[發明專利]用于對超耐熱合金(HRSA)和不銹鋼進行車削的細晶粒硬質合金

無效

• 申請號: 200810109543.1
• 申請日: 2008-06-02
• 公開（公告）號: CN101596610A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 馬林·莫滕松;克斯廷·倫丁;蘇珊·諾格倫;馬丁·漢松
• 申請（專利權）人: 山特維克知識產權股份有限公司
• 主分類號: B23B27/14
• 分類號: B23B27/14;C22C29/08;C23C14/06;B32B33/00;B32B9/00;B23P15/30
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 田軍鋒;鄭 立

技術領域

本發明涉及一種帶涂層的切削刀具刀片，特別適用于在濕潤條件下對超耐熱合金和不銹鋼進行車削。非常堅硬的細晶粒基底與(Ti，Al)N的PVD涂層的結合極大地增加了抗缺口磨損性，并且維持良好的后刀面耐磨性、良好的抗塑性變形性和副刀刃的抗缺口磨損性。

背景技術

超合金和不銹鋼尤其發展為用于要求在高溫下有卓越的機械性能和化學性能的應用場合。超合金用于航空發動機，而不銹鋼用于較大范圍的應用中。提高高溫性能所做的幾乎每一個冶金工藝改變使得更難對這些合金進行加工。對于不銹鋼，對于奧氏體不銹鋼和所謂的雙相不銹鋼，這最為突出。

隨著高溫強度的增加，合金在切削溫度下會變得更硬且更剛性。這導致在加工過程中切削刃上增加的切削力和增加的磨損。

因為在切屑形成過程中較堅固的材料產生更多的熱量，且因為這些合金的導熱性相對較低，因此產生很高的切削溫度。這也促使切削刃的磨損增加。

車削通常可分為粗加工、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徑，并且在HRSA和不銹鋼中，在主刀刃和副刀刃上的缺口磨損通常是主要的磨損機制，還有塑性變形磨損、后刀面磨損和火口磨損。在半精加工和精加工中，切削深度通常小于刀尖半徑，并且后刀面磨損、塑性變形磨損和火口磨損占主導。

發明內容

本發明的目的是提供一種切削刀具刀片，特別適用于在濕潤條件下對超耐熱合金和不銹鋼進行車削。

本發明的另一目的是提供一種切削刀具刀片，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應用中具有提高的后刀面耐磨性。

現已驚喜的發現，在車削超耐熱合金和不銹鋼時，涂敷有PVD涂層的非常細晶粒和高硬度的切削刀具刀片極大提高了主(leading)刀刃上的缺口耐磨性，并且維持在粗加工和半粗加工操作中的抗塑性變形性和后刀面磨損性，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，本發明涉及一種帶涂層的切削刀具刀片，其由硬質合金主體和涂層組成。

附圖說明

圖1示出根據本發明的硬質合金采用背散射電子、通過SEM放大6000×的燒結結構。

圖2示出采用二次電子、通過SEM放大6000×的根據本發明的PVD涂層處理的刀片。

圖3示出根據現有技術的硬質合金采用背散射電子、通過SEM放大6000×的燒結結構。

圖4示出采用二次電子、通過SEM放大6000×的根據現有技術的PVD涂層處理的刀片。

具體實施方式

硬質合金主體包括晶粒尺寸為0.4-1.0μm，優選為0.5-0.95μm的碳化鎢(WC)，5-8wt-％的Co，優選為5.2-7.8wt-％的Co，最優選為5.5-7.5wt-％的Co，以及Cr，使得Cr/Co比率按重量計為0.05-0.15，優選為0.07-0.14，以及余量的WC。此外，還存在ppm(百萬分之)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，優選高于0.0007，而且CW_Cr為0.75-0.95，優選為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在硬質合金中的重量百分比，而wt-％Co是Co在硬質合金中的重量百分比。

已經發現，根據本發明，當硬質合金主體具有0.75-0.95的CW_Cr時，優選為0.76-0.90時，則可以實現提高的切削性能。

在一個優選實施方式中，Co含量為5.7-6.1wt-％，而在另一個優選實施方式中，Co含量為6.8-7.2wt-％。

硬質合金主體涂有PVD?Ti_xAl_1-xN涂層，其中具有0.4＜x＜0.9的平均組分。涂層的總厚度為＞1μm，優選為＞1.5μm，最優選為＞2.0μm，但＜6.0μm，優選為＜5.0μm，最優選為＜4.5μm。組分和厚度均是在后刀面、距刀尖半徑1mm且距切削刃的200μm處測量的。

在一個優選實施方式中，涂層包括均勻的Al_xTi_1-xN層，其中x＝0.6-0.67，優選為x＝0.62。