CN112839761B - 切削工具 - Google Patents

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Abstract

一种切削工具包括：具有前刀面的基材，以及被覆前刀面的覆膜，其中覆膜包括设置在基材上的α‑Al2O3层，α‑Al2O3层包含α‑Al2O3晶粒，在前刀面的α‑Al2O3层中，具有(001)取向的晶粒的面积比率为50％至90％，基于前刀面的α‑Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的、并通过使用X射线的2θ‑sin2ψ法测定残留应力而获得的膜残留应力AA大于0MPa且为2000MPa以下，并且基于前刀面的α‑Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的膜残留应力BA为‑1000MPa以上且小于0MPa。

Description

切削工具
技术领域
本公开涉及一种切削工具。本申请要求基于在2018年10月15日提交的日本专利申请No.2018-194134的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
通常，使用基材上被覆有覆膜的切削工具。例如，日本专利特开No.2004-284003(专利文献1)公开了一种表面被覆切削工具，其具有包括α-Al2O3层的覆膜，其中，当在该α-Al2O3层的表面的法线方向的平面图中观察时，表现出(0001)面的晶体取向的晶粒的总面积为70％以上。
此外，日本专利特开No.2009-028894(专利文献2)公开了一种具有硬质合金体和覆层的被覆切削工具，其中覆层中的至少最外层是α-Al2O3层，该α-Al2O3层的厚度为7μm至12μm且沿(006)方向取向，其取向系数TC(006)大于2且小于6，取向系数TC(012)、TC(110)、TC(113)、TC(202)、TC(024)和TC(116)各自小于1，并且取向系数TC(104)为第二大的取向系数。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利特开No.2004-284003
专利文献2：日本专利特开No.2009-028894
发明内容
根据本公开的切削工具是这样一种切削工具，包括：包括前刀面的基材；以及被覆前刀面的覆膜，其中
覆膜包括设置在基材上的α-Al2O3层，
α-Al2O3层包含α-Al2O3的晶粒，
在前刀面处的α-Al2O3层中，晶粒中的沿(001)取向的晶粒的面积比率为50％以上90％以下，并且
在根据使用X射线的2θ-sin2ψ法进行的残留应力测定中，
基于前刀面处的α-Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的膜残留应力AA大于0MPa且为2000MPa以下，并且
基于前刀面处的α-Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的膜残留应力BA为-1000MPa以上且小于0MPa。
附图说明
图1为示出了切削工具的基材的一个实施方案的透视图。
图2示出了α-Al2O3层的加工面中的颜色图的实例。
图3为示出了在α-Al2O3层的厚度方向上的区域的示意性截面图。
图4为示意性地示出了在α-Al2O3层的厚度方向上的应力分布的图。
图5为示出了用于制造覆膜的化学气相沉积装置的实例的示意性截面图。
图6为根据本实施方案的切削工具的示意性截面图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
在专利文献1和专利文献2中，由于包括具有如上所述构成的α-Al2O3层的覆膜，因此诸如耐磨性(例如，耐月牙洼磨损性等)和耐破损性之类的表面被覆切削工具的机械特性得以提高，其结果是预期切削工具的寿命较长。
然而，近年来，已经以更高的速度和更高的效率进行切削。这导致施加在切削工具上的负荷增加，其结果是切削工具的寿命倾向于缩短。因此，需要进一步提高切削工具的覆膜的机械特性。
鉴于上述情况做出本公开，并且本公开的目的在于提供耐崩裂性和耐月牙洼磨损性优异的切削工具。
[本公开的有利效果]
根据本公开，可以提供耐崩裂性和耐月牙洼磨损性优异的切削工具。
[实施方案的描述]
首先，列举并描述了本公开的实施方案。
[1]根据本公开的切削工具是这样的一种切削工具，包括：包括前刀面的基材；以及被覆前刀面的覆膜，其中
覆膜包括设置在基材上的α-Al2O3层，
α-Al2O3层包含α-Al2O3的晶粒，
在前刀面处的α-Al2O3层中，晶粒中的沿(001)取向的晶粒的面积比率为50％以上90％以下，并且
在根据使用X射线的2θ-sin2ψ法进行的残留应力测定中，
基于前刀面处的α-Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的膜残留应力AA大于0MPa且为2000MPa以下，并且
基于前刀面处的α-Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的膜残留应力BA为-1000MPa以上且小于0MPa。
由于如上所述构成切削工具，因此切削工具可以具有优异的耐崩裂性和优异的耐月牙洼磨损性。在此，术语“耐崩裂性”是指仅抑制覆膜的表层的破损或脱落的特性。
[2]α-Al2O3层的厚度为1μm以上20μm以下，
在介于假想平面D1和假想平面D2之间的区域r1处，根据使用X射线的恒定穿透深度法进行的残留应力测定中，假想平面D1位于距α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧的距离d10处，距离d10为α-Al2O3层的厚度的10％，假想平面D2位于距α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧的距离d40处，距离d40为α-Al2O3层的厚度的40％，
基于前刀面处的α-Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的残留应力A为-200MPa以上2000MPa以下，并且
基于前刀面处的α-Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的残留应力B为-1500MPa以上700MPa以下，并且
满足A＞B的关系式。通过以这种方式进行限定，可以提供具有更优异的耐崩裂性的切削工具。
[3]残留应力A的应力分布具有
残留应力A从α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧连续减小的第1a区域，以及
相对于第1a区域位于基材侧并且残留应力A从与基材相反的表面朝向基材侧连续增加的第2a区域，并且
第1a区域和第2a区域通过残留应力A的极小点彼此连续。通过以这种方式进行限定，可以提供具有更优异的耐月牙洼磨损性的切削工具。
[4]残留应力B的应力分布具有
残留应力B从α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧连续减小的第1b区域，以及
相对于第1b区域位于基材侧并且残留应力B从与基材相反的表面朝向基材侧连续增加的第2b区域，并且
第1b区域和第2b区域通过残留应力B的极小点彼此连续。通过以这种方式进行限定，可以提供具有更优异的耐月牙洼磨损性的切削工具。
[5]覆膜还包括设置于基材和α-Al2O3层之间的一个以上的中间层，并且
中间层各自包含由选自由元素周期表中的第4族元素、第5族元素、第6族元素、Al和Si组成的组中的至少一种元素和选自C、N、B和O组成的组中的至少一种元素构成的化合物。通过以这种方式进行限定，可以提供具有更优异的耐崩裂性和耐月牙洼磨损性的切削工具。
[本公开的实施方案的细节]
以下描述了本公开的一个实施方案(下文中称作“本实施方案”)。然而，本实施方案不限于此。在本说明书中，表述“X至Y”表示下限至上限的范围(即，X以上Y以下)。当未指明X的单位而仅指明Y的单位时，X的单位与Y的单位相同。此外，在本说明书中，当通过未限定组成元素的组成比的化学式表示化合物(例如“TiC”)时，认为该化学式包括所有常规已知的组成比(元素比)。在这种情况中，认为上述化学式不仅包括化学计量组成，而且还包括非化学计量组成。例如，化学式“TiC”不仅包括化学计量组成“Ti1C1”，而且还包括非化学计量组成如“Ti1C0.8”。这也适用于“TiC”以外的化合物。
<<切削工具>>
根据本公开的切削工具是这样的一种切削工具，包括：包括前刀面的基材；以及被覆前刀面的覆膜，其中
覆膜包括设置在基材上的α-Al2O3层，
α-Al2O3层包含α-Al2O3的晶粒，
在前刀面处的α-Al2O3层中，晶粒中的沿(001)取向的晶粒的面积比率为50％以上90％以下，并且
在根据使用X射线的2θ-sin2ψ法进行的残留应力测定中，
基于前刀面处的α-Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的膜残留应力AA大于0MPa且为2000MPa以下，并且
基于前刀面处的α-Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的膜残留应力BA为-1000MPa以上且小于0MPa。
本实施方案的表面被覆切削工具(以下，也简称为“切削工具”)包括具有前刀面的基材和被覆前刀面的覆膜。在本实施方案的另一方面，覆膜可以被覆基材的除前刀面以外的部分(例如，后刀面)。上述切削工具的实例包括钻头、端铣刀、钻头用可替换切削刀片、端铣刀用可替换切削刀片、铣削用可替换切削刀片、车削用可替换切削刀片、金属锯、齿轮切削工具、铰刀、丝锥等。
<基材>
对于本实施方案的基材，可以使用任何常规已知的用于该目的的基材。例如，该基材优选包括选自由以下组成的组中的至少一种：硬质合金(例如，碳化钨(WC)基硬质合金、除了包含WC以外还包含Co的硬质合金、或者除了WC以外还添加有Cr、Ti、Ta、Nb等的碳氮化物的硬质合金)；金属陶瓷(包含TiC、TiN、TiCN等作为主要成分)；高速钢；陶瓷(碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝等)；立方氮化硼烧结体(cBN烧结体)；以及金刚石烧结体。基材更优选包括选自由硬质合金、金属陶瓷和cBN烧结体组成的组中的至少一种。
在这些各种类型的基材中，特别优选选择WC基硬质合金或cBN烧结体。这是由于以下原因：这些基材中的每一种特别是在高温下的硬度和强度之间的平衡是优异的，并且作为用于上述用途目的的切削工具的基材具有优异的特性。
当硬质合金用作基材时，即使硬质合金的结构中包含游离碳或被称为η相的异常相时，也能够实现本实施方案的效果。应当注意的是，本实施方案中使用的基材可具有改质表面。例如，在硬质合金的情况中，可在表面上形成脱β层。在cBN烧结体的情况中，可形成表面硬化层。即使当对表面进行这种改质时，也会展现出本实施方案的效果。
图1为示出了切削工具的基材的一个实施方案的透视图。例如，将具有这种形状的基材用作车削用可替换切削刀片的基材。基材10具有前刀面1、后刀面2、以及前刀面1与后刀面2彼此相交处的切削刃棱线部分3。即，前刀面1和后刀面2是通过介于其间的切削刃棱线部分3彼此连接的表面。切削刃棱线部分3构成基材10的切削刃尖端部分。也可以将这种基材10的形状视为上述切削工具的形状。
当切削工具为可替换切削刀片时，可以包括具有断屑器的基材10或不具有断屑器的基材10。切削刃棱线部分3的形状包括以下的形状中的任一者：锐边(前刀面和后刀面彼此相交处的棱)、珩磨边(将锐边加工成圆角)、负刃带(斜削)、以及珩磨边和负刃带的组合。
在以上的描述中，参考图1描述基材10的形状及其各部分的名称。在根据本实施方案的切削工具中，将与上述术语相同的术语用于对应于基材10的形状和各部分的名称。即，上述切削工具50具有前刀面1、后刀面2、以及使前刀面1与后刀面2彼此连接的切削刃棱线部分3(参见图6)。
<覆膜>
根据本实施方案的覆膜40包括设置在基材10上的α-Al2O3层20(参见图6)。“覆膜”具有通过被覆前刀面的至少一部分(例如，在切削过程中与工件接触的部分)来提高切削工具的诸如耐崩裂性和耐磨性之类的各种特性的功能。覆膜不限于被覆前刀面的一部分，并且优选被覆前刀面的全部表面。覆膜可以被覆基材的全部表面。然而，未被覆前刀面的一部分的覆膜和具有部分不同构成的覆膜不脱离本实施方案的范围。
覆膜的厚度优选为3μm以上50μm以下，并且更优选为5μm以上25μm以下。在本文中，覆膜的厚度是指覆膜中所包括的层各自的厚度的总和。“覆膜中所包括的层”的实例包括下文描述的α-Al2O3层、中间层、下底层、最外层等。例如，可以如下确定覆膜的厚度：将扫描透射电子显微镜(STEM)用于测量在平行于基材的表面的法线方向的截面样品中的十个任意点处的厚度，并且确定在这十个点处的测量厚度的平均值。这也适用于将在下文中描述的α-Al2O3层、中间层、下底层和最外层各自的厚度的测量。扫描透射电子显微镜的实例包括由JEOL提供的JEM-2100F(商品名)。
(α-Al2O3层)
本实施方案的α-Al2O3层包含α-Al2O3的晶粒(具有α型晶体结构的氧化铝)(以下，也简称为“晶粒”)。即，α-Al2O3层是包含多晶α-Al2O3的层。
可以在基材上直接设置α-Al2O3层，或者可以隔着诸如下述中间层之类的其他层而在基材上设置α-Al2O3层，只要不损害根据本实施方案的切削工具所发挥的效果即可。在α-Al2O3层上，可以设置其他层，例如最外层。此外，α-Al2O3层可为覆膜的最外层(最外表面层)。
α-Al2O3层具有以下特征。即，在前刀面处的α-Al2O3层中，晶粒中的沿(001)取向的晶粒的面积比率为50％以上90％以下。在本实施方案的另一方面中，在前刀面处，除了沿(001)取向的晶粒以外的晶粒的面积比率为10％以上50％以下。此外，沿(001)取向的晶粒的面积比率和除了沿(001)取向的晶粒以外的晶粒的面积比率的总和为100％。
在本实施方案的又一方面中，当通过使用场发射型扫描电子显微镜对经镜面研磨的α-Al2O3层的加工面进行电子背散射衍射图像分析，并基于由该电子背散射衍射图像分析确定的晶粒各自的晶体取向来制作颜色图时，在颜色图中，沿(001)取向的晶粒的面积比率可为50％以上90％以下。α-Al2O3层的加工面平行于基材的前刀面处的表面。
由于在前刀面处的α-Al2O3层中，沿(001)取向的α-Al2O3晶粒的面积比率为50％以上90％以下，因此α-Al2O3层具有特定的取向((001)取向)，因此，本实施方案的切削工具可以充分地获得提高覆膜强度的效果。此外，当基材的全部表面被覆有覆膜时，在本实施方案的切削工具中，基材的除前刀面以外的表面处的α-Al2O3层中沿(001)取向的晶粒的面积比率可为50％以上90％以下，或者其面积比率的值可落在50％以上90％以下的范围以外。
在本文中，“沿(001)取向的α-Al2O3晶粒”或“沿(001)取向的晶粒”是指相对于基材表面的法线，(001)面的倾斜角度(在基材的表面(面向覆膜的表面)的法线和(001)面的法线之间形成的角度)为0°至20°的各α-Al2O3晶粒。可以使用配备有电子背散射衍射装置(EBSD装置)的场发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)确认α-Al2O3晶体层中的任意α-Al2O3晶粒是否沿(001)取向。电子背散射衍射图像分析(EBSD图像分析)是基于由背散射电子产生的菊池衍射图的自动分析的分析方法。此外，“除沿(001)取向的α-Al2O3晶粒以外的晶粒”或者“除沿(001)取向的晶粒以外的晶粒”是指相对于基材表面的法线，(001)面的倾斜角度大于20°的各α-Al2O3晶粒。
例如，使用配备有EBSD装置的FE-SEM，以拍摄与前刀面处的基材表面平行的经镜面研磨的α-Al2O3层的加工面的图像。接下来，计算在所拍摄图像的各像素的(001)面的法线方向和基材表面的法线方向(即，平行于α-Al2O3层的厚度方向的加工面的直线方向)之间形成的角度。然后，选择其中角度为0°至20°的各像素。所选的各像素对应于(001)面相对于基材表面的倾斜角度为0°至20°的α-Al2O3晶粒，即对应于“沿(001)取向的α-Al2O3晶粒”。
通过对α-Al2O3层的加工面的所选像素提供颜色以进行分类，从而制作颜色图以作为晶体取向映射，并基于该颜色图计算α-Al2O3层的加工面的预定区域(即，颜色图)的沿(001)取向的α-Al2O3晶粒的面积比率。在晶体取向映射中，向所选像素提供预定颜色。因此，通过利用所提供的颜色作为指标，可以计算预定区域中沿(001)取向的α-Al2O3晶粒的面积比率。例如，可以使用市售软件(商品名：“Orientation Imaging Microscopy Ver 6.2”，由EDAX提供)进行形成角度的计算、角度为0°至20°的各像素的选择以及面积比率的计算。
图2示出了α-Al2O3层20的上述加工面的颜色图的实例。在图2中，通过由实线包围并由左斜阴影线表示的区域代表沿(001)取向的晶粒21，并且通过由实线包围并由白色表示的区域代表除了沿(001)取向的晶粒以外的晶粒22。即，在图2所示的颜色图中，左斜阴影线表示这样的晶粒，在各晶粒中，(001)面的法线方向相对于α-Al2O3层20的表面的法线方向的角度为0°至20°。此外，白色代表这样的晶粒，在各晶粒中，(001)面的法线方向相对于α-Al2O3层20的表面的法线方向的角度大于20°。
根据晶体取向映射(颜色图)，在本实施方案中，指定α-Al2O3层的加工面包括这样的部分，在该部分中，沿(001)取向的α-Al2O3晶粒的面积比率为50％以上90％以下。沿(001)取向的α-Al2O3晶粒的面积比率优选为50％以上90％以下，并且更优选为55％以上85％以下。
应当注意，为了计算沿(001)取向的α-Al2O3晶粒的面积比率，将FE-SEM的观察倍率设置为5000倍。此外，将观察面积设置为450μm2(30μm×15μm)。将测定区域的数量设置为3个以上。
α-Al2O3层的厚度优选为1μm以上20μm以下，并且更优选为4μm以上15μm以下。
(α-Al2O3层的残留应力)
(2θ-sin2ψ法测定的膜残留应力)
在本实施方案的α-Al2O3层中，在根据使用X射线的2θ-sin2ψ法进行的残留应力测定中，
基于前刀面处的α-Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的膜残留应力AA大于0MPa且为2000MPa以下，并且
基于前刀面处的α-Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的膜残留应力BA为-1000MPa以上且小于0MPa。
在此，“残留应力”是指层中的一种内应力(固有应变)。残留应力大致分为压缩残留应力和拉伸残留应力。压缩残留应力是指由具有负号“-”(负)的数值表示的残留应力(在本说明书中以“MPa”为单位表示)。例如，可以理解的是，“压缩残留应力为100MPa”是残留应力为-100MPa。因此，概念“大的压缩残留应力”表示上述数值的绝对值大，并且概念“小的压缩残留应力”表示上述数值的绝对值小。拉伸残留应力是指由具有正号“+”(正)的数值表示的残留应力(在本说明书中以“MPa”为单位表示)。例如，“拉伸残留应力为100MPa”是指残留应力为100MPa。因此，概念“大的拉伸残留应力”表示上述数值大，并且概念“小的拉伸残留应力”表示数值小。
在本实施方案中，表述“基于前刀面处的(001)面的晶面间距确定的膜残留应力AA”是指反映前刀面处的全部预定测定视野的残留应力，并且是基于全部预定测定视野的(001)面的晶面间距计算得到的。根据使用X射线的2θ-sin2ψ法进行残留应力测定，从而计算膜残留应力AA。其具体方法如下。首先，对于全部测定视野，根据2θ-sin2ψ法测定(001)面的晶面间距。在此，测定过程中的衍射角是指与待测定的晶面对应的衍射角。上述测定视野是指“α-Al2O3层的表面处的测定视野”。接下来，基于所测定的(001)面的晶面间距，计算全部测定视野的残留应力。对多个测定视野进行这种测定，并且将在测定视野中计算的各残留应力的平均值视为“膜残留应力AA”。
当沿(001)取向的晶粒的面积比率为50％以上时，认为膜残留应力AA主要是由沿(001)取向的晶粒所具有的残留应力贡献的。由于这个原因，本发明人认为可将膜残留应力AA视为沿(001)取向的晶粒所具有的残留应力。
在本实施方案中，在下列条件下根据2θ-sin2ψ法测定残留应力。
装置：SmartLab(由Rigaku提供)
X射线：Cu/Kα/45kV/200mA
计数器：D/teX Ultra250(由Rigaku提供)
扫描范围：在膜残留应力AA的情况下为89.9°至91.4°(倾斜法)在膜残留应力BA的情况下为37.0°至38.4°(倾斜法)
在本实施方案中，表述“基于前刀面处的(110)面的晶面间距确定的膜残留应力BA”是指反映前刀面处的全部预定测定视野的残留应力，并且是基于全部预定测定视野中的(110)面的晶面间距计算得到的。根据使用X射线的2θ-sin2ψ法进行残留应力测定，从而计算膜残留应力BA。其具体方法如下。首先，对于全部测定视野，根据2θ-sin2ψ法测定(110)面的晶面间距。在此，上述测定视野是指“α-Al2O3层的表面处的测定视野”。接下来，基于所测定的(110)面的晶面间距，计算全部测定视野的残留应力。在多个测定视野中进行这种测定，并且将在测定视野中计算的各残留应力的平均值视为“膜残留应力BA”。
与膜残留应力AA相比，膜残留应力BA倾向于表现出更高的压缩残留应力值。由于这个原因，本发明人认为，与膜残留应力AA相比，膜残留应力BA更加由除了沿(001)取向的晶粒以外的晶粒所具有的残留应力所贡献。
(α-Al2O3层的深度方向的残留应力)
(通过恒定穿透深度法获得的残留应力)
优选地，在本实施方案中，在介于假想平面D1和假想平面D2之间的区域r1处，根据使用X射线的恒定穿透深度法进行的残留应力测定中，假想平面D1位于距α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧的距离d10处，距离d10为α-Al2O3层的厚度的10％，假想平面D2位于距α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧的距离d40处，距离d40为α-Al2O3层的厚度的40％，
基于在前刀面的α-Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的残留应力A为-200MPa以上2000MPa以下，并且
基于在前刀面的α-Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的残留应力B为-1500MPa以上700MPa以下，并且
满足A＞B的关系式(例如，图3)。
优选地，在本实施方案的另一方面，α-Al2O3层的厚度为1μm以上20μm以下，
在介于假想平面D1和假想平面D2之间的区域r1处，根据使用X射线的恒定穿透深度法进行的残留应力测定中，假想平面D1位于距α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧的距离d10处，距离d10为α-Al2O3层的厚度的10％，假想平面D2位于距α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧的距离d40处，距离d40为α-Al2O3层的厚度的40％，
基于在前刀面的α-Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的残留应力A为-200MPa以上2000MPa以下，并且
基于在前刀面的α-Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的残留应力B为-1500MPa以上700MPa以下，并且
满足A＞B的关系式。
在本实施方案中，表述“基于前刀面处的(001)面的晶面间距确定的残留应力A”是指在前刀面的预定深度位置处的残留应力，该残留应力是基于(001)面的晶面间距计算得到的。根据使用X射线的恒定穿透深度法计算残留应力A。其具体方法如下。首先，对于全部测定视野，根据恒定穿透深度法测定预定深度位置处的(001)面的晶面间距。在此，测定视野是指“平行于α-Al2O3层的表面并穿过预定深度位置的假想平面处的测定视野”。接下来，基于所测定的(001)面的晶面间距，计算全部测定视野的残留应力。在多个测定视野中进行这种测定，并且将在测定视野中计算的各残留应力的平均值视为“残留应力A”。
在本实施方案中，在下列条件下根据恒定穿透深度法测定残留应力。
装置：Spring-8 BL16XU
X射线能量：10keV(λ＝0.124nm)
X射线束直径：0.4mm至1.8mm(根据穿透深度改变)
所用的衍射面：在残留应力A的情况下为(001)面在残留应力B的情况下为(110)面
在本实施方案中，表述“基于前刀面处的(110)面的晶面间距确定的残留应力B”是指在前刀面的预定深度位置处的残留应力，该残留应力是基于(110)面的晶面间距计算的。根据使用X射线的恒定穿透深度法计算残留应力B。
通过根据使用X射线的恒定穿透深度法测定α-Al2O3层中预定距离d10的深度位置和预定距离d40的深度位置处的残留应力A(Ad10和Ad40)和B(Bd10和Bd40)，可以确定区域r1处的残留应力A和残留应力B是否为落入相应的预定数值范围内。具体而言，(1)首先，根据恒定穿透深度法测定假想平面D1的特定测定视野的残留应力Ad10和残留应力Bd10。(2)接下来，同样采用恒定穿透深度法测定位于假想平面D2的视野中的残留应力Ad40和残留应力Bd40，该视野位于假想平面D1的所述特定测定视野的正下方，并位于与所述特定测定视野所处区域相同的区域内。(3)当测定的残留应力Ad10和Ad40以及残留应力Bd10和Bd40落入上述相应的数值范围内并且满足Ad10＞Bd10且Ad40＞Bd40时，确定“区域r1处的残留应力A和残留应力B落入相应的数值范围内并且满足A＞B的关系式”。
(α-Al2O3层的残留应力分布)
优选地，在根据本实施方案的α-Al2O3层20中，残留应力A的应力分布具有
所述残留应力A从α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧连续减小的第1a区域，以及
相对于第1a区域位于基材侧并且残留应力A从与基材相反的表面朝向基材侧连续增加的第2a区域，并且
第1a区域和第2a区域通过残留应力A的极小点彼此连续。
示例性的应力分布示于图4。在图4的图中，纵轴表示残留应力，并且横轴表示α-Al2O3层20的厚度方向上的位置。对于纵轴，负值表示在α-Al2O3层20中存在压缩残留应力，正值表示在α-Al2O3层20中存在拉伸残留应力，并且数值0表示在α-Al2O3层20中不存在应力。
参考图4，例如，在α-Al2O3层20的厚度方向上的残留应力A的应力分布(图4的曲线a)包括：残留应力的值从上表面侧(表面侧或与基材相反的表面侧)朝向下表面侧(基材侧)连续减小的第1a区域P1a；以及相对于第1a区域位于下表面侧并且残留应力的值从上表面侧朝向下表面侧连续增加的第2a区域P2a。在此，第2a区域具有残留应力从压缩残留应力变为拉伸残留应力的点。第1a区域和第2a区域优选通过极小点P3a彼此连续，其中极小点P3a处的残留应力值最小。相对于下表面，该极小点P3a位于靠近上表面的位置。
由于α-Al2O3层20具有上述应力分布，因此在断续切削中，α-Al2O3层20的耐月牙洼磨损性和耐崩裂性之间的平衡更加优异。这是由于以下原因：在上表面侧和极小点P3a之间，充分吸收了从α-Al2O3层20的上表面侧施加到α-Al2O3层20的冲击，并且在相对于极小点P3a的下表面侧表现出高的耐裂纹进展性。
在残留应力A的应力分布中，残留应力的值优选为-1000MPa以上2000MPa以下。换句话说，在残留应力A的应力分布中，压缩残留应力的绝对值优选为1000MPa以下(即，-1000MPa以上且小于0MPa)，并且拉伸残留应力的绝对值优选为2000MPa以下(即，大于0MPa且为2000MPa以下)。在这种情况下，倾向于适当地表现出耐崩裂性和耐月牙洼磨损性这两者。
此外，极小点P3a优选位于距与基材相反的表面(上表面)的距离为α-Al2O3层20的厚度的0.1％至40％的位置处。在这种情况下，α-Al2O3层20的损伤形式是稳定的，从而抑制了(例如)覆膜的突然崩裂，由此可以减少工具寿命的变化。例如，当α-Al2O3层20的厚度为1μm至20μm时，极小点P3a的位置优选为距与基材相反的表面的距离为0.1μm至8μm。此外，极小点P3a处的残留应力的值优选为-300MPa至900MPa，更优选为-200MPa至850MPa，并且进一步优选为-100MPa至750MPa。
优选地，在本实施方案中，残留应力B的应力分布具有
残留应力B从α-Al2O3层的与基材相反的表面朝向基材侧连续减小的第1b区域，以及
相对于第1b区域位于基材侧并且残留应力B从与基材相反的表面朝向基材侧连续增加的第2b区域，并且
第1b区域和第2b区域通过残留应力B的极小点彼此连续。
在残留应力B的应力分布(图4的曲线b)中，残留应力的值优选为-2000MPa以上1000MPa以下。换句话说，在残留应力B的应力分布中，压缩残留应力的绝对值优选为2000MPa以下(即，-2000MPa以上且小于0MPa)，并且拉伸残留应力的绝对值优选为1000MPa以下(即，大于0MPa且为1000MPa以下)。在这种情况下，倾向于适当地表现出耐崩裂性和耐月牙洼磨损性这两者。
此外，极小点P3b优选位于距与基材反的表面(上表面)的距离为α-Al2O3层20的厚度的0.1％至40％的位置处。在这种情况下，α-Al2O3层20的损伤形式是稳定的，从而抑制了(例如)覆膜的突然崩裂，由此可以减少工具寿命的变化。例如，当α-Al2O3层20的厚度为1μm至20μm时，极小点P3b的位置优选距与基材相反的表面0.1μm至8μm。此外，极小点P3b处的残留应力的值优选为-1900MPa至-100MPa，更优选为-1800MPa至-200MPa，并且进一步优选为-1700MPa至-300MPa。
(α-Al2O3的晶粒的平均粒径)
在本实施方案中，α-Al2O3的晶粒的平均粒径优选为0.1μm至3μm，并且更优选为0.2μm至2μm。例如，可以使用上述颜色图计算晶粒的平均粒径。具体而言，首先，在上述颜色图中，将具有相同颜色(即，相同的面取向)并且由不同颜色(即，不同的面取向)包围的区域视为各晶粒的单独区域。接下来，测定各晶粒的外周上的两点之间的距离，并且将其上两点之间的最长距离视为晶粒的粒径。
(中间层)
覆膜优选还包括设置于基材和α-Al2O3层之间的一个以上的中间层。优选的是，中间层各自包含由选自由元素周期表中的第4族元素、第5族元素、第6族元素、Al和Si组成的组中的至少一种元素和选自C、N、B和O组成的组中的至少一种元素构成的化合物。元素周期表中的第4族元素的实例包括钛(Ti)、锆(Zr)、铪(Hf)等。元素周期表中的第5族元素的实例包括钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)等。元素周期表中的第6族元素的实例包括铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)等。中间层更优选包含由Ti元素和选自C、N、B和O组成的组中的至少一种元素构成的Ti化合物。
中间层中所含的化合物的实例包括TiCNO、TiAlN、TiAlSiN、TiCrSiN、TiAlCrSiN、AlCrN、AlCrO、AlCrSiN、TiZrN、TiAlMoN、TiAlNbN、TiSiN、AlCrTaN、AlTiVN、TiB2、TiCrHfN、CrSiWN、TiAlCN、TiSiCN、AlZrON、AlCrCN、AlHfN、CrSiBON、TiAlWN、AlCrMoCN、TiAlBN、TiAlCrSiBCNO、ZrN、ZrCN等。
中间层的厚度优选为0.1μm以上3μm以下，并且更优选为0.5μm以上1.5μm以下。
(其他层)
覆膜还可以包括其他层，只要不损害本实施方案的切削工具所发挥的效果即可。其他层可以具有与α-Al2O3层或中间层的组成不同或相同的组成。其他层所包含的化合物的实例包括TiN、TiCN、TiBN、Al2O3等。应当注意，这些层的层叠顺序没有特别的限制。其他层的实例包括：设置在基材和α-Al2O3层之间的下底层；设置在α-Al2O3层上的最外层；等等。其他层各自的厚度没有特别的限制，只要不损害本实施方案的效果即可。例如，其他层各自的厚度为0.1μm以上20μm以下。
<<切削工具的制造方法>>
根据本实施方案的切削工具的制造方法包括：
准备具有前刀面的基材的步骤(以下，也称为“第一步骤”)；
使用化学气相沉积法在基材的前刀面上形成包括α-Al2O3层的覆膜的步骤(以下，也称为“第二步骤”)；以及
对前刀面处的α-Al2O3层进行喷丸处理的步骤(以下，也称为“第三步骤”)。
<第一步骤：准备基材的步骤>
在第一步骤中，准备具有前刀面的基材。例如，准备硬质合金基材作为基材。对于硬质合金基材，可以使用市售的硬质合金基材，或者可以使用一般的粉末冶金方法制作硬质合金基材。在使用一般的粉末冶金方法的制作中，(例如)使用球磨机等混合WC粉末和Co粉末等以获得粉末混合物。干燥该粉末混合物，然后将其成形为预定形状，从而获得成形体。此外，通过烧结成形体，获得WC-Co系硬质合金(烧结体)。接下来，对该烧结体进行诸如珩磨之类的预定切削刃加工，从而制作由WC-Co系硬质合金构成的基材。在第一步骤中，可以准备除了上述基材以外的任何常规已知的这类基材。
<第二步骤：形成覆膜的步骤>
在第二步骤中，使用化学气相沉积法(CVD法)在基材的前刀面上形成包括α-Al2O3层的覆膜。
图5为示出了用于制造覆膜的示例性化学气相沉积装置(CVD法)的示意性截面图。以下，将参考图5描述第二步骤。CVD装置30包括：用于保持基材10的多个基材设置夹具31；以及由耐热合金钢制成并覆盖基材设置夹具31的反应容器32。此外，在反应容器32的周围设置有用于控制反应容器32内的温度的温度调节装置33。反应容器32中设置有具有气体导入口34的气体导入管35。在设置有基材设置夹具31的反应容器32的内部空间中，气体导入管35设置为在垂直方向上延伸，并且设置为可相对于垂直方向旋转，并且气体导入管35设置有用于将气体喷射到反应容器32中的多个喷射孔36。通过使用该CVD装置30，可以如下形成包括α-Al2O3层的覆膜的各层。
首先，将各基材10置于基材设置夹具31上，并且在控制反应容器32内的温度和压力落入预定范围内的同时，从气体导入管35向反应容器32内导入α-Al2O3层20用原料气体。因此，在基材10的前刀面上形成α-Al2O3层20。在此，在形成α-Al2O3层20之前，优选从气体导入管35向反应容器32内导入中间层用原料气体，从而在基材10的表面上形成中间层。以下将描述在基材10的表面形成中间层之后，形成α-Al2O3层20的方法。
虽然对于中间层用原料气体没有特别的限制，但是中间层用原料气体的实例包括：TiCl4和N2的混合气体；TiCl4、N2和CH3CN的混合气体；以及TiCl4、N2、CO和CH4的混合气体。
在形成中间层的过程中，优选控制反应容器32内的温度以使其落入1000℃至1100℃的范围，并且优选控制反应容器32内的压力以使其落入0.1hPa至1013hPa的范围。此外，可以与上述原料气体一起导入HCl气体。HCl气体的导入使得各层厚度的均匀性得以提高。应当注意，优选使用H2作为载气。此外，当导入气体时，优选通过图中未示出的驱动单元使气体导入管35旋转。因此，在反应容器32中，各气体可以均匀地分布。
此外，可以使用MT(中温)-CVD法形成中间层。与在1000℃至1100℃的温度进行的CVD法(以下，也称为“HT-CVD”)不同，MT-CVD法是通过将反应容器32中的温度保持在850℃至950℃的相对较低的温度来形成层的方法。由于在比HT-CVD法更低的温度进行MT-CVD，因此可以减少由加热引起的对基材10的损伤。特别是，当中间层为TiCN层时，优选使用MT-CVD法形成中间层。
接下来，在中间层上形成α-Al2O3层20。作为原料气体，使用AlCl3、N2、CO2和H2S的混合气体。此时，将CO2和H2S各自的流量(L/min)设置为满足CO2/H2S≥2。因此，形成α-Al2O3层。应当注意，对于CO2/H2S的上限值没有特别的限制，但考虑到层的厚度的均匀性，优选为5以下。此外，本发明人已经确认，CO2和H2S的流量分别优选为0.4L/min至2.0L/min和0.1L/min至0.8L/min，并且最优选为1L/min和0.5L/min。
优选控制反应容器32中的温度以使其落入1000℃至1100℃的范围内，并且优选控制反应容器32中的压力以使其落入0.1hPa至100hPa的范围内。此外，可以与上述原料气体一起导入HCl气体，并且H2可用作载气。应当注意，当导入气体时，优选如前述情况那样旋转气体导入管35。
为了进一步提高本公开的效果，优选在形成α-Al2O3层的最后阶段，以0.1℃/分钟至0.3℃/分钟的速率(以下，也称为“降温速率”)连续降低反应容器中的温度，持续30分钟以上且小于90分钟的时间(以下，也称为“降温时间”)，优选持续30分钟以上80分钟以下。以这种方式，在覆膜中产生的拉伸残留应力变小，其结果是在进行喷丸处理的后续步骤中，可以降低拉伸应力，并且可以更有效地引入压缩应力。
应当注意，可以在α-Al2O3层20上形成最外层，只要不损害根据本实施方案的切削工具所发挥的效果即可。用于形成最外层的方法没有特别的限制。其实例包括使用CVD法等形成最外层的方法。
关于上述制造方法，通过控制CVD法的条件改变各层的构成。例如，由导入反应容器32的原料气体的组成决定各层的组成，并且由执行时间(成膜时间)控制各层的厚度。特别是，为了降低α-Al2O3层20中的粗颗粒的比率，并且增加沿(001)面取向的晶粒，至关重要的是控制原料气体中CO2气体和H2S气体的流量比(CO2/H2S)。
<第三步：进行喷丸处理的步骤>
在进行喷丸处理的步骤中，对前刀面处的α-Al2O3层进行喷丸处理。“喷丸处理”是指通过使大量的诸如钢或非铁金属(例如，陶瓷)之类的小球体(介质)与诸如前刀面之类的表面高速碰撞(投射)，以改变表面的各种性质如取向和压缩应力的过程。在本实施方案中，对前刀面进行的喷丸处理以向前刀面上的α-Al2O3层提供残留应力，从而使膜残留应力AA和膜残留应力BA之间存在差异。其结果是，抑制了α-Al2O3层中的裂纹进展，从而取得了优异的耐崩裂性。对于介质的投射没有特别的限制，只要α-Al2O3层中的膜残留应力AA和膜残留应力BA落入上述各自的预定数值范围内即可。可以直接在α-Al2O3层上进行介质的投射，或者可以在α-Al2O3层上设置的其他层(例如，最外层)上进行介质的投射。对介质的投射没有特别的限制，只要至少对前刀面进行介质的投射即可。例如，可以对切削工具的全部表面进行介质的投射。
通常，进行喷丸处理，以将主要残留在覆膜的目标层中的拉伸应力变为压缩应力。然而，通常尚不可知的是，进行喷丸处理以使沿(001)取向的晶粒的膜残留应力(膜残留应力AA)和除了沿(001)取向的晶粒以外的晶粒的膜残留应力(膜残留应力BA)分别达到落入预定数值范围内的拉伸残留应力和压缩残留应力。本发明人首先发现了这一点。
此外，在常规喷丸处理中，投射压力高，并且同时研磨覆膜。因此，常规喷丸处理倾向于存在由于覆膜的研磨而导致的目标层的破损。在本实施方案中，在第二步骤中，在α-Al2O3层中产生的拉伸残留应力小于根据常规制造方法形成的α-Al2O3层中的拉伸残留应力。因此，不太可能发生α-Al2O3层的破损，并且易于将应力导入α-Al2O3层，其结果是，膜残留应力AA和膜残留应力BA可以为分别落入预定数值范围内的拉伸残留应力和压缩残留应力。
虽然关于通过对α-Al2O3层进行喷丸处理而使膜残留应力AA和膜残留应力BA为分别落入预定数值范围内的拉伸残留应力和压缩残留应力的原因尚未明确，但是本发明人考虑如下。认为沿(001)取向的晶粒具有对由于外力引起的变形的耐性，这是因为相同晶体取向的晶粒彼此支撑。另一方面，认为除了沿(001)取向的晶粒以外的晶粒对由于外力引起的变形的耐性降低，这是因为其晶体取向不一致。可以认为，由于沿(001)取向的晶粒与其他晶粒在对于外力的变形性方面彼此不同，因此，在由喷丸处理产生的残留应力方面存在差异，其结果是，膜残留应力AA为拉伸残留应力，并且膜残留应力BA为压缩残留应力。
介质的材料的实例包括钢、陶瓷、氧化铝、氧化锆等。
例如，介质的平均粒径优选为1μm至300μm，并且更优选为5μm至200μm。
对于介质，可以使用市售制品。其实例包括各自粒径为90μm至125μm(平均粒径为100μm)的陶瓷磨粒(由NICCHU提供；商品名：WAF120)。
投射介质的投射单元与前刀面等的表面之间的距离(以下，也称为“投射距离”)优选为80mm至120mm，并且更优选为80mm至100mm。
投射时施加到介质上的压力(以下，也称为“投射压力”)优选为0.02MPa至0.5MPa，并且更优选为0.05MPa至0.3MPa。
喷丸的处理时间优选为5秒至60秒，并且更优选为10秒至30秒。
可以根据覆膜的构成适当地调节喷丸处理的条件。
<其他步骤>
在根据本实施方案的制造方法中，除了上述步骤以外，还可以适当地进行另外的步骤，只要不损害喷丸处理的效果即可。
实施例
虽然将参考实施例对本发明进行详细的描述，但本发明不限于此。
<<切削工具的制作>>
<第一步骤：准备基材的步骤>
作为基材，准备各自由TaC(2.0质量％)、NbC(1.0质量％)、Co(10.0质量％)和WC(余量)(并且包含不可避免的杂质)构成的硬质合金切削刀片(形状：CNMG120408N-UX；由住友电工硬质合金有限公司提供；JIS B4120(2013))。
<第二步骤：形成覆膜的步骤>
使用CVD装置在准备的各基材上依次形成中间层和α-Al2O3层，从而在包括前刀面的基材的表面上形成覆膜。此外，在一部分样品中，直接在基材上形成α-Al2O3层，而不形成中间层(样品编号8和13)。形成各层的条件如下所述。在形成α-Al2O3层的最后阶段，以表2所示的降温速率降温，降温时间如表2所示。表2中具有“-”的单元格表示没有进行相应的处理。应当注意，在各气体组成后的括号中的值表示各气体的流量(L/min)。此外，α-Al2O3层的厚度以及中间层的厚度和组成示于表1。
(中间层)
原料气体：TiCl4(0.002L/min)、CH4(2.0L/min)、CO(0.3L/min)、N2(6.5L/min)、HCl(1.8L/min)、H2(50L/min)
压力：160hPa
温度：1000℃
成膜时间：45分钟
(α-Al2O3层)
原料气体：AlCl3(3.0L/min)、CO2(1.5L/min)、H2S(2.2L/min)、H2(40L/min)
压力：65hPa
温度：980℃至1000℃
降温速率：如表2所示
降温时间：如表2所示
成膜时间：340分钟
[表1]
*表示“除了沿(001)取向的晶粒以外的晶粒的面积比率”
[表2]
<第三步骤：进行喷丸处理的步骤>
接下来，在下列条件下对其上形成有覆膜的切削刀片(切削工具)的表面进行喷丸处理，其中所述表面包括前刀面。表2中具有“-”的单元格表示没有进行相应的处理。
(喷丸条件)
磨粒浓度：5重量％至20重量％
投射压力：如表2所示
投射时间：5秒至20秒
通过上述过程，制作了样品编号1至8(实施例)和样品编号11至13(比较例)的切削工具。
<<切削工具特性的评价>>
通过使用如上所述制作的样品编号1至8和样品编号11至13的切削工具，如下所述评价各切削工具的特性。
<颜色图的制作>
对其上设置有覆膜的切削工具的前刀面进行镜面研磨，以制作α-Al2O3层的加工面，从而使其平行于基材的表面。使用配备有EBSD的FE-SEM以5000倍的放大倍率观察所制作的加工面，从而制作30μm×15μm的加工面的上述颜色图。此时制作的颜色图的数量(测定视野的数量)为3。对于各颜色图，使用市售软件(商品名：“Orientation ImagingMicroscopy Ver 6.2”，由EDAX提供)计算沿(001)取向的α-Al2O3晶粒的面积比率和除了沿(001)取向的α-Al2O3晶粒以外的晶粒的面积比率。其结果示于表1。此外，从表1可明显看出，在各颜色图中，相对于颜色图的总面积，沿(001)取向的α-Al2O3晶粒的面积比率和除了沿(001)取向的α-Al2O3晶粒以外的晶粒的面积比率的总和为100％。
<通过2θ-sin2ψ法进行的膜残留应力的测定>
采用上述2θ-sin2ψ法，在下列条件下测定α-Al2O3层中的膜残留应力AA和膜残留应力BA。测得的膜残留应力AA和膜残留应力BA示于表4。表4中，用负数值表示的残留应力代表压缩残留应力，而用正数值表示残留应力代表拉伸残留应力。
装置：SmartLab(由Rigaku提供)
X射线：Cu/Kα/45kV/200mA
计数器：D/teX Ultra250(由Rigaku提供)
扫描范围：在膜残留应力AA的情况下为89.9°至91.4°(倾斜法)在膜残留应力BA的情况下为37.0°至38.4°(倾斜法)
<通过恒定穿透深度法进行的残留应力的测定>
此外，采用恒定穿透深度法，在以下条件下测定在α-Al2O3层内的预定深度位置处的残留应力A和残留应力B。表3示出了在代表性的深度位置处的残留应力A(Ad10、Ad40)和B(Bd10、Bd40)。根据残留应力A和B的测定结果，可以确认各样品中是否存在第1a区域P1a和第2a区域P2a(第1b区域P1b和第2b区域P2b)。此外，对于经确认具有第1b区域P1b和第2b区域P2b的各样品，确定其中极小点P3b的存在(表3)。
装置：Spring-8 BL16XU
X射线能量：10keV(λ＝0.124nm)
X射线束直径：0.4mm至1.8mm(根据穿透深度而改变)
所使用的衍射面：在残留应力A的情况下为(001)面在残留应力B的情况下为(110)面
[表3]
<<切削试验>>
(断续加工试验)
使用如上所述制作的样品编号1至8和样品编号11至13的各切削工具，以在如下条件下测定直到在切削刃棱线部分处发生覆膜的崩裂和脱落时与工件接触的次数。其结果示于表4。接触的次数越多，切削工具的耐崩裂性可评价为越优异。
断续加工的试验条件
工件：FCD450开槽材料
切削速度：250m/min
进给：0.25mm/rev
切削深度：2mm
切削液：湿式
(连续加工试验)
使用如上所述制作的样品编号1至8和样品编号11至13的各切削工具，以在如下切削条件下测定直到月牙洼磨损的深度为0.1mm时的切削时间。其结果示于表4。切削时间越长，切削工具的耐月牙洼磨损性可评价为越优异。
连续加工的试验条件
工件：SCM435圆棒
切削速度：250m/min
进给：0.25mm/rev
切削深度：2mm
切削液：湿式
[表4]
鉴于表4的结果，样品编号1至8(实施例)的各切削工具取得了优异的结果，即，其在断续加工过程中，直到发生崩裂和脱落时与工件接触的次数为5000次以上。另一方面，对于样品编号11至13的各切削工具(比较例)，断续加工过程中的接触次数小于5000次。从上述结果发现，实施例(样品编号1至8)的各切削工具具有优异的耐崩裂性。
鉴于表4的结果，样品编号1至8的各切削工具(实施例)取得了的优异结果，即，其在连续加工中的切削时间为20分钟以上。另一方面，对于样品编号11至13的各切削工具(比较例)，连续加工过程中的切削时间小于20分钟。从上述结果发现，实施例(样品编号1至8)的各切削工具具有优异的耐月牙洼磨损性。
以上，对本发明的实施方案和实施例进行了说明，但最初期望将实施方案和实施例的构成适当地组合。
本文公开的实施方案和实施例在任何方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的条款限定，而不是由上述实施方案和实施例限定，并且旨在包括与权利要求的条款等同的含义和范围内的任何修改。
上述描述包括以下描述的特征。
(付记1)
一种制造切削工具的方法，该方法包括：
准备包括前刀面的基材的第一步骤；
使用化学气相沉积法在基材的前刀面上形成包括α-Al2O3层的覆膜的第二步骤；以及
对前刀面处的α-Al2O3层进行喷丸处理的第三步骤。
(付记2)
根据付记1所述的制造切削工具的方法，其中
第二步骤包括在1000℃以上1100℃以下的温度和0.1hPa以上100hPa以下的压力形成α-Al2O3层，以及
在形成α-Al2O3层的最后阶段，以0.1℃/分钟以上0.3℃/分钟以下的速率连续降低温度，持续30分钟以上且小于90分钟的时间。
附图标记列表
1：前刀面；2：后刀面；3：切削刃棱线部分；10：基材；20：α-Al2O3层；21：沿(001)取向的晶粒；22：除了沿(001)取向的晶粒以外的晶粒；30：CVD装置；31：基材设置夹具；32：反应容器；33：温度调节装置；34：气体导入口；35：气体导入管；36：通孔；40：覆膜；50：切削工具；D1：假想平面D1；D2：假想平面D2；P1a：第1a区域；P2a：第2a区域；P3a：极小点；P1b：第1b区域；P2b：第2b区域；P3b：极小点；r1：区域r1。

Claims (5)

1.一种切削工具，其包括：包括前刀面的基材；以及被覆所述前刀面的覆膜，其中
所述覆膜包括设置在所述基材上的α-Al2O3层，
所述α-Al2O3层包含α-Al2O3的晶粒，
在所述前刀面处的所述α-Al2O3层中，所述晶粒中的沿(001)取向的晶粒的面积比率为50％以上90％以下，并且
在根据使用X射线的2θ-sin2ψ法进行的残留应力测定中，
基于所述前刀面处的所述α-Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的膜残留应力AA大于0MPa且为2000MPa以下，并且
基于所述前刀面处的所述α-Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的膜残留应力BA为-1000MPa以上且小于0MPa。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中
所述α-Al2O3层的厚度为1μm以上20μm以下，
在介于假想平面D1和假想平面D2之间的区域r1处，根据使用X射线的恒定穿透深度法进行的残留应力测定中，所述假想平面D1位于距所述α-Al2O3层的与所述基材相反的表面朝向所述基材侧的距离d10处，所述距离d10为所述α-Al2O3层的厚度的10％，所述假想平面D2位于距所述α-Al2O3层的与所述基材相反的表面朝向所述基材侧的距离d40处，所述距离d40为所述α-Al2O3层的厚度的40％，
基于所述前刀面处的所述α-Al2O3层的(001)面的晶面间距确定的残留应力A为-200MPa以上2000MPa以下，并且
基于所述前刀面处的所述α-Al2O3层的(110)面的晶面间距确定的残留应力B为-1500MPa以上700MPa以下，并且
满足A＞B的关系式。
3.根据权利要求2所述的切削工具，其中
所述残留应力A的应力分布具有
所述残留应力A从所述α-Al2O3层的与所述基材相反的表面朝向所述基材侧连续减小的第1a区域，以及
相对于所述第1a区域位于所述基材侧并且所述残留应力A从与所述基材相反的表面朝向所述基材侧连续增加的第2a区域，并且
所述第1a区域和所述第2a区域通过所述残留应力A的极小点彼此连续。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的切削工具，其中
所述残留应力B的应力分布具有
所述残留应力B从所述α-Al2O3层的与所述基材相反的表面朝向所述基材侧连续减小的第1b区域，以及
相对于所述第1b区域位于所述基材侧并且所述残留应力B从与所述基材相反的表面朝向所述基材侧连续增加的第2b区域，并且
所述第1b区域和所述第2b区域通过所述残留应力B的极小点彼此连续。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的切削工具，其中
所述覆膜还包括设置于所述基材和所述α-Al2O3层之间的一个以上的中间层，并且
所述中间层各自包含由选自由元素周期表中的第4族元素、第5族元素、第6族元素、Al和Si组成的组中的至少一种元素和选自C、N、B和O组成的组中的至少一种元素构成的化合物。
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