硬质合金和切削工具制造技术

该硬质合金包含多个复合碳氮化物硬质相和金属结合剂相，该硬质相包含Ti作为主要成分元素和至少一种选自由Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al和Si所构成的组中的添加元素，所述金属结合剂相包含铁族元素作为主要成分元素。所述多个复合碳氮化物硬质相包括多个均质组成硬质相，其中分别对于Ti和添加元素，全部复合碳氮化物硬质相中的平均浓度与各个复合碳氮化物硬质相中的平均浓度之差在‑5原子％以上5原子％以下的范围内。在硬质合金中任意特定截面上，均质组成硬质相的截面面积占复合碳氮化物硬质相的截面面积的80％以上，并且均质组成硬质相的个数占复合碳氮化物硬质相的个数的80％以上。

Cemented carbide and cutting tools

The hard alloy composite comprises a plurality of carbon nitride hard phase and metal bonded phase, the hard phase containing Ti added elements as the main component elements and at least one selected Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Al and Si formed in the group, the metal bonded phase the iron group elements as the main component elements. The plurality of carbon nitride hard composite including a plurality of homogeneous composition of hard phase, which respectively for Ti and add elements, all mean concentration and carbon nitride hard phase composite carbon nitride hard each phase difference in 5 atom% to 5 atomic% of the. In any section of cemented carbide, the cross-sectional area of homogenous hard phase accounts for more than 80% of the cross-sectional area of the composite carbonitride hard phase, and the number of homogeneous hard phase constitutes more than 80% of the number of complex carbonitride hard phase.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬质合金和切削工具
本专利技术涉及硬质合金和切削工具。本申请要求基于2015年11月2日提交的日本专利申请No.2005-215726的优先权，并且该日本申请中描述的所有内容通过引用并入本文。
技术介绍
金属陶瓷是包含Ti作为主要成分元素的硬质合金，其耐磨性优异，因此适用于(例如)切削工具和耐磨工具。日本专利待审查公开No.02-190438(专利文献1)公开了用于工具的金属陶瓷，其包含70体积％至95体积％的硬质分散相和5体积％至30体积％的含有至少一种铁族金属的结合剂相，并且该金属陶瓷包含单相粒子(即，I型粒子)和具有芯部和外周部的II型粒子作为复合组织。日本专利待审查公开No.2004-292842(专利文献2)公开了一种包含硬质相和结合剂相的金属陶瓷，该硬质相包括第一硬质相和第二硬质相，该第一硬质相具有碳氮化钛的芯部和除了钛之外的至少一种金属和钛的复合碳氮化物固溶体的外周部，该第二硬质相包含除了钛之外的至少一种金属和钛的复合碳氮化物固溶体。日本专利待审查公开No.2006-131975(专利文献3)公开了一种用于锯条的金属陶瓷，其包含含有铁族金属(主要是Co和Ni)的结合剂相、以及主要含有必需的Ti和W和至少一种其它金属组分的碳氮化物的硬质相，该硬质相具有包含黑芯粒子和外围组分的芯结构。WO2010/008004A(专利文献4)公开了一种包含90体积％以上的由(Ti1-x,Mx)(C1-y,Ny)表示的复合碳氮化物固溶体的硬质粉末、该硬质粉末的制造方法、以及由硬质相和结合剂相构成的烧结硬质合金，所述硬质相包含占全部硬质相的90体积％以上的由(Ti1-x,Mx)(C1-y,Ny)表示的复合碳氮化物固溶体。引用列表专利文献专利文献1：日本专利待审查公开No.02-190438专利文献2：日本专利待审查公开No.2004-292842专利文献3：日本专利待审查公开No.2006-131975专利文献4：WO2010/008004A
技术实现思路
根据本公开的硬质合金包含多个复合碳氮化物硬质相和金属结合剂相，该多个复合碳氮化物硬质相包含钛作为主要成分元素和至少一种选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成的组中的添加元素，该金属结合剂相包含铁族元素作为主要成分元素。所述多个复合碳氮化物硬质相包括多个均质组成硬质相，在该均质组成硬质相中，各个复合碳氮化物硬质相内的所述Ti的平均浓度和所述添加元素的平均浓度分别与全部所述复合碳氮化物硬质相中的所述Ti的平均浓度和所述添加元素的平均浓度之差在-5原子％以上5原子％以下的范围内。在任意特定截面上，所述均质组成硬质相的截面面积占所述复合碳氮化物硬质相的截面面积的80％以上，并且所述均质组成硬质相的个数占所述复合碳氮化物硬质相的个数的80％以上。根据本公开的切削工具包括由上述硬质合金形成的基材。附图说明图1是示出根据本专利技术的方面的硬质合金的截面组织的一个实例的示意图。图2是示出常规硬质合金的截面结构的一个实例的示意图。图3是示出制造根据本专利技术的方面的硬质合金的方法的一个实例的流程图。图4是示出复合碳氮化物粉末的截面组织的一个实例的示意图，该复合碳氮化物粉末用于制造根据本专利技术的方面的硬质合金。图5是示出制备复合碳氮化物粉末的步骤的一个实例的流程图，该复合碳氮化物粉末用于制造根据本专利技术的方面的硬质合金。图6是示出在复合碳氮化物粉末的制备步骤中使用的热处理装置的一个实例的示意图，该复合碳氮化物粉末用于制造根据本专利技术的方面的硬质合金。图7是实施例2和3以及比较例2和3的硬质合金中的复合碳氮化物硬质相的数量累积晶体粒径分布图。图8是示出实施例3中的硬质合金的截面结构的扫描电子显微镜照片。图9是示出实施例2的硬质合金中的复合碳氮化物硬质相的均质组成硬质相中钛和添加元素的浓度分布图。图10是示出实施例3中硬质合金的截面组织的扫描透射电子显微镜照片。图11是示出实施例3的硬质合金中的复合碳氮化物硬质相中均质组成硬质相中的钛和添加元素的浓度分布图。图12是示出比较例3中的硬质合金的截面组织的扫描电子显微照片。图13是示出比较例2的硬质合金中的复合碳氮化物硬质相中均质组成硬质相中的钛和添加元素的浓度分布图。图14是示出比较例3中的硬质合金的截面组织的扫描透射电子显微照片。图15是示出比较例3的硬质合金中的复合碳氮化物硬质相中均质组成硬质相中的钛和添加元素的浓度分布图。具体实施方式[问题的解决方案]日本专利待审查公开No.02-190438(专利文献1)、日本专利待审查公开No.2004-292842(专利文献2)和日本专利待审查公开No.2006-131975(专利文献3)中公开的所有金属陶瓷包含具有芯结构的硬质相，所述芯结构包括芯部和围绕芯部的外周部，导致芯部和外周部的组成不同，因此存在难以提高金属陶瓷的强度和断裂韧性的问题。WO2010/0080004A(专利文献4)描述了包含在硬质粉末中的复合碳氮化物固溶体具有均匀的组成，其中复合碳氮化物固溶体中所含的金属元素各自在小于或等于每种金属元素的平均组成的+/-5原子％的范围内。然而，本专利技术人通过另外的研究发现，这样的硬质粉末包含含有Ti的碳氮化物作为至少一部分原料，并且这种含有Ti的碳氮化物是非常化学稳定的，因此即使在2200℃的高温下进行热处理时，也不太可能与另一种原料结合，从而提供大量残留的含有Ti的未反应的碳氮化物，其作为烧结时的溶解并再析出的核，最终形成具有芯结构的硬质相。也就是说，WO2010/0080004A(专利文献4)也存在难以提高由专利文献中公开的硬质粉末获得的烧结硬质合金的强度和断裂韧性的问题。因此，本专利技术的目的是解决上述问题，并提供一种这样的硬质合金，其包含具有均质组成的复合碳氮化物硬质相并且该硬质合金的硬度和断裂韧性高，本专利技术还提供了耐磨性和耐崩裂性都较高的切削工具。[本专利技术的有益效果]根据本公开，可以提供这样的硬质合金，其包含具有均质组成的复合碳氮化物硬质相并且硬度和断裂韧性高，并且还提供了耐磨性和耐崩裂性都较高的切削工具。[本专利技术实施方案的详述][1]根据本专利技术实施方案的硬质合金包含多个复合碳氮化物硬质相和金属结合剂相，该多个复合碳氮化物硬质相包含钛作为主要成分元素和至少一种选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成的组中的添加元素，该金属结合剂相包含铁族元素作为主要成分元素。所述多个复合碳氮化物硬质相包括多个均质组成硬质相，在该均质组成硬质相中，各个复合碳氮化物硬质相内的所述Ti的平均浓度和所述添加元素的平均浓度分别与全部所述复合碳氮化物硬质相中的所述Ti的平均浓度和所述添加元素的平均浓度之差在-5原子％以上5原子％以下的范围内。在任意特定截面上，所述均质组成硬质相的截面面积占所述复合碳氮化物硬质相的截面面积的80％以上，并且所述均质组成硬质相的个数占所述复合碳氮化物硬质相的个数的80％以上。根据本实施方案的硬质合金中包含的多个复合碳氮化物硬质相是均质组成硬质相，该均质组成硬质相是均匀的，并且相对于全部复合碳氮化物硬质相，钛和添加元素的组成几乎没有变化，使得硬质合金的硬度和断裂韧性都较高。[2]在根据本实施方案的硬质合金的均质组成硬质相中，可以将各个复合碳氮化物硬质相内的所述钛的浓度分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬质合金，其包含多个复合碳氮化物硬质相和金属结合剂相，该多个复合碳氮化物硬质相包含钛作为主要成分元素和至少一种选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成的组中的添加元素，该金属结合剂相包含铁族元素作为主要成分元素，所述多个复合碳氮化物硬质相包括多个均质组成硬质相，在该均质组成硬质相中，各个复合碳氮化物硬质相内的所述Ti的平均浓度和所述添加元素的平均浓度分别与全部所述复合碳氮化物硬质相中的所述Ti的平均浓度和所述添加元素的平均浓度之差在‑5原子％以上5原子％以下的范围内，在任意特定截面上，所述均质组成硬质相的截面面积占所述复合碳氮化物硬质相的截面面积的80％以上，并且所述均质组成硬质相的个数占所述复合碳氮化物硬质相的个数的80％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.02 JP 2015-2157261.一种硬质合金，其包含多个复合碳氮化物硬质相和金属结合剂相，该多个复合碳氮化物硬质相包含钛作为主要成分元素和至少一种选自由锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铝和硅构成的组中的添加元素，该金属结合剂相包含铁族元素作为主要成分元素，所述多个复合碳氮化物硬质相包括多个均质组成硬质相，在该均质组成硬质相中，各个复合碳氮化物硬质相内的所述Ti的平均浓度和所述添加元素的平均浓度分别与全部所述复合碳氮化物硬质相中的所述Ti的平均浓度和所述添加元素的平均浓度之差在-5原子％以上5原子％以下的范围内，在任意特定截面上，所述均质组成硬质相的截面面积占所述复合碳氮化物硬质相的截面面积的80％以上，并且所述均质组成硬质相的个数占所述复合碳氮化物硬质相的个数的80％以上。2.根据权利要求1所述的硬质合金，其中在所述均质组成硬质相中，各个复合碳氮化物硬质相内的所述钛的浓度分布和所述添加元素的浓度分布分别在全部所述复合碳氮化物硬质相中的所述钛的平均浓度和所述添加元素的平均浓度的-5原子％以上5原子％以下的范围内。3.根据权利要求1或2所述的硬质合金，其中在所述特定截面上，所述复合碳氮化物硬质相的截面面积占所述硬质合金的截面面积的80％以上97％以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬质合金，其中在所述特定截面上，所述复合碳氮化物硬质相的在数量累积粒径分布为50％处的晶体粒径D50为0.5μm以上3.0μm以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬质合金，其中在所述特定截面上，所述复合碳氮化物硬质相的在数量累积粒径分布为10％处的晶体粒径D10与所述复合碳氮化物硬质相的在数量累积粒径分布为90％处的晶体粒径D90的比率D10/D90为0.25以上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的硬质合金，其中所述金属结合剂相中除了钴以外的铁族元素的含量为小于1体积％。7.一种硬质合金，其包含多个复合碳氮化物硬质相和金属结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：道内真人，津田圭一，凑嘉洋，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP