[发明专利]用于对超耐热合金(HRSA)和不锈钢进行车削的细晶粒硬质合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种带涂层的切削刀具刀片，特别适用于在湿润条件下对超耐热合金和不锈钢进行车削。非常坚硬的细晶粒基底与(Ti，Al)N的PVD涂层的结合极大地增加了抗缺口磨损性，并且维持良好的后刀面耐磨性、良好的抗塑性变形性和副刀刃的抗缺口磨损性。

背景技术

超合金和不锈钢尤其发展为用于要求在高温下有卓越的机械性能和化学性能的应用场合。超合金用于航空发动机，而不锈钢用于较大范围的应用中。提高高温性能所做的几乎每一个冶金工艺改变使得更难对这些合金进行加工。对于不锈钢，对于奥氏体不锈钢和所谓的双相不锈钢，这最为突出。

随着高温强度的增加，合金在切削温度下会变得更硬且更刚性。这导致在加工过程中切削刃上增加的切削力和增加的磨损。

因为在切屑形成过程中较坚固的材料产生更多的热量，且因为这些合金的导热性相对较低，因此产生很高的切削温度。这也促使切削刃的磨损增加。

车削通常可分为粗加工、半粗加工、半精加工和精加工。在粗加工和半粗加工中，切削深度通常都大于刀尖半径，并且在HRSA和不锈钢中，在主刀刃和副刀刃上的缺口磨损通常是主要的磨损机制，还有塑性变形磨损、后刀面磨损和火口磨损。在半精加工和精加工中，切削深度通常小于刀尖半径，并且后刀面磨损、塑性变形磨损和火口磨损占主导。

发明内容

本发明的目的是提供一种切削刀具刀片，特别适用于在湿润条件下对超耐热合金和不锈钢进行车削。

本发明的另一目的是提供一种切削刀具刀片，其主刀刃在粗加工和半粗加工中具有提高的缺口耐磨性，并且在半精加工和精加工应用中具有提高的后刀面耐磨性。

现已惊喜的发现，在车削超耐热合金和不锈钢时，涂敷有PVD涂层的非常细晶粒和高硬度的切削刀具刀片极大提高了主(leading)刀刃上的缺口耐磨性，并且维持在粗加工和半粗加工操作中的抗塑性变形性和后刀面磨损性，以及在半精加工和精加工操作中增加的后刀面耐磨性。

由此，本发明涉及一种带涂层的切削刀具刀片，其由硬质合金主体和涂层组成。

附图说明

图1示出根据本发明的硬质合金采用背散射电子、通过SEM放大6000×的烧结结构。

图2示出采用二次电子、通过SEM放大6000×的根据本发明的PVD涂层处理的刀片。

图3示出根据现有技术的硬质合金采用背散射电子、通过SEM放大6000×的烧结结构。

图4示出采用二次电子、通过SEM放大6000×的根据现有技术的PVD涂层处理的刀片。

具体实施方式

硬质合金主体包括晶粒尺寸为0.4-1.0μm，优选为0.5-0.95μm的碳化钨(WC)，5-8wt-％的Co，优选为5.2-7.8wt-％的Co，最优选为5.5-7.5wt-％的Co，以及Cr，使得Cr/Co比率按重量计为0.05-0.15，优选为0.07-0.14，以及余量的WC。此外，还存在ppm(百万分之)水平的元素Ti、Ta、或Ti和Ta的混合物，使得比率Me/Co＝(at-％Ti+at-％Ta)/at-％Co低于或等于0.014-(CW_Cr)＊0.008，并高于0.0005，优选高于0.0007，而且CW_Cr为0.75-0.95，优选为0.76-0.90，其中

CW_Cr＝(magnetic-％Co+1.13＊wt-％Cr)/wt-％Co

其中magnetic-％Co是磁性Co的重量百分比，wt-％Cr是Cr在硬质合金中的重量百分比，而wt-％Co是Co在硬质合金中的重量百分比。

已经发现，根据本发明，当硬质合金主体具有0.75-0.95的CW_Cr时，优选为0.76-0.90时，则可以实现提高的切削性能。

在一个优选实施方式中，Co含量为5.7-6.1wt-％，而在另一个优选实施方式中，Co含量为6.8-7.2wt-％。

硬质合金主体涂有PVD Ti_xAl_1-xN涂层，其中具有0.4＜x＜0.9的平均组分。涂层的总厚度为＞1μm，优选为＞1.5μm，最优选为＞2.0μm，但＜6.0μm，优选为＜5.0μm，最优选为＜4.5μm。组分和厚度均是在后刀面、距刀尖半径1mm且距切削刃的200μm处测量的。

在一个优选实施方式中，涂层包括均匀的Al_xTi_1-xN层，其中x＝0.6-0.67，优选为x＝0.62。