CN108883474B - 切削刀片及切削工具 - Google Patents

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Abstract

一方案的切削刀片，其具备基体，所述基体具有第一面、第二面以及位于第一面和第二面相交的第一棱线的第一切削刃。基体具有含有TiCN的硬质相和含有Co及Ni中的至少一方的结合相。硬质相具有在X射线衍射分析中的(422)面的峰的比较中在高角度侧观察到的第一硬质相和在低角度侧观察到的第二硬质相。第二面中的第二硬质相的压缩残余应力小于第一面中的第二硬质相的压缩残余应力。

Description

切削刀片及切削工具
技术领域
本发明涉及切削加工所使用的切削刀片。
背景技术
当前，作为切削工具所使用的切削刀片的材料，广泛使用以钛为主成分的金属陶瓷。例如在日本特开平1-31949号公报(专利文献1)中，公开了由通过喷丸法而在位于表面的硬质相残留有压缩应力(以下，有时记作压缩残余应力)的金属陶瓷构成的切削刀片。此外，在日本特开2011-088239号公报(专利文献2)，公开了由通过湿式喷砂处理而在位于表面的硬质相残留有压缩应力的金属陶瓷构成的切削刀片。
发明内容
一方案的切削刀片，其具备基体，所述基体具有第一面、与该第一面邻接的第二面以及位于所述第一面和所述第二面相交的第一棱线的至少一部分的第一切削刃。该基体具有含有钛的碳氮化物的硬质相、和含有钴及镍中的至少一方的结合相。所述硬质相具有在X射线衍射分析中的(422)面的峰的比较中在高角度侧观察到的第一硬质相和在低角度侧观察到的第二硬质相。所述第二面中的所述第二硬质相的压缩残余应力小于所述第一面中的所述第二硬质相的压缩残余应力。
附图说明
图1是表示一实施方式的切削刀片的立体图。
图2是将图1的切削刀片中的A-A截面的一部分放大的放大图。
图3是构成图1的切削刀片的金属陶瓷的组织的一例的示意图。
图4是表示观察图1的切削刀片中的切削刃的状态的示意图。
图5是将图1的切削刀片中的A-A截面的另一部分放大的放大图。
图6是表示一实施方式的切削工具的俯视图。
具体实施方式
通常，希望有切削刃的耐破损性和耐磨损性优异的切削刀片。
基于图1～5说明一实施方式的切削刀片1。
图1、2所示的切削刀片1(以下，简称为刀片1。)具备多角板状体的基体2。需要说明的是，基体2未被被覆层(未图示)覆盖时，基体2本身就是刀片1。刀片1可以仅由基体2构成，也可以由基体2及覆盖基体2的被覆层构成。
如图1所示，基体2具备第一面3、与第一面3邻接的第二面4、以及位于第一面3和第二面4相交的第一棱线的至少一部分的第一切削刃5。第一面3是至少一部分作为前刀面区域的面，此外，第二面4是至少一部分作为后刀面区域的面。
如图3所示，基体2包括：含有钛(Ti)的碳氮化物的硬质相11、以及含有钴(Co)及镍(Ni)的至少一方的结合相12。作为基体2，例如举出金属陶瓷。
硬质相11具有第一硬质相13及第二硬质相14，作为组成彼此不同的2种相。2种相在对硬质相11进行X射线衍射分析并比较(422)面的峰的情况下，成为彼此不同的值。在本实施方式中，在X射线衍射分析的(422)面的峰的比较中，在高角度侧观察到第一硬质相13，在低角度侧观测到第二硬质相14。
在本实施方式的刀片1中，由于相比第二硬质相14的(422)面的峰而言，在高角度侧观测到第一硬质相13的(422)面的峰，因此第一硬质相13的压缩残余应力大于第二硬质相14的压缩残余应力。
并且，本实施方式的刀片1中，第二面4中的第二硬质相14的压缩残余应力小于第一面3中的第二硬质相14的压缩残余应力。通过满足这样的构成，第二面4的后刀面区域中的第二硬质相14易于产生脱粒，因此容易将第一切削刃5做成锐利结构，能够提高锋利度。此外，由于后刀面区域中的第二硬质相14易于产生脱落，因此容易顺着被切削件的形状，从而在切削加工中能够得到更平滑的加工面。
此外，在第一面3的前刀面区域中，第二硬质相14难以产生脱粒，难以产生月牙洼磨损这样的磨损。因此，具有前刀面区域的第一面3的耐磨损性得以提高。
此外，在第二面4中的第一硬质相13的压缩残余应力大于第一面3中的第一硬质相13的压缩残余应力的情况下，进一步提高了第一面3的耐磨损性，并且更加容易将第一切削刃5做成锐利结构。这是因为，在第一面3中的第一硬质相13的压缩残余应力相对较小的情况下，容易使第一面3中的第二硬质相14的压缩残余应力增大，而且在第二面4中的第一硬质相13的压缩残余应力相对较大的情况下，容易使第二面4中的第二硬质相14的压缩残余应力减小。
第一面3及第二面4中的第二硬质相14的压缩残余应力无需分别限定为特定值，只要第二面4中的第二硬质相14的压缩残余应力小于第一面3中的第二硬质相14的压缩残余应力即可。
尤其是，在第二面4中的第二硬质相14的压缩残余应力为10～400MPa的情况下，能够进一步使第一切削刃5为锐利的状态，能够进一步提高锋利度。此外，在第一面3中的第二硬质相14的压缩残余应力为450～1000MPa的情况下，前刀面区域中的第二硬质相14更加难以产生脱粒，因此进一步提高了第一面3的耐磨损性。
图1所示的基体2为四角板状体，第一面3及第二面4分别是四角形，但基体2的形状不限定于这样的构成。例如，也可以是第一面3为三角形，基体2为三角板状体。还可以是第一面3为圆形，基体2为圆板状体。
第一切削刃5位于第一面3及第二面4相交的第一棱线的至少一部分。此时，第一切削刃5可以位于第一面3及第二面4相交的第一棱线整体，也可以是第一切削刃5仅位于第一面3及第二面4相交的第一棱线的一部分。
本实施方式中的基体2具有多个硬质相11及多个结合相12。此外，多个硬质相11由多个第一硬质相13及多个第二硬质相14构成。对于构成基体2的第一硬质相13、第二硬质相14及结合相12，能够通过电子探针显微分析仪(EPMA)或俄歇分析(Auger analysis)来确认各元素的分布状态及含有比从而进行判别。此外，关于第一硬质相13及第二硬质相14的粒径的测定，可以按照CIS-019D-2005规定的硬质合金的平均粒径的测定方法进行测定。
硬质相11含有钛的碳氮化物(TiCN)。第一硬质相13及第二硬质相14可以是分别仅含有钛的碳氮化物的构成，也可以是除了钛以外还含有周期表第4、5及6族金属中的1种以上。例如可以是：第一硬质相13由TiCN相构成，第二硬质相14由钛以及周期表第4、5及6族金属中的1种以上的复合碳氮化物的相构成。
关于第一硬质相13及第二硬质相14，例如，第一硬质相13作为芯部而设置，第二硬质相14作为周边部而包围芯部地设置。
关于X射线衍射分析中的(422)面的峰，在2θ的值为135～140度之间显现。在上述的角度范围中的低角度侧显现的峰p2(422)是归属于第二硬质相14的峰，在高角度侧显现的峰p1(422)是归属于第一硬质相13的峰。
但是，在上述的X射线衍射分析中，为了获得高精度，测定位置设为距基体2中的切削刃离开1mm以上的位置。此外，上述的X射线衍射分析中，例如可以是对镜面加工后的第一面3及第二面4使用CuKα线作为X射线的线源，以输出＝45kV、110mA的条件进行照射来进行分析。
通过进行上述的X射线衍射分析，能够测定硬质相11的残余应力。需要说明的是，在算出硬质相11中的残余应力时，可以使用氮化钛的泊松比＝0.20、杨氏模量＝423729MPa进行计算。
硬质相11主要具有上述的第一硬质相13及第二硬质相14。因此，硬质相11可以具有第一硬质相13及第二硬质相14以外的相，例如具有由周期表第4、5及6族金属中的钛以外的1种以上的碳化物和/或氮化物构成的相。但是，在使用显微镜的观察中，优选是硬质相11整体面积中的第一硬质相13及第二硬质相14的面积的比率为90面积％以上。
关于构成硬质相11的第一硬质相13的大小，例如可以将平均粒径d1设定为0.05～0.5μm。此外，关于构成硬质相11的第二硬质相14的大小，例如可以将平均粒径d2设定为0.5～2μm。
但是，关于第一硬质相13及第二硬质相14的大小，不限于上述的值。而且，在粒径比(d2/d1)为3～10时，容易将第一面3及第二面4的最大高度控制为规定的范围内。此外，在粒径比为上述范围的情况下，容易抑制第一硬质相13及第二硬质相14的脱粒。
结合相12含有钴及镍的至少一方。即，结合相12可以仅含有钴或镍的任一方，也可以含有钴及镍这二者。
此外，除了钴及镍之外还可以含有钨(W)。此时，结合相12可以具有第一结合相15及第二结合相16来作为钨的质量比不同的2种相。作为一例，可以含有相对于钴及镍的总量而言的钨的质量比(W/(Co+Ni))为0.8以下的第一结合相15、和W/(Co+Ni)为1.2以上的第二结合相16。
例如，使用显微镜观察基体2，用电子探针显微分析仪(EPMA)确认各金属元素的分布，并且基于各位置中的金属元素的比率的结果，能够判别第一结合相15及第二结合相16。
在结合相12具有上述的第一结合相15及第二结合相16的情况下，可以提高基体2的散热性。因此，切削加工时中的第一切削刃5的温度上升受到抑制，提高了第一切削刃5中的耐磨损性。
此外，在具有钨的质量比相对较大的第二结合相16的情况下，弹性较高，因此在刀片1受到冲击时第二结合相16发生弹性变形从而容易吸收冲击。因此，能够提高基体2的耐破损性，能够减少在切削加工中在第一切削刃5发生崩刃的隐患。
在具有钨的质量比相对较小的第一结合相15的情况下，提高了第一硬质相13及第二硬质相14与结合相12的润湿性。因此，裂纹在基体2中发展的可能性变小，能够提高刀片1的耐破损性。
此外，在结合相12具有第一结合相15及第二结合相16的情况下，能够容易制造第一面3中的第二硬质相14的压缩残余应力为450～1000MPa、且第二面4中的第二硬质相14的压缩残余应力为10～400MPa的基体2。
结合相12主要具有上述的第一结合相15及第二结合相16。因此，虽然图3中未特别图示，结合相12可以具有第一结合相15及第二结合相16以外的相，例如具有W/(Co+Ni)为大于0.8且小于1.2(0.8＜W/(Co+Ni)＜1.2)的第三结合相。但是，在使用显微镜的观察中，结合相12整体的面积中的第一结合相15及第二结合相16的面积的比率优选为90面积％以上。
在上述的第三结合相位于第一结合相15及第二结合相16的连结部分的情况下，能够减小在第一结合相15及第二结合相16之间产生因两者的热膨胀差导致的裂纹的可能性。此外，在第三结合相与第一硬质相13及第二硬质相14接触的情况下，能够提高硬质相11及结合相12的接合性。
关于各金属元素的含有量相对于基体2所含有的金属总量(除了碳、氮以外)可以设定为：例如，Ti为30～55质量％，W为10～30质量％，铌(Nb)为0～20质量％，钼(Mo)为0～10质量％，钽(Ta)为0～10质量％，钒(V)为0～5质量％，锆(Zr)为0～5质量％，Co为5～25质量％，Ni为0～15质量％。在基体2所含有的各金属元素的含有量处于上述范围的情况下，能够提高基体2的耐磨损性及耐破损性。
此外，关于基体2所含有的碳及氮的含有量，例如可以将氮相对于碳及氮的含有量总量的以质量计的含有比(N/(C+N))设定为0.45～0.55。在N/(C+N)处于上述范围的情况下，能够同时提高基体2的耐磨损性及耐破损性，能够减少在切削加工中在第一切削刃5发生崩刃的隐患。作为基体2所含有的碳及氮的具体含量，例如可以设定基体2中的碳含有量为6～6.5质量％、氮含有量为6.5～7.4质量％。
需要说明的是，在对基体2中的碳及氮的含有量进行评价的情况下，可以取出距基体2的表面深度为500μm以上的部分。可以将该部分的金属陶瓷做成粉末，并通过EPMA或俄歇分析来评价碳及氮的含有比率。
关于构成基体2的第一硬质相13、第二硬质相14、第一结合相15及第二结合相16的比率，不限于特定值，例如关于基体2中的各相相对于视场整体的面积比，可以设定为硬质相11的面积比为65～95面积％、结合相12的面积比为5～35面积％。面积比可以使用公知的图像解析法从使用显微镜观察基体2的结果的照片等来算出。尤其是在硬质相11的面积比为65～85面积％、结合相12的面积比为15～35面积％的情况下，提高了基体2的耐久性。
此外，在使用显微镜的观察中，以第一硬质相13的面积比S1相对于视场整体的面积比计为20～35面积％、并且以第二硬质相14的面积比S2相对于视场整体的面积比计为35～50面积％时，能够维持基体2的耐磨损性，同时提高耐破损性。
关于在使用显微镜的观察中的第一结合相15及第二结合相16的面积比，作为一例，可以设定为：以第一结合相15的面积比B1相对于视场整体的面积比计为15～22面积％，第二结合相16的面积比B2相对于视场整体的面积比计为2～20面积％。
此时，在面积比B2相对于面积比B1的比率(B2/B1)为0.1～2的情况下，能够同时提高基体2的耐磨损性及耐破损性。尤其是在B2/B1为0.3～1.5的情况下，能够进一步提高基体2的耐磨损性及耐破损性。
本实施方式中的基体2具有包含第一面3的第一区域6、以及位于比第一区域6更远离第一面3的第二区域7。例如在图2中成为如下构成：第二区域7构成基体2中的基座，层状的第一区域6以包含第一面3的方式位于该第二区域7之上。此时，在第一区域6的厚度ts为20～100μm的情况下，抑制月牙洼磨损进展的效果较好。
在此，在第一区域6中的结合相12的含有比率小于第二区域7中的结合相12的含有比率的情况下，第一面3中更难以产生月牙洼磨损。这是因为，通过使包含第一面3的第一区域6中的结合相12的含有比率相对较小，从而能够提高第一区域6中的硬质相11的含有比率。
在图2所示的基体2中，由于第一区域6位于第二区域7之上，因此第二面4的至少一部分包含第二区域7。此时，在第二面4中的第二区域7的结合相12的含有比率小于第二区域7中的距第二面4深度为500μm以上的位置中的结合相12的含有比率的情况下，可提高基体2的耐久性、同时容易使第一切削刃5为锐利结构。
这是因为，通过使第二区域7中的结合相12的含有比率高于第一区域6中的结合相12的含有比率可提高基体2的耐久性，同时通过使第二面4中的第二区域7的结合相12的含有比率小于第二区域7中的距第二面4深度为500μm以上的位置处的结合相12的含有比率，在后刀面区域中的第二硬质相14容易产生脱落。
在本实施方式的刀片1中，第二面4中的第二硬质相14的压缩残余应力小于第一面3中的第二硬质相14的压缩残余应力。在此，在第二区域7中的第二硬质相14的压缩残余应力小于第一区域6中的第二硬质相14的压缩残余应力的情况下，即使在长时间进行切削加工时，也能将第一面3的耐磨损性维持得较高，并且容易稳定地使第一切削刃5为锐利结构。
在第二硬质相14中不仅位于第一面3的部分的压缩残余应力相对较大，位于第一区域6的部分的压缩残余应力也相对较大时，即使在由于长时间进行切削加工而使位于第一面3的第二硬质相14的一部分脱粒的情况下，也能在第一区域6的整体稳定地抑制月牙洼磨损的进展。
此外，在第二硬质相14中不仅位于第二面4的部分的压缩残余应力相对较小，位于第二区域7的部分的压缩残余应力也相对较小时，即使在由于长时间进行切削加工而使位于第二面4的第二硬质相14的一部分脱粒的情况下，也能使由于该脱粒而露出于第二面4的其他第二硬质相14进一步脱粒。因此，能够容易稳定地使第一切削刃5为锐利结构。
关于第一切削刃5所位于的第一棱线，宏观看是线形状，但不需要为严格的线形状。第一面3及第二面4相交的第一棱线可以通过所谓的倒角加工或珩磨加工而微观看为曲面形状。在第一棱线为曲面形状的情况下，在第一切削刃5产生缺损的可能性变小，提高了第一切削刃5的耐久性。
在第一棱线为曲面形状的情况下，在与第一面3及第二面4正交且与第一切削刃5交叉的截面中，第一面3及第二面4可以通过凸曲线而连接。此时，在沿着第一切削刃5的部分中的在与第一面3正交的方向上的第一区域6的厚度小于第一面3的中央部分中的在与第一面3正交的方向上的第一区域6的厚度的情况下，由上述的凸曲线所示的第一切削刃5位于第一区域6的范围内。因此，能提高第一切削刃5的耐磨损性。
此外，如上所述在沿着第一切削刃5的部分中的与第一面3正交的方向上的第一区域6的厚度相对较小的情况下，容易使凸曲线的曲率半径变小。即，第一切削刃5的曲率半径变小，能够使第一切削刃5为锐利刀尖，因此能够将第一切削刃5的形状尽快形成符合加工面的形状，并且能够使加工面的面粗糙程度更平滑。此外，通过使第一切削刃5为锐利刀尖，从而容易将包含切削刃5的第一棱线的凹凸控制在规定的范围内。
上述的截面中的第一切削刃5的曲率半径例如可设定为1～10μm。需要说明的是，关于第一切削刃5的曲率半径，可通过将基体2切断，观察该截面中的切削刃来评价。此外，关于第一切削刃5的曲率半径，也可以不将基体2切断，而是利用使用了触针的接触式表面粗糙度测定仪、使用了激光的非接触式表面粗糙度测定仪、或三维形状测定仪来测定。
第一面3的最大高度可设定为例如0.3～1.5μm，第二面4的最大高度可设定为例如0.2～1μm，从正面观察第二面4的第一棱线的最大高度可设定为例如1.5～6μm。
在第一面3、第二面4及第一棱线的最大高度处于上述范围的情况下，在对被切削件进行切削加工时，在开始加工后，第一棱线中的成为第一切削刃5的部分的凹凸立刻被顺平，第一切削刃5容易成为与被切削件的加工面的形状相符的形状。其结果，在切削加工开始后，能够立刻形成平滑的加工面。在第一面3的最大高度为0.4～1.3μm、第二面4的最大高度为0.3～0.5μm、从正面观察第二面4的第一棱线的最大高度为2.5～5μm的情况下，形成平滑加工面变得更容易。
在本实施方式中，对于第一棱线的最大高度(Rz)，只要测定以第二面4为正面的朝向能够视觉确认的第一棱线的部位即可。图4是表示本实施方式的刀片1中的第一棱线的表面性状的一例的示意图。峰的最高部分和谷的最深部分之差为最大高度(Rz)。需要说明的是，在测定时除了将截断(cutoff)值固定为0.08mm，其他按照JISB0601-2001标准进行测定即可。测定例如可以使用上述的接触式表面粗糙度测定仪或非接触式表面粗糙度测定仪。
此外，在第一面3的算术平均粗糙度(Ra)为0.03～0.1μm的情况下，切屑的溶着少，能够抑制加工面被污浊。此外，在第二面4的算术平均粗糙度(Ra)为0.07～0.2μm的情况下，能够使第一切削刃5中的最大高度为第二面4中的最大高度的2～30倍。关于第一面3及第二面4的算术平均粗糙度(Ra)，除了将截断值固定为0.08mm以外，其他按照JISB0601-2001标准进行测定即可。测定例如可以使用上述的仪器。
需要说明的是，在第二面4具有沿平行于第一切削刃5的方向延伸的研磨纹等的微小沟槽的情况下，容易将以第二面4成为正面的朝向下的第一棱线的凹凸控制于规定的范围内。因此，能够使加工面的面粗糙度更平滑。
需要说明的是，对于调整第二面4的最大高度，可以通过磨削加工来进行。此外，第一面3可以是烧结表面，但也可以通过对第一面3实施基于抛光加工、喷砂加工的研磨，从而容易将第一棱线的最大高度调整为规定的范围内。
本实施方式的基体2除了具有上述的第一面3、第二面4及第一切削刃5，还具有第三面8及第二切削刃9。第三面8位于与第一面3相反的位置且与第二面4邻接。即，本实施方式中的第二面4位于第一面3及第三面8之间，分别与第一面3及第三面8连接。
第二切削刃9位于第二面4及第三面8相交的第二棱线的至少一部分。此时，可以第二切削刃9位于第二面4和第三面8相交的第二棱线整体，也可以第二切削刃9仅位于第二面4和第三面8相交的第二棱线的一部分。通常而言，第一面3称为上表面，第二面4称为侧面，第三面8称为下表面，第一切削刃5称为上切削刃，第二切削刃9称为下切削刃。
第一切削刃5及第二切削刃9通常在一个加工中使用任一方，在由于长时间使用而劣化的情况下，改变刀片1的朝向从而使用另一方。
本实施方式的基体2除了第一区域6及第二区域7之外还具有包含第三面8的第三区域10。例如在图5中成为如下构成：第二区域7构成基体2中的基座，层状的第三区域10以包含第三面8的方式位于该第二区域7之下。
在此，在第三区域10中的结合相12的含有比率小于第二区域7中的结合相12的含有比率的情况下，第三面8中的月牙洼磨损更加难以产生。这是因为，通过使包含第三面8的第三区域10中的结合相12的含有比率相对较小，从而可提高第三区域10中的硬质相11的含有比率。
(制造方法)
接着，说明一方案的切削刀片1的制造方法。
首先，将平均粒径为0.1～1.2μm、尤其是0.3～0.9μm的TiCN粉末、平均粒径为0.1～2.5μm的碳化钨(WC)粉末、除碳氮化钛(TiCN)及WC以外的周期表4～6族金属的碳化物粉末、氮化物粉末及碳氮化物粉末的至少一种、平均粒径为0.5～5μm的规定量的金属钴粉末及金属镍粉末、平均粒径为3～15μm的金属钨粉末及WC1-x(0＜x≤1)粉末的至少1种(其为1～20质量％)混合，并根据需要而添加碳粉末，由此制备混合粉末。
在本方案中，作为上述的周期表4～6族金属的碳化物粉末、氮化物粉末及碳氮化物粉末的至少1种，可以使用平均粒径0.1～3μm的氮化钛(TiN)粉末、碳化铌(NbC)粉末、碳化钼(MoC)粉末、碳化钽(TaC)粉末、碳化钒(VC)粉末及碳化锆(ZrC)粉末。
关于混合粉末的制备，在上述秤量后的原料粉末添加粘合剂及溶媒等，用球磨机、振动磨机、喷磨机及超微磨碎机等公知的混合方法进行混合。在本方案中采用超微磨碎机。
通过利用超微磨碎机的粉末混合，原料粉末被粉碎而粒径变小，但由于金属粉末的延展性高，因此有难以被粉碎的趋势。然后，利用冲压成型、挤出成型及注射成型等公知的成型方法将该混合粉末成型为规定形状，制作出成型体。
接着，根据本方案，将上述的成型体在真空或非活性气体氛围中烧制。根据本方案，在下述的条件进行烧制，由此能够制作出由上述的规定组织的金属陶瓷构成的基体2。作为具体的烧制条件，以如下的烧制条件进行烧制：(a)从室温升温到1100℃，(b)在真空中自1100℃起以0.1～2℃/分的升温速度升温到1330～1380℃的第一烧制温度，(c)在真空中或30～2000Pa的非活性气体气氛中，从第一烧制温度以4～15℃/分的升温速度升温到1500～1600℃的第二烧制温度，(d)在真空或30～2000Pa的非活性气体气氛中，以第二烧制温度保持0.5～2小时之后，(e)在1000～5000Pa的氮气气氛中以5～15℃/分的降温速度降温。
通过调整上述的原料粉末中的WC粉末及金属W粉末的平均粒径，并且控制上述烧制时的升温模式及导入规定量的非活性气体的时机，由此使金属Co粉末及金属Ni粉末彼此一边固溶一边溶解，饶入硬质相11的周围，将硬质相11彼此结合。
此外，在成形体中以平均粒径大于其他原料粉末的状态存在的金属W粉末及WC1-x(0＜x≤1)粉末的至少一种通过烧制而其一部分扩散到硬质相11内，一部分形成第二结合相16。而且，通过调整冷却模式，能够对第一硬质相13及第二硬质相14赋予规定的残余应力。
在本方案中，施加于第一硬质相13的压缩残余应力大于施加于第二硬质相14的压缩残余应力，而且，第二硬质相14中的位于烧结体表面的部分的压缩残余应力大于第二硬质相14中的位于烧结体内部的部分的压缩残余应力。
接着，对所得到的烧结体的表面进行研磨加工。首先，对烧结体的第一面3实施喷砂加工。由此，能够提高第一面3的前刀面区域中的硬质相11的压缩残余应力。此时，作为切削刃而具有第一切削刃5及第二切削刃9的负型刀片的情况下，对于位于与第一面3相反一侧的第三面8也实施喷砂加工。
接着，使用磨石，对与实施了喷砂加工的第一面3邻接、具有后刀面区域的第二面4进行磨削加工。此时，例如可以使用#1000～#8000号的磨石。通过该磨削加工，使位于烧结体内部且压缩残余应力相对较小的第二硬质相14露出于第二面4的表面。其后，根据希望，对第一切削刃5进行喷砂加工或抛光加工。由此，对第一切削刃5施加所希望量的珩磨。
需要说明的是，可以根据希望而在基体2的表面形成被覆层。作为被覆层的成膜方法，可适合应用离子镀法、溅射法等物理蒸镀(PVD)法。
接着，使用附图对一实施方式的切削工具101进行说明。
如图6所示，本实施方式的切削工具101是从第一端(图6中的上端)向第二端(图6中的下端)延伸的棒状体，具备：第一端一侧具有刀槽103的刀架105和位于刀槽103的上述的刀片1。
刀槽103是用于安装刀片1的部分，具有与刀架105的下表面平行的安装座面、和相对于安装座面倾斜的约束侧面。此外，刀槽103在刀架105的第一端侧开口。
刀片1位于刀槽103。此时，刀片1的下表面可以直接接触刀槽103，也可以在刀片1与刀槽103之间夹着片材。
刀片1以第一棱线中的用作为第一切削刃的部分从刀架105向外方突出的方式安装。在本实施方式中，刀片1通过固定螺钉107安装于刀架105。即，在刀片1的贯通孔***固定螺钉107，将该固定螺钉107的前端***在刀槽103形成的螺钉孔(未图示)并将螺钉部彼此螺合，由此将刀片1安装于刀架105。
作为刀架105，可以使用钢、铸铁等。尤其是优选在这些部件中使用韧性高的钢。
在本实施方式中，例示了所谓的车削加工所使用的切削工具。作为车削加工，例如可举出内径加工、外径加工及开槽加工。需要说明的是，作为切削工具，不限于车削加工所使用的工具。例如，在铣削加工所使用的切削工具也可以使用上述的实施方式的刀片1。
实施例1
利用基于微跟踪法的测定，按35质量％的比率制备平均粒径0.6μm的TiCN粉末，按15质量％的比率制备平均粒径1.1μm的WC粉末，按11质量％比率制备平均粒径1.5μm的TiN粉末，按11质量％的比率制备平均粒径1.5μm的NbC粉末，按1质量％的比率制备平均粒径1.8μm的ZrC粉末，按1质量％的比率制备平均粒径1μm的VC粉末，按10质量％的比率制备平均粒径2.4μm的Ni粉末，按10质量％的比率制备平均粒径1.9μm的Co粉末，按6质量％的比率制备平均粒径7μm的W粉末，将上述粉末制备成混合粉末。
在混合粉末添加异丙醇(IPA)及石蜡，并添加不锈钢制球磨及超硬合金球头，用超微磨碎机进行混合从而制作成浆料。使用该浆料用喷雾干燥法进行造粒而制作出造粒粉，使用造粒粉以150MPa冲压成型为四角板形状。
然后，以如下的烧制条件进行烧制：(a)从室温升温到1100℃，(b)在真空中自1100℃起以0.7℃/分的速度升温到作为第一烧制温度的1350℃，(c)在1000Pa的N2气气氛中，从1350℃以10℃/分的升温速度升温到作为第二烧制温度的1575℃，(d)在1000Pa的N2气气氛中，以1575℃保持1小时之后，(e)在3000Pa的N2气气氛中以10℃/分的降温速度降温。然后，对第一面及第二面实施表1所示的加工而获得刀片。
对于所得到的刀片，通过ICP分析，分析基体中所含有的金属元素的组成，算出各金属元素相对于金属元素总量的含有量。此外，使用碳分析装置，将碳含有量已知的金属陶瓷作为标准试样，对于从基体的表面起研磨500μm以上的中心侧的部分测定碳含有量及氮含有量。
关于金属陶瓷的组成，相对于金属总量而言，Ti为37.7质量％，W为24.3质量％，Nb为11.8质量％，Zr为1.1质量％，V为1质量％，Co为12.1质量％，Ni为12.1质量％。此外，相对于金属陶瓷总量而言，碳含有量为6.15质量％，氮含有量为6.43质量％。
此外，进行透射型电子显微镜(TEM)观察，对任意5个部位确认组织，用50000倍的照片，利用电子探针显微分析仪(EPMA)来确定硬质相及结合相的类型，确认第一硬质相、第二硬质相、第一结合相及第二结合相的存在的有无。需要说明的是，可知：各试样均是有芯结构相相对于硬质相整体而言以10面积％以下的比例存在。
使用市场上销售的图像解析软件在2500nm×2000nm的区域进行图像解析，结果发现，第一结合相的面积比B1为20面积％，第二结合相的面积比B2为9面积％，其他的结合相的面积比为2面积％，比率B2/B1为0.45。此外，B1与B2的合计相对于结合相整体的面积比为0.94。
而且，第一硬质相的平均粒径(d1)为0.43μm，第二硬质相的平均粒径(d2)为1.8μm，其比率d2/d1为4.19。此外，视野内的第一硬质相的面积比S1为25面积％，第二硬质相的面积比S2为44面积％。
而且，测定了第一面、第二面、第一棱线的最大高度及算术平均粗糙度。并且，利用2D法测定了第一面及第二面中的第一硬质相及第二硬质相的压缩残余应力。需要说明的是，表1中用正数表示压缩残余应力。而且，用扫描型电子显微镜(SEM)分别观察了包含第一面及第二面的基体的表面，利用EPMA确认金属元素的分布状态。然后，测定了与第二区域相比而结合相的含有比率较低的第一区域的有无及厚度。结果示于表1。
接着，使用所得到的刀片用以下的切削条件进行车削试验。结果示于表2。
(加工完成面评价)
被切削件：S10C
切削速度：50m/分
进给：0.07mm/rev
切深：0.5mm
切削状态：湿式
评价方法：加工30秒后，确认被切削件的加工面的算术平均粗糙度及污浊的程度。
(寿命评价)
被切削件：SCM435
切削速度：250m/分
进给：0.12mm/rev
切深：0.5mm
切削状态：湿式
评价方法：测定切削100m后的月牙洼磨损量和达到寿命的切削长度。
[表1]
Figure BDA0001825521150000161
[表2]
根据表1～2可知，在第二面中的第二硬质相的压缩残余应力小于第一面中的第二硬质相的压缩残余应力的试样No.1-3中，均是加工面的面粗糙程度平滑、在加工面未确认到污浊。而且，在试样No.1-3中，均是第一面中的月牙洼磨损小，切削长度变长。
附图标记的说明
1 切削刀片(刀片)
2 基体
3 第一面
4 第二面
5 第一切削刃
6 第一区域
7 第二区域
8 第三面
9 第二切削刃
10 第三区域
11 硬质相
12 结合相
13 第一硬质相
14 第二硬质相
15 第一结合相
16 第二结合相
101 切削工具
103 刀槽
105 刀架
107 固定螺钉

Claims (11)

1.一种切削刀片，其具备基体，所述基体具有第一面、与该第一面邻接的第二面以及位于所述第一面和所述第二面相交的第一棱线的至少一部分的第一切削刃，
该基体具有含有钛的碳氮化物的硬质相和含有钴及镍中的至少一方的结合相，
所述硬质相具有在X射线衍射分析中的(422)面的峰的比较中在高角度侧观察到的第一硬质相和在低角度侧观察到的第二硬质相，
所述第二面中的所述第二硬质相的压缩残余应力小于所述第一面中的所述第二硬质相的压缩残余应力，
所述第一面是至少一部分作为前刀面区域的面，所述第二面是至少一部分作为后刀面区域的面。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其中，
所述基体具有包含所述第一面的第一区域和位于与该第一区域相比远离所述第一面的位置第二区域，
所述第一区域中的所述结合相的含有比率小于所述第二区域中的所述结合相的含有比率。
3.根据权利要求2所述的切削刀片，其中，
所述第二面包含所述第二区域，
所述第二面处的所述第二区域的所述结合相的含有比率小于所述第二区域中的位于距所述第二面深度为500μm以上的位置处的所述结合相的含有比率。
4.根据权利要求2或3所述的切削刀片，其中，
所述第二区域中的所述第二硬质相的压缩残余应力小于所述第一区域中的所述第二硬质相的压缩残余应力。
5.根据权利要求2或3所述的切削刀片，其中，
沿着所述第一切削刃的部分处的在与所述第一面正交的方向上的所述第一区域的厚度小于所述第一面的中央部分处的在与所述第一面正交的方向上的所述第一区域的厚度。
6.根据权利要求2或3所述的切削刀片，其中，
所述基体还具有位于与所述第一面相反的一侧且与所述第二面邻接的第三面以及位于所述第三面和所述第二面相交的第二棱线的至少一部分的第二切削刃，
所述基体具有包含所述第三面的第三区域，
所述第三区域中的所述结合相的含有比率小于所述第二区域中的所述结合相的含有比率。
7.根据权利要求1～3中的任一项所述的切削刀片，其中，
所述第二面中的所述第一硬质相的压缩残余应力大于所述第一面中的所述第一硬质相的压缩残余应力。
8.根据权利要求1～3中的任一项所述的切削刀片，其中，
所述第一面的最大高度为0.3～1.5μm，所述第二面的最大高度为0.2～1μm，从正面观察所述第二面的所述第一棱线的最大高度为1.5～6μm。
9.根据权利要求1～3中的任一项所述的切削刀片，其中，
所述第二面中的所述第二硬质相的压缩残余应力为10～400MPa。
10.根据权利要求1～3中的任一项所述的切削刀片，其中，
所述第一面中的所述第二硬质相的压缩残余应力为450～1000MPa。
11.一种切削工具，其包括：
前端侧具有刀槽的刀架；以及
位于所述刀槽的权利要求1～10中的任一项所述的切削刀片。
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