[发明专利]硬质合金以及使用该硬质合金的切削工具

说明书

本发明提供一种热扩散率高且耐磨性优异的硬质合金、以及包括由该硬质合金形成的基材的切削工具。所述硬质合金为WC基硬质合金，其中主要由WC粒子构成的硬质相通过主要由Co构成的粘结相而结合，并且所述硬质合金用于切削工具。所述粘结相基本上由Co或者由Co和Ni构成。Co和Ni的总量大于或等于4.5质量％且小于或等于15质量％。在该硬质合金中，WC粒子的平均直径大于或等于0.4μm且小于或等于4μm。假定所述WC粒子的平均直径用x(μm)表示，则所述硬质合金的热扩散率X(cm²/sec)满足X0.055x+0.238。所述硬质合金还包含总量大于或等于0.05质量％且小于或等于5质量％的选自Cr、Ta、Nb、Zr和Ti中的一种或多种元素。

本申请是国际申请号为PCT/JP2010/063630、国际申请日为2010年8月11日的PCT国际申请进入中国阶段后国家申请号为201080036720.3、发明名称为“硬质合金以及使用该硬质合金的切削工具”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及适合用作切削工具用材料的硬质合金，以及包括由该硬质合金形成的基材的切削工具。特别是，本发明涉及在耐热断裂性和耐磨性两方面都优异的硬质合金。

背景技术

传统上，作为切削工具用材料，已经采用了通过用Co(钴)烧结WC(碳化钨)颗粒所获得的WC基硬质合金。

切削工具具有切削刃，由于切削工件时的变形和摩擦而产生的热，切削刃通常具有高温。所以，切削工具需要由这样的材料(基材)形成，所述材料(基材)即使在具有高温时，也能够维持足够的硬度和强度。传统上，为了在切削工具具有高温时提高其耐磨性，通过将诸如Ti、Nb、Ta或Zr等元素引入到作为切削工具材料的硬质合金中以提高切削工具的高温硬度。或者，用高温硬度高的陶瓷膜(如氧化铝、碳化钛等)被覆工具的表面。同时，为了降低切削工具本身或工件本身的温度，使用切削液是有效的。日本专利公开No.08-225877(下文中称为“专利文献1”)公开了一种烧结合金，该烧结合金表面设置有具有热传导性高的多个WC颗粒的层以便提高合金表面的热传导性。合金表面容易具有高温。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利公开No.08-225877

发明内容

技术问题

然而，传统的这种切削工具不具有足以在这样的切削条件下使用的性质：在所述切削条件中，在切削(如高速切削或难以切削材料的加工)过程中会生成大量的热。因此，需要进一步提高性质。

使用上述切削液有效地抑制了连续切削中的磨耗。然而，在不连续的切削中，切削液会在空转(slipping)时提供强烈的热冲击，从而可能产生热断裂，导致工具易于缺损。

构成被覆膜的陶瓷通常具有低的热扩散率。因此，当在工具表面上设置被覆膜时，热不太可能从工具表面上的被覆膜转移到工具内部的基材。这提供了降低施加于基材上的热冲击的效果。然而，仅由被覆膜所提供的这种热绝缘效果不足以满足近年来对快速切削速度的需求。同时，当切削难以切削的材料时，由于高于常温的切削温度、以及被覆膜更容易熔融并附着在工件上的现象，因而被覆膜易于脱落。因此，不能充分表现出被覆膜抑制热断裂的效果。特别是，近年来已经开始更频繁地使用难以切削的工件。因此，在工具表面上产生的热量趋向于变大。因此，热可能保留在工具中，这显著地引起产生热断裂之类的问题。

同时，如果加入大量元素以获得硬质合金的高温硬度，则基材的韧性和热扩散率下降。基材热扩散率的下降导致耐热断裂性下降。

另一方面，如专利文献1所述，仅提高工具表面附近的热传导性，导致工具表面侧的高温传导部分与工具内部侧的低温传导部分之间的边界附近，温差变大。因此，可能产生热断裂。