CN114829040A - 切削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种切削工具，包含硬质合金的基体，其中所述硬质合金包含金属粘结剂中的硬质成分。所述硬质成分包含WC，并且所述硬质合金中的WC含量为80重量％～95重量％。所述硬质合金具有3重量％～13重量％的Fe+Ni+Co+Cr含量以及0.05<Fe/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Ni/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Co/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Cr/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比。抗裂度W被定义为维氏压痕的载荷除以在所述维氏压痕的边缘处形成的裂纹的总长度。在所述切削工具的前刀面上所测量的W比在所述切削工具的本体区域的横截面上所测量的W高至少25％。

Description

切削工具
技术领域
本发明涉及一种硬质合金的切削工具，其中所述硬质合金包含金属粘结剂和含有WC的硬质成分。所述切削工具的表面区域的抗裂度高于所述工具的本体区域中的抗裂度。
背景技术
用于金属切削应用的切削工具通常包含硬质合金的基体。硬质合金是一种显示高硬度和高韧性两者并且在切削应用中的性能已经成功了几十年的材料。为了进一步改善切削工具的性能，已知用耐磨涂层涂覆所述工具。还已知在称为后处理的工序中处理切削工具，所述后处理包括诸如湿喷射(wet blasting)、干喷射(dry blasting)、刀刃刷光和/或抛光的步骤。这些后处理工序通常改变切削工具的表面粗糙度和/或切削工具的表面区域中的残余应力。
Wang等人，“喷丸处理对钨硬质合金的残余应力和微观结构的影响(Effect ofshot peening on the residual stresses and microstructure of tungsten cementedcarbide)”，材料和设计(Materials and Design)95，2016年，159～164页描述了硬质合金的喷丸处理的效果。其表明，在表面层中诱发了压缩残余应力，在Co和WC两者中都是如此。
存在改善切削工具的寿命和性能以节省制造时间并降低由于切削工具破损而失效的风险的持续需求。还需要减少硬质合金中Co的量，并寻找在金属切削性能方面能够与传统的含Co硬质合金竞争的替代性硬质合金。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在金属切削应用中具有改善的耐磨性的切削工具，并且本发明的目的还在于提供一种制造所述切削工具的方法。本发明的另一个目的在于提供一种对于切削刃处的涂层的崩裂(chipping)具有高耐性的切削工具。另一个目的在于提供一种对于切削刃的崩裂和/或切削工具的破损(breakage)具有提高的耐性的车削工具。
这些目的中的至少一个已经通过项1的切削工具和项12的方法实现。优选的实施方式公开在从属项中。
本发明涉及一种切削工具，包含硬质合金的基体，其中所述硬质合金包含金属粘结剂中的硬质成分，其中所述硬质成分包含WC，并且其中所述硬质合金中的WC含量为80重量％～95重量％，并且其中所述硬质合金具有3重量％～13重量％的Fe+Ni+Co+Cr含量以及0.05<Fe/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Ni/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Co/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Cr/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比，所述切削工具包含前刀面、后刀面和在它们之间的切削刃，并且其中抗裂度(crackresistance)W被定义为
Figure BDA0003702753080000021
其中P是维氏硬度压痕的载荷100*9.81N，并且ā是在所述维氏硬度压痕的角部处形成的各裂纹的平均裂纹长度，其中在所述切削工具的前刀面上所测量的W比在所述切削工具的本体区域的横截面上所测量的W高至少25％。
上述组成范围使得粘结剂获得大的固溶硬化效果，这产生对于耐磨性和抗塑性变形性良好的高硬度。然而，为了具有良好的金属切削特性，需要韧性和抗塑性变形性的良好组合。通常对于大多数技术复合材料如硬质合金，韧性的增加与硬度的降低相关。已经出乎意料地发现，通过根据本发明处理具有具体组成范围的材料，实现了与本体相比，在前刀面上的抗裂度高大于25％。在金属切削期间在切削工具中形成的裂纹通常起源于切削工具的前刀侧，并且这些裂纹限制了工具寿命。因此，增加前刀面上的抗裂度将延长金属切削应用中切削工具的工具寿命。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金包含x重量％Ni、y重量％Fe、z重量％Co和v重量％Cr，并且其中5<x+y+z+v<9。在此粘结剂含量范围内的硬质合金具有适合切削工具应用的韧性和抗塑性变形性的良好组合。根据金属切削应用，粘结剂的量可以由本领域技术人员优化。
在本发明的一个实施方式中，在切削工具的前刀面上的表面区域中所测量的残余应力是压缩残余应力，并且>2000MPa、优选>2200MPa、更优选为2400MPa～2800MPa，其中应力测量是利用X射线衍射和sin2ψ法使用WC的(2 1 1)反射进行的。压缩残余应力抑制裂纹的形成。因此，增加前刀面上的抗裂度将延长金属切削应用中切削工具的工具寿命。
在本发明的一个实施方式中，在前刀面上所测量的抗裂度W(W(前刀面))与在后刀面上所测量的抗裂度W(W(后刀面))之间的关系为W(前刀面)/W(后刀面)>1.10。在金属切削期间形成的裂纹通常起源于切削工具的前刀侧，因此前刀面上的良好抗裂度对于金属切削应用是有利的。另外，如果仅对前刀面进行喷丸处理，则切削工具制造工序将相对简单，且后刀侧稍微更不容易开裂。
在本发明的一个实施方式中，所述切削工具的表面处的硬度>1500HV100、优选>1600HV100。在切削工具的表面区域中，尤其是在金属切削应用期间与工件材料接触的切削工具的区域中增加的硬度是有利的，因为硬质合金的耐磨性增加。此外，施加在基体上的涂层在较硬的基体上能够承受住更长时间的使用，由此增加切削工具的寿命。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金具有0.2<Fe/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.3的原子比以及0.2<Ni/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.3的原子比以及0.2<Co/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.3的原子比以及0.2<Cr/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.3的原子比。此组成范围使得粘结剂获得接近最大的固溶硬化效果，这产生高硬度，所述高硬度对于耐磨性和抗塑性变形性是良好的。
在本发明的一个实施方式中，WC晶粒尺寸在整个基体中是均匀的。不均匀的WC晶粒尺寸会由于不同区的热机械特性的差异而导致裂纹起始位点。
在本发明的一个实施方式中，平均WC晶粒尺寸为0.2μm～10μm、优选0.5μm～3μm。在此范围内，WC的晶粒尺寸对于以金属切削刀片为目标的硬质合金是最佳的。根据金属切削应用，本领域技术人员可以优化WC晶粒尺寸。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金还包含Cu、W、Mo、Mn、Al、Si中的一种或多种。这些元素通过固溶硬化提供硬质合金的强化。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金还包含Ta、Nb、Ti、Zr、Hf、V中的一种或多种。这些元素易于在硬质合金中形成立方碳化物。具有立方碳化物的切削工具具有增加的本体高温硬度。这些元素也用于产生贫含这类立方碳化物的梯度区。贫含这类立方碳化物的梯度区是有利的，因为它在表面区域中提供增加的抗裂纹生长性，同时保持了对于一些车削刀片有利的良好本体抗塑性变形性。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金的基体包含立方相，并且其中所述硬质合金的基体设置有贫含所述立方相的表面区，所述表面区的厚度为2μm～100μm、优选3μm～70μm、更优选8μm～35μm。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金的基体设置有涂层，优选为包含选自TiN、TiCN、TiC、TiAlN、Al2O3和ZrCN的一层或多层的涂层、更优选为具有2μm～20μm的厚度的涂层。
在本发明的一个实施方式中，所述切削工具的表面区域中的硬度与本体区域中的硬度是相同的，偏差在10％内。在本体和表面中具有均匀硬度的硬质合金对于大规模制造是经济的。根据本发明，硬的硬质合金则能够变得在表面上具有更高的抗裂纹形成性。
本发明涉及一种处理包含硬质合金基体的切削工具的方法，其中所述硬质合金包含金属粘结剂中的硬质成分，其中所述硬质成分包含WC，并且其中所述硬质合金中的WC含量为80重量％～95重量％，其中所述硬质合金具有3重量％～13重量％的Fe+Ni+Co+Cr含量以及0.05<Fe/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Ni/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Co/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Cr/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比，其中所述切削工具(1)在等于或高于100℃的温度下、优选在等于或高于200℃的温度下、更优选在200℃至600℃之间的温度下经受喷丸处理(shot peening)。本发明的喷丸处理在一个实施方式中在升高的温度下进行，并且此温度在本文中被定义为被喷丸处理的材料(切削工具的部分)在喷丸处理期间所处的温度。可以使用多种方法来产生切削工具部分的升高的温度，例如感应加热、电阻加热、在热表面/炉上预热、激光加热等。或者，所述切削工具可以在喷丸处理步骤之前在单独的步骤中加热。
所述温度是通过任何适合测量温度的方法在基体上适当地测量的。优选地，使用红外温度测量装置。
经受喷丸处理的基体的部分处于所述温度。已经出乎意料地发现，在加热切削工具时用喷丸处理来处理所述切削工具增加了其在表面区域的抗裂度，所述抗裂度是增加切削工具寿命的重要特性。
在本发明的一个实施方式中，切削工具(1)包含前刀面(2)、后刀面(3)和在它们之间的切削刃，并且其中所述喷丸处理至少在前刀面(2)上进行。在金属切削期间在切削工具中形成的裂纹通常起源于切削工具的前刀侧，并且这些裂纹限制了工具寿命。因此，增加前刀面上的抗裂度将延长金属切削应用中切削工具的工具寿命。
在本发明的一个实施方式中，所述切削刃的至少一部分的ER在10μm至50μm之间、优选在20μm至40μm之间。已经令人惊讶地发现，根据本发明方法制造的切削工具在切削工具具有此ER时表现良好。
在本发明的一个实施方式中，所述喷丸处理在加热的切削工具上进行，所述方法包括在喷丸处理之前的步骤，其中所述切削工具被加热。在喷丸处理之前加热切削工具可能是有利的，因为加热通常比施加喷丸处理花费更长的时间。
在本发明的一个实施方式中，所述方法还包括对所述切削工具的至少一部分进行抛丸处理(shot blasting)的步骤，其中所述抛丸处理的步骤在所述喷丸处理之后进行。这是有利的，因为抛丸处理在涂层的上部提供压缩应力，并且这与喷丸处理组合对于工具寿命是有利的。
本发明的其它目的和特点将由以下详细说明而变得显而易见。
附图说明
在附图中：
图1是切削工具刀片1的示意图，其设置有前刀面2、后刀面3和设置在它们之间的切削刃，并且
图2是切削刃的横截面的示意图，其中示出了切削刃钝圆(edge rounding，ER)，并且还示意性地示出了切削刃的宽度A。
定义
“硬质合金”是包含分布在连续金属粘结剂中的硬质成分的材料，所述硬质成分形成嵌入连续金属粘结剂中的骨架。所述硬质成分主要包含WC。这种材料具有组合了来自硬质成分的高硬度和来自金属粘结剂的高韧性的特性，并且适合作为用于金属切削工具的基体材料。
硬质合金的“组成”或“含量”在本文中意指硬质合金基体中的平均组成或平均含量。例如，在例如从基体表面朝向本体15μm～30μm的表面区域中的梯度具有局部较高的金属粘结剂含量不改变切削工具的硬质合金基体的平均组成，因为切削工具的尺寸是至少几毫米。
硬质合金的“金属粘结剂”可以包含在烧结期间溶解在金属粘结剂中的其它元素，如源自WC的W和C。根据有什么其它类型的硬质成分存在，其它元素也可以溶解在粘结剂中。
“切削工具”在本文中意指用于金属切削应用的切削工具，如刀片、端铣刀或钻头。应用领域可以是车削、铣削或钻削。
“ER”是旨在指示切削刃的锋利度的切削刃钝圆的值。较大的ER值代表较粗糙形状的切削刃，而较小的ER值代表锋利的切削刃。
ER在本文中被定义为根据以下计算的值：
-将切削工具以其支承表面或所述切削工具的相应表面放置在平坦表面上。
-将垂直于所述平坦表面的第一面与待测切削刃接触地沿着切削工具的一侧对齐，例如沿着切削工具1的后刀面3对齐，
-将第二面与所述平坦表面平行地对齐并且在交点处与所述第一面相交，所述第二面在接触点处与待测量的切削刃接触，例如将所述第二面沿着切削工具1的前刀面2对齐。
值“ER”等于在第一面和第二面之间的交点与第一面和切削工具之间的靠近切削刃的接触点之间的距离，参见图2。
“抛丸处理”在本文中指示使用磨料颗粒的工序，其中通常通过磨料磨损从处理的表面去除材料。抛丸处理在切削工具领域是众所周知的，并且例如已知在切削工具上的涂层中引入残余应力。
“喷丸处理”在本文中意指切削工具的表面被包含粒子(所谓的珠粒)的介质轰击，所述粒子是非磨蚀性的并且通常具有圆形形状。所述介质可以是硬质材料如氧化物、钢或硬质合金的珠粒。
术语“本体”在本文中意指切削工具的最内部分(中心)。
术语“表面区域”在本文中意指受本文公开的喷丸处理工序影响的基体的外部。
本发明的其它实施方式
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金还包含立方相，有时称为γ相，其是选自Ti、Ta、Nb、Hf、Zr、V和Cr的一种或多种元素的立方碳化物和/或碳氮化物的固溶体。立方相的量(以面积％计)合适地为2％至25％、优选在3％至15％之间。这可以用不同的方法测量，但一种方法是对基体的横截面的光学显微镜图像或扫描电子显微镜(SEM)显微照片进行图像分析，以计算γ相的平均分数。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金包含立方相和贫含立方相富含粘结相的表面区。所述表面区的厚度适当地为2μm～100μm、优选3μm～70μm、更优选8μm～35μm。厚度通过在基体的横截面的SEM或LOM图像上测量来确定。这些测量应该在基体表面适度平坦的区域中进行，即不靠近切削刃、距离切削刃或刀尖等至少0.3mm，以便得到真实值。表面区与本体之间的边界由立方相的不存在/存在来确定，当观察在SEM或LOM图像中基体的横截面时，这通常是相当明显的。所述厚度通过表面与表面区和本体之间的边界之间的距离来确定。富含粘结剂在本文中意指在表面区中的粘结相含量适当地为本体中的粘结相含量的1.05～1.65倍、优选1.1～1.5倍。表面区中的粘结相含量适当地在表面区的总厚度/深度的一半深度处测量。对本体进行的所有测量应该在不靠表面区太近的区域进行。这在本文中意指对本体的微观结构进行的任何测量都应该在距离表面至少200μm的深度处进行。
贫含立方相的表面区在本文中意指所述表面区不含或含有非常少(即小于0.5面积％)的立方相粒子。
在本发明的一个实施方式中，所述切削工具设置有涂层。所述涂层可以是着色层或耐磨涂层。
在本发明的一个实施方式中，所述涂层的厚度为2μm～20μm、优选5μm～10μm。
在本发明的一个实施方式中，所述切削工具包含涂层，并且其中在硬度测量区域中的涂层厚度为3μm～12μm，优选小于6μm。
在本发明的一个实施方式中，所述涂层是CVD涂层或PVD涂层，优选所述涂层包含选自TiN、TiCN、TiC、TiAlN、Al2O3和ZrCN的一层或多层。所述涂层优选是包含TiCN层和Al2O3层的CVD涂层。
在本发明的一个实施方式中，所述涂层是CVD涂层，包含内部TiCN层和外部α-Al2O3层。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金基体设置有耐磨PVD涂层，适当地为选自Al、Si和周期表中4族、5族和6族的元素中的一种或多种的氮化物、氧化物、碳化物或其混合物。
在本发明的一个实施方式中，所述切削工具包含前刀面、后刀面和在它们之间的切削刃，并且其中所述喷丸处理至少在所述前刀面上进行。前刀面的喷丸处理是有利的，因为在切削操作期间，工作材料在前刀面处撞击切削工具，因此在喷丸处理期间，影响基体的机制被施加在基体的相关区域或体积处。在前刀面处施加喷丸处理是进一步有利的，这是因为对于许多切削工具几何形状而言，这意味着同时处理多个切削刃。
在本发明的一个实施方式中，所述喷丸处理用陶瓷珠粒进行，优选用包含ZrO2、SiO2和Al2O3的珠粒进行。
在本发明的一个实施方式中，所述喷丸处理用平均直径为70μm～150μm的喷丸处理介质进行。如果珠粒太大，则损坏切削刃的风险增加。如果珠粒太小，则从介质传递到基体的能量和冲击不太明显。喷丸处理期间来自珠粒的冲击或能量不应太高，因为这将增加损坏切削工具的表面和切削刃的风险。来自珠粒的冲击或能量也不应太低，因为那样将不能实现技术效果。如果珠粒太大，则损坏切削刃的风险增加。如果珠粒太小，则从介质传递到基体的能量和冲击不太明显。珠粒的合适尺寸与珠粒的材料有关，并且由本领域技术人员选择。
在本发明的一个实施方式中，所述喷丸处理在加热的切削工具上进行，所述方法包括在喷丸处理之前的其中对所述切削工具进行加热的步骤。
在本发明的一个实施方式中，所述方法还包括对切削工具的至少一部分进行抛丸处理的步骤。优选地，所述部分包含切削刃的至少一部分或靠近切削刃的区域。
在本发明的一个实施方式中，所述抛丸处理步骤在喷丸处理之后进行。喷丸处理期间的热量可能减少来自抛丸处理的一些正面效果，例如在涂层中诱发残余应力，因此通过选择在抛丸处理之前进行喷丸处理，能够维持两者的正面效果。
在本发明的一个实施方式中，抛丸处理和喷丸处理在切削工具的相同部分上进行。由于更有效地加载切削工具，因此这例如在大规模制造期间是有利的。
在本发明的一个实施方式中，所述喷丸处理在垂直于切削工具的表面的喷射方向(shot direction)上进行。垂直喷丸处理是有利的，因为当加热的喷丸处理在该方向上时，受冲击的基体的深度最大。
在本发明的一个实施方式中，切削工具1是刀片，优选是铣削刀片或车削刀片。
根据本发明的喷丸处理工序也可以与本领域中已知的制造切削工具的其它工序步骤相组合，所述其它工序步骤例如刷光、抛光、湿喷射、干喷射等。
实施例
现在将更详细地公开本发明的示例性实施方式，并与参考实施方式进行比较。制备并分析了带涂层的切削工具(刀片)。
实例1(样品制备)
由以下原材料粉末制备硬质合金基体：0.76重量％TiC、0.50重量％NbC、2.9重量％TaC、1.52重量％Ti(C,N)、0.02重量％炭黑和余量WC。WC的平均晶粒尺寸(FSSS)为4μm。元素Co、Cr、Fe和Ni以0.99重量％Co、2.02重量％Cr3C2、4.85重量％Fe0.4Ni0.4Co0.2添加。每种原材料的量基于总干粉末重量计。以CoCrFeNi金属粘结剂为目标计算元素Co、Ni、Fe和Cr的量，即原子比为1:1:1:1。
根据常规方法制造基体，包括混合、研磨、喷雾干燥、压制和烧结。形成了刀片几何形状CNMG120408-PM的切削工具。
在烧结期间，在基体的表面区中形成约20μm的无立方碳化物的区。
用CVD涂覆工序涂覆切削工具，沉积TiN/TiCN/α-Al2O3/TiN层。总涂层厚度为约14μm。下部TiN和TiCN的总厚度为约9μm。
表1.基体组成
Figure BDA0003702753080000121
总碳含量是使用LECO WC-600仪器通过化学分析测量的。
表2.基体分析
Figure BDA0003702753080000122
使带涂层的切削工具在500℃下经受喷丸处理(发明1)。
样品的喷丸处理在AUER Manual Blasting Cabinet ST 700PS设备中进行。使用具有球形且平均直径为约100μm的陶瓷珠粒的喷射介质，介质
Figure BDA0003702753080000123
B120。陶瓷珠粒的晶粒尺寸为63μm～125μm。陶瓷珠粒的组成为60％～70％ZrO2、28％～33％SiO2和<10％Al2O3。将喷枪压力设定为5巴，将工作时间设定为20秒，喷嘴直径为8mm，并且投射距离为100mm。喷丸处理垂直于切削工具的前刀面施加。在加热的喷丸处理的情况下，在喷丸处理之前用感应线圈加热器加热切削工具，并且用温度传感器测量切削工具的温度。感应加热器是Rimac感应加热器，1.5kW。
此外，制备仅抛丸处理(即，未喷丸处理)的根据上述的带涂层的切削工具，并且在下文中称为参考1。
在这些后处理之后，切削工具的切削刃为约ER 40μm。
维氏测量
在切削工具的前刀面上和在切削工具的横截面上形成维氏压痕。还可以在后刀面上形成维氏压痕。
使用标准方法将涂覆样品抛光，使得在切削工具的前刀面上暴露TiCN层。通过如下方式来制备本体样品：使用金刚石轮垂直于前刀面切削刀片，随后使用分散在纸上的油中的9μm金刚石进行抛光并且然后使用分散在油中的1μm金刚石进行抛光。
使用KB Prüftechnik公司的可编程硬度测试仪KB30S测量抛光的样品的维氏硬度。使用由英国的欧洲产品校准实验室(Euro Products Calibration Laboratory,UK)发布的测试块，相对于HV100对测量值进行校准。根据ISO EN6507测量维氏硬度。
通过对硬度测试仪编程以在特定位置进行压痕来进行维氏硬度测量。然后使用指定的载荷进行压痕。制作至少两个平行的HV100压痕，彼此之间的距离为至少1.5mm，并且给出的结果为平均值。
在Olympus BX51M光学显微镜中用照相机和计算机分析和测量维氏压痕的各角部处的裂纹长度。试样和照相机的取向使得维氏压痕的对角线在计算机屏幕上是水平和竖直的。使用至少100倍的放大率。如果难以找到裂纹的尖端，则在测量之前应用更高的放大率来定位裂纹的尖端。测量各压痕的两条对角线，并且裂纹作为从相应压痕角部到裂纹尖端在压痕的延伸对角线上的投影测量。
残余应力测量
使用X射线衍射通过所谓的sin2ψ法确定上述样品中的残余应力。在此方法中，晶格间距d的变化(以及因此应变)作为样品倾斜角ψ的函数进行测量。残余应力由应变vs.sin2ψ曲线的线性斜率获得。残余应力通过使用X射线弹性常数由应变值转换。
XRD测量在具有Davinci设计的Bruker Discover D8衍射仪上进行，所述衍射仪配备有IμS微聚焦源(CuKα辐射，
Figure BDA0003702753080000141
)、
Figure BDA0003702753080000142
区域检测器和1/4Eulerian托架。将位于117.32°2θ处的WC的(2 1 1)反射用于应变测量。残余应力测量在1至4个角度方向上进行，
Figure BDA0003702753080000143
0°、90°、180°、270°，并且对于各
Figure BDA0003702753080000144
方向，测量10个等距ψ角(0°～50°)，测量时间400秒。在所有测量中均使用直径为1.0mm的准直仪。
作为结果的残余应力通过使用WC布拉格峰(2 1 1)的X射线弹性常数，由应变数据获得。X射线弹性常数由泊松比ν＝0.191和杨氏模量＝717.360GPa计算。
用胶带将样品安装到样品架上。
使用软件DIFFRAC EVA(布鲁克公司(Bruker))和High Score Plus(马尔文帕纳科公司(Malvern Panalytical))分析XRD数据。在残余应力分析中使用软件LEPTOS 7(布鲁克公司)。
表3
Figure BDA0003702753080000151
表4
Figure BDA0003702753080000152
虽然已经结合各种示例性实施方式描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式；相反，旨在涵盖所附权利要求书内的各种修改和等价布置。此外，应当认识到，作为设计选择的一般事项，可以将本发明的任何所公开的形式或实施方式结合到任何其它所公开或描述或建议的形式或实施方式中。因此，本发明仅由所附权利要求书的范围所指示的那样限制。

Claims (15)

1.一种切削工具，包含硬质合金的基体，其中所述硬质合金包含金属粘结剂中的硬质成分，其中所述硬质成分包含WC，并且其中所述硬质合金中的WC含量为80重量％～95重量％，并且其中所述硬质合金具有3重量％～13重量％的Fe+Ni+Co+Cr含量，优选所述硬质合金具有5重量％～9重量％的Fe+Ni+Co+Cr含量，以及0.05<Fe/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Ni/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Co/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Cr/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比，所述切削工具包含前刀面、后刀面和在它们之间的切削刃，并且其中抗裂度W被定义为
Figure FDA0003702753070000011
其中P是维氏硬度压痕的载荷100*9.81N，并且ā是在所述维氏硬度压痕的角部处形成的各裂纹的平均裂纹长度，其中在所述切削工具的前刀面上所测量的W比在所述切削工具的本体区域的横截面上所测量的W高至少25％。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中在所述切削工具的前刀面上的表面区域中所测量的压缩残余应力>2000MPa、优选>2200MPa、更优选为2400MPa～2800MPa，其中应力测量是利用X射线衍射和sin2ψ法使用WC的(2 1 1)反射进行的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中在所述前刀面上所测量的抗裂度W即W(前刀面)与在所述后刀面上所测量的抗裂度W即W(后刀面)之间的关系为W(前刀面)/W(后刀面)>1.10。
4.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述切削工具的表面处的硬度>1500HV100、优选>1600HV100。
5.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述硬质合金具有0.2<Fe/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.3的原子比以及0.2<Ni/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.3的原子比以及0.2<Co/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.3的原子比以及0.2<Cr/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.3的原子比。
6.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中平均WC晶粒尺寸为0.2μm～10μm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述硬质合金还包含Cu、W、Mo、Mn、Al、Si、Ta、Nb、Ti、Zr、Hf、V中的一种或多种。
8.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述硬质合金的基体包含立方相，并且其中所述硬质合金的基体设置有贫含所述立方相的表面区，所述表面区的厚度为2μm～100μm、优选3μm～70μm、更优选8μm～35μm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述硬质合金的基体设置有涂层，优选为包含选自TiN、TiCN、TiC、TiAlN、Al2O3和ZrCN的一层或多层的涂层、更优选为具有2μm～20μm的厚度的涂层。
10.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述切削工具的表面区域中的硬度与本体区域中的硬度是相同的，偏差在10％内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述切削刃的至少一部分的切削刃半径ER在10μm至50μm之间、优选在20μm至40μm之间。
12.一种处理包含硬质合金基体的切削工具的方法，其中所述硬质合金包含金属粘结剂中的硬质成分，其中所述硬质成分包含WC，并且其中所述硬质合金中的WC含量为80重量％～95重量％，其中所述硬质合金具有3重量％～13重量％、优选5重量％～9重量％的Fe+Ni+Co+Cr含量以及0.05<Fe/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Ni/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Co/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比以及0.05<Cr/(Fe+Ni+Co+Cr)<0.35的原子比，其中所述切削工具(1)在等于或高于100℃的温度下、优选在等于或高于200℃的温度下、更优选在200℃至600℃之间的温度下经受喷丸处理。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述切削工具(1)包含前刀面(2)、后刀面(3)和在它们之间的切削刃，并且其中所述喷丸处理至少在所述前刀面(2)上进行。
14.根据权利要求12～13中任一项所述的方法，其中所述喷丸处理在加热的切削工具上进行，所述方法包括在所述喷丸处理之前的其中对所述切削工具进行加热的步骤。
15.根据权利要求12～14中任一项所述的方法，其中所述方法还包括对所述切削工具的至少一部分进行抛丸处理的步骤，其中所述抛丸处理的步骤在所述喷丸处理之后进行。
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