數(shù)值表示膜厚(μm)。接著,關(guān)于上述本發(fā)明刀片1~8及比較例刀片1~8,以工件:JIS·S10C的圓棒、切削速度:50mm/min、切深量:1.5mm、進(jìn)給速度:0.15mm/rev.、切削時(shí)間:20分鐘的條件(切削條件A)進(jìn)行碳鋼的干式連續(xù)切削加工試驗(yàn),測(cè)定了后刀面磨損寬度或達(dá)到壽命為止的切削時(shí)間。表7中示出試驗(yàn)結(jié)果。[表7](表中,比較例刀片的*符號(hào)表示通過(guò)缺損等異常損傷達(dá)到壽命的切削時(shí)間(分鐘))。從表3、5、7所示的結(jié)果可知,本發(fā)明刀片1~8不發(fā)生缺損等的異常缺損,在耐磨性評(píng)價(jià)中示出了可承受長(zhǎng)期的切削加工的性能。與此相對(duì),比較例刀片11~18,刀尖部分的硬質(zhì)合金在切削初期剝離,在本次的切削中未能承受使用,顯然工具壽命也短。接著,關(guān)于上述本發(fā)明包覆刀片11~18及比較例包覆刀片11~18,以工件:JIS·S45C的圓棒、切削速度:335m/min.、切深量:1.5mm、進(jìn)給速度:0.28mm/rev.、切削時(shí)間:10分鐘的條件(切削條件B)進(jìn)行碳鋼的干式高速切削加工試驗(yàn),工件:JIS·SCM440的帶4個(gè)槽縫的圓棒,切削速度:200m/min.、切深量:1.5mm、進(jìn)給速度:0.25mm/rev.、切削時(shí)間:3分鐘的條件(切削條件C)進(jìn)行鉻鉬鋼的干式斷續(xù)切削加工試驗(yàn),測(cè)定了后刀面磨損量或達(dá)到壽命為止的切削時(shí)間。表8中示出試驗(yàn)結(jié)果。[表8](表中,比較例包覆刀片的*符號(hào)表示因剝離、缺損等異常損傷達(dá)到壽命的切削時(shí)間(分鐘))。從表4、6、8所示的結(jié)果可知,本發(fā)明包覆刀片11~18不產(chǎn)生剝離、缺損而耐磨損性優(yōu)異,顯示出了可承受長(zhǎng)期的切削加工的性能。與此相對(duì),比較例包覆刀片11~18,與未包覆硬質(zhì)膜的刀片相同地,在切削初期會(huì)發(fā)生刀尖部分的硬質(zhì)合金剝離、缺損等,顯然工具壽命非常短。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片、表面包覆WC基硬質(zhì)合金制切削工具刀片,盡管作為稀有金屬的鎢的使用量有所降低,但是未發(fā)生剝離、缺損等異常損傷,能夠在長(zhǎng)期使用中發(fā)揮優(yōu)異的切削性能,能夠充分滿足切削加工的節(jié)能化、低成本化。
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