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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-05
(45)【発行日】2024-08-14
(54)【発明の名称】超硬合金および切削工具
(51)【国際特許分類】
C22C 29/08 20060101AFI20240806BHJP
B23B 27/14 20060101ALI20240806BHJP
C22C 1/051 20230101ALN20240806BHJP
【ＦＩ】
C22C29/08
B23B27/14 B
C22C1/051 G
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023565264
(86)(22)【出願日】2023-06-01
(86)【国際出願番号】 JP2023020474
【審査請求日】2024-06-04
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】503212652
【氏名又は名称】住友電工ハードメタル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山川 隆洋
(72)【発明者】
【氏名】山西 貴翔
(72)【発明者】
【氏名】引地 将仁
【審査官】國方 康伸
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５９－００６３０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／００２２７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２２－１３６０２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－１３１８０３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ １／０４－ １／０５９
Ｃ２２Ｃ ２９／００－２９／１８
Ｂ２３Ｂ ２７／００－２９／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１相と、第２相と、第３相と、を含む超硬合金であって、前記第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなり、
前記超硬合金の前記第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下であり、
前記第２相は、コバルトからなり、
前記超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下であり、
前記第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなり、
前記第３相は、炭化タングステンを含まず、
前記超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、
前記超硬合金のビッカース硬度ａは、１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下であり、
前記ビッカース硬度ａは、前記超硬合金において、前記超硬合金の表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１で測定され、
前記超硬合金は、前記表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、前記表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域を含み、
前記第１領域は、前記表面からの距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、前記表面からの距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域を有し、
前記第１領域において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は前記第２領域に存在し、
前記ビッカース硬度ｂと、前記ビッカース硬度ａとの差ｂ－ａは１．８ＧＰａ以上である、超硬合金。
【請求項2】
前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ１に対する、前記地点Ｐ２におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ２の割合Ｃ２／Ｃ１は、１．１以上１．５以下である、請求項１に記載の超硬合金。
【請求項3】
前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ３に対する、前記地点Ｐ１におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ４の割合Ｃ４／Ｃ３は、１．１以上２．０以下である、請求項１または請求項２に記載の超硬合金。
【請求項4】
前記超硬合金の前記コバルト含有率Ｃ５は、４質量％以上１１質量％以下である、請求項１または請求項２に記載の超硬合金。
【請求項5】
前記ビッカース硬度ｂと、前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃとの差ｂ－ｃは０．３ＧＰａ以上１．０ＧＰａ以下である、請求項１または請求項２に記載の超硬合金。
【請求項6】
前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃと、前記ビッカース硬度ａとの差ｃ－ａは１．２ＧＰａ以上である、請求項１または請求項２に記載の超硬合金。
【請求項7】
請求項１または請求項２に記載の超硬合金を備える切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、超硬合金および切削工具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする硬質相と、鉄族元素を主成分とする結合相とを備える超硬合金が、切削工具の素材に利用されている。特許文献１に記載される超硬合金は、硬質相として、ＷＣを主成分とする硬質相に加え、タングステン（Ｗ）と、タングステン以外の金属元素とを含む炭化物、窒化物及び炭窒化物の少なくとも一種の複合化合物からなる相を備える。該超硬合金では、ＷＣ粒子と複合化合物粒子とを結合させることで耐欠損性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－２０５４１号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示の超硬合金は、
第１相と、第２相と、第３相と、を含む超硬合金であって、
前記第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなり、
前記超硬合金の前記第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下であり、
前記第２相は、コバルトからなり、
前記超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下であり、
前記第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなり、
前記第３相は、炭化タングステンを含まず、
前記超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、
前記超硬合金のビッカース硬度ａは、１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下であり、
前記ビッカース硬度ａは、前記超硬合金において、前記超硬合金の表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１で測定され、
前記超硬合金は、前記表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、前記表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域を含み、
前記第１領域は、前記表面からの距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、前記表面からの距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域を有し、
前記第１領域において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は前記第２領域に存在し、
前記ビッカース硬度ｂと、前記ビッカース硬度ａとの差ｂ－ａは１．８ＧＰａ以上である、超硬合金である。
第１相と、第２相と、第３相と、を含む超硬合金であって、
前記第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなり、
前記超硬合金の前記第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下であり、
前記第２相は、コバルトからなり、
前記超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下であり、
前記第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなり、
前記第３相は、炭化タングステンを含まず、
前記超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、
前記超硬合金のビッカース硬度ａは、１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下であり、
前記ビッカース硬度ａは、前記超硬合金において、前記超硬合金の表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１で測定され、
前記超硬合金は、前記表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、前記表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域を含み、
前記第１領域は、前記表面からの距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、前記表面からの距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域を有し、
前記第１領域において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は前記第２領域に存在し、
前記ビッカース硬度ｂと、前記ビッカース硬度ａとの差ｂ－ａは１．８ＧＰａ以上である、超硬合金である。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【発明を実施するための形態】
【0006】
［本開示が解決しようとする課題］
近年、切削加工において被削材の難削化が進んでいる。さらに、加工能率の向上の要求から、切削速度、送り量および切り込み量が増加するなど、加工の条件が厳しくなっている。
近年、切削加工において被削材の難削化が進んでいる。さらに、加工能率の向上の要求から、切削速度、送り量および切り込み量が増加するなど、加工の条件が厳しくなっている。
【0007】
そこで、本開示は、工具材料として用いた場合に、耐摩耗性および耐欠損性に優れ、長い工具寿命を有することのできる切削工具を提供することのできる超硬合金、ならびに、長い工具寿命を有する切削工具を提供することを目的とする。
【0008】
［本開示の効果］
本開示によれば、工具材料として用いた場合に、耐摩耗性および耐欠損性に優れ、長い工具寿命を有することのできる切削工具を提供することのできる超硬合金、ならびに、長い工具寿命を有する切削工具を提供することが可能となる。
本開示によれば、工具材料として用いた場合に、耐摩耗性および耐欠損性に優れ、長い工具寿命を有することのできる切削工具を提供することのできる超硬合金、ならびに、長い工具寿命を有する切削工具を提供することが可能となる。
【0009】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の超硬合金は、
第１相と、第２相と、第３相と、を含む超硬合金であって、
前記第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなり、
前記超硬合金の前記第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下であり、
前記第２相は、コバルトからなり、
前記超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下であり、
前記第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなり、
前記第３相は、炭化タングステンを含まず、
前記超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、
前記超硬合金のビッカース硬度ａは、１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下であり、
前記ビッカース硬度ａは、前記超硬合金において、前記超硬合金の表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１で測定され、
前記超硬合金は、前記表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、前記表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域を含み、
前記第１領域は、前記表面からの距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、前記表面からの距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域を有し、
前記第１領域において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は前記第２領域に存在し、
前記ビッカース硬度ｂと、前記ビッカース硬度ａとの差ｂ－ａは１．８ＧＰａ以上である、超硬合金である。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の超硬合金は、
第１相と、第２相と、第３相と、を含む超硬合金であって、
前記第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなり、
前記超硬合金の前記第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下であり、
前記第２相は、コバルトからなり、
前記超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下であり、
前記第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなり、
前記第３相は、炭化タングステンを含まず、
前記超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、
前記超硬合金のビッカース硬度ａは、１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下であり、
前記ビッカース硬度ａは、前記超硬合金において、前記超硬合金の表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１で測定され、
前記超硬合金は、前記表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、前記表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域を含み、
前記第１領域は、前記表面からの距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、前記表面からの距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域を有し、
前記第１領域において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は前記第２領域に存在し、
前記ビッカース硬度ｂと、前記ビッカース硬度ａとの差ｂ－ａは１．８ＧＰａ以上である、超硬合金である。
【0010】
本開示の超硬合金は、工具材料として用いた場合に、耐摩耗性および耐欠損性に優れ、長い工具寿命を有することのできる切削工具を提供することができる。
【0011】
（２）上記（１）において、
前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ１に対する、前記地点Ｐ２におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ２の割合Ｃ２／Ｃ１は、１．１以上１．５以下であってもよい。
前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ１に対する、前記地点Ｐ２におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ２の割合Ｃ２／Ｃ１は、１．１以上１．５以下であってもよい。
【0012】
これは、ビッカース硬度の大きい場所では、ビッカース硬度の小さい場所に比べて、チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率が大きいことを示している。チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムは、超硬合金の耐酸化性を向上させることができる。割合Ｃ２／Ｃ１が１．１以上１．５以下の超硬合金では、ビッカース硬度ｂを示す領域は、優れた耐酸化性を有すると推察される。
【0013】
（３）上記（１）または（２）において、
前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ３に対する、前記地点Ｐ１におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ４の割合Ｃ４／Ｃ３は、１．１以上２．０以下であってもよい。
前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ３に対する、前記地点Ｐ１におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ４の割合Ｃ４／Ｃ３は、１．１以上２．０以下であってもよい。
【0014】
これによると、超硬合金の表面からの距離が５μｍである地点Ｐ１は、超硬合金の表面からの距離が２００μｍの地点Ｐ４よりも、コバルトの質量基準の含有率が大きい。コバルトの含有率が多いと、靭性が向上する傾向がある。割合Ｃ４／Ｃ３が１．１以上２．０以下を満たす超硬合金は、表面側のコバルトの含有率が多いことにより、表面側において優れた靭性を有すると推察される。
【0015】
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、
前記超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、４質量％以上１１質量％以下であってもよい。これによると、工具寿命が更に向上する。
前記超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、４質量％以上１１質量％以下であってもよい。これによると、工具寿命が更に向上する。
【0016】
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、
前記ビッカース硬度ｂと、前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃとの差ｂ－ｃは０．３ＧＰａ以上１．０ＧＰａ以下であってもよい。
前記ビッカース硬度ｂと、前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃとの差ｂ－ｃは０．３ＧＰａ以上１．０ＧＰａ以下であってもよい。
【0017】
これによると、ビッカース硬度ｃは、ビッカース硬度ａよりも大きく、かつ、ビッカース硬度ｂよりも小さい。該超硬合金を備える切削工具は、切削に伴い、切削工具の表面側からの摩耗が進行した場合であっても、耐摩耗性と耐欠損性とのバランスに優れ、安定した切削性能を有することができる。
【0018】
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、
前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃと、前記ビッカース硬度ａとの差ｃ－ａは１．２ＧＰａ以上であってもよい。
前記超硬合金において、前記表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃと、前記ビッカース硬度ａとの差ｃ－ａは１．２ＧＰａ以上であってもよい。
【0019】
これによると、切削に伴い、切削工具の表面側からの摩耗が進行した場合であっても、切削工具は、耐摩耗性と耐欠損性とのバランスに優れ、安定した切削性能を有することができる。
【0020】
（７）本開示の切削工具は、上記（１）から（６）のいずれかに記載の超硬合金を備える切削工具である。本開示の切削工具は、耐摩耗性および耐欠損性に優れ、長い工具寿命を有することができる。
【0021】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の超硬合金および切削工具を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
本開示の超硬合金および切削工具を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
【0022】
本開示において「Ａ～Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。
【0023】
本開示において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるべきではない。
【0024】
本開示において、数値範囲下限及び上限として、それぞれ１つ以上の数値が記載されている場合は、下限に記載されている任意の１つの数値と、上限に記載されている任意の１つの数値との組み合わせも開示されているものとする。例えば、下限として、ａ１以上、ｂ１以上、ｃ１以上が記載され、上限としてａ２以下、ｂ２以下、ｃ２以下が記載されている場合は、ａ１以上ａ２以下、ａ１以上ｂ２以下、ａ１以上ｃ２以下、ｂ１以上ａ２以下、ｂ１以上ｂ２以下、ｂ１以上ｃ２以下、ｃ１以上ａ２以下、ｃ１以上ｂ２以下、ｃ１以上ｃ２以下が開示されているものとする。
【0025】
［実施形態１：超硬合金］
本開示の一実施形態（以下「実施形態１」とも記す。）の超硬合金は、
第１相と、第２相と、第３相と、を含む超硬合金であって、
該第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなり、
該超硬合金の該第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下であり、
該第２相は、コバルトからなり、
該超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下であり、
該第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなり、
該第３相は、炭化タングステンを含まず、
該超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、
該超硬合金のビッカース硬度ａは、１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下であり、
該ビッカース硬度ａは、該超硬合金において、該超硬合金の表面から、該表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１で測定され、
該超硬合金は、該表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、該表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域を含み、
該第１領域は、該表面からの距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、該表面からの距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域を有し、
該第１領域において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は該第２領域に存在し、
該ビッカース硬度ｂと、該ビッカース硬度ａとの差ｂ－ａは１．８ＧＰａ以上である、超硬合金である。
本開示の一実施形態（以下「実施形態１」とも記す。）の超硬合金は、
第１相と、第２相と、第３相と、を含む超硬合金であって、
該第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなり、
該超硬合金の該第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下であり、
該第２相は、コバルトからなり、
該超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下であり、
該第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなり、
該第３相は、炭化タングステンを含まず、
該超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、
該超硬合金のビッカース硬度ａは、１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下であり、
該ビッカース硬度ａは、該超硬合金において、該超硬合金の表面から、該表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１で測定され、
該超硬合金は、該表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、該表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域を含み、
該第１領域は、該表面からの距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、該表面からの距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域を有し、
該第１領域において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は該第２領域に存在し、
該ビッカース硬度ｂと、該ビッカース硬度ａとの差ｂ－ａは１．８ＧＰａ以上である、超硬合金である。
【0026】
本開示の超硬合金は、工具材料として用いた場合に、耐摩耗性および耐欠損性に優れ、長い工具寿命を有することのできる切削工具を提供することができる。この理由は明らかではないが、以下の通りと推察される。
【0027】
（ｉ）本開示の超硬合金は、複数の炭化タングステン粒子（以下、「ＷＣ粒子」とも記す。）からなる第１相を６５体積％以上８５体積％以下含む。炭化タングステン粒子は、高い硬度および高い熱伝導率を有する。よって、本開示の超硬合金も、高い硬度および高い熱伝導率を有し、該超硬合金を備える切削工具は、優れた耐摩耗性を有することができる。
【0028】
（ｉｉ）本開示の超硬合金は、コバルトを３質量％以上１５質量％以下含む。コバルトは高い靭性を有する。よって、本開示の超硬合金も、高い靭性を有し、該超硬合金を備える切削工具は、優れた耐欠損性を有することができる。
【0029】
（ｉｉｉ）本開示の超硬合金は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなる第３相を含む。第３相は、超硬合金の耐反応性および耐酸化性を向上させることができる。よって、該超硬合金を備える切削工具は、耐反応性および耐酸化性が向上し、これによって耐摩耗性が向上する。
【0030】
（ｉｖ）本開示の超硬合金は、表面からの距離が５μｍである地点Ｐ１でのビッカース硬度ａが１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下である。該超硬合金の表面側は比較的硬度が低く、適度な靱性を有するため、該超硬合金を備える工具は、切削初期の欠損が抑制される。
【0031】
（ｖ）本開示の超硬合金では、第１領域内のビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２が、表面からの距離が１０μｍ以上５０μｍ以内である第２領域内に存在する。さらに、ビッカース硬度ｂと、ビッカース硬度ａとの差ｂ－ａは１．８ＧＰａ以上である。
【0032】
該超硬合金では、表面からの距離が１０μｍ以上５０μｍ以内である第２領域領域内に、これよりも表面側である地点Ｐ１の硬度よりも、１．８ＧＰａ以上高い硬度を示す領域が存在する。該超硬合金を備える切削工具は、切削初期に超硬合金の表面が摩耗除去された場合であっても、第２領域領域内に存在する表面側よりも硬度が高い領域により、優れた耐摩耗性を有することができる。
【0033】
＜第１相＞
≪第１相の組成≫
実施形態１の超硬合金において、第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなる。ここで、炭化タングステン粒子には、「純粋なＷＣ粒子（不純物元素が一切含有されないＷＣ、不純物元素の含有量が検出限界未満であるＷＣも含む。）」だけではなく、「本開示の効果を損なわない限りにおいて、内部に不純物を含むＷＣ粒子」も含まれる。不純物は、例えば、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、硫黄（Ｓ）が挙げられる。
≪第１相の組成≫
実施形態１の超硬合金において、第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなる。ここで、炭化タングステン粒子には、「純粋なＷＣ粒子（不純物元素が一切含有されないＷＣ、不純物元素の含有量が検出限界未満であるＷＣも含む。）」だけではなく、「本開示の効果を損なわない限りにおいて、内部に不純物を含むＷＣ粒子」も含まれる。不純物は、例えば、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、硫黄（Ｓ）が挙げられる。
【0034】
≪超硬合金の第１相の含有率≫
実施形態１の超硬合金において、超硬合金の第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下である。超硬合金の第１相の含有率の下限は、硬度向上の観点から、６５体積％以上であり、６６体積％以上でもよく、７０体積％以上でもよく、７２体積％以上でもよく、７５体積％以上でもよい。超硬合金の第１相の含有率の上限は、靭性向上の観点から、８５体積％以下であり、８４体積％以下でもよく、８０体積％以下でもよく、７８体積％以下でもよい。超硬合金の第１相の含有率は、７０体積％以上８４体積％以下でもよく、７２体積％以上８０体積％以下でもよい。
実施形態１の超硬合金において、超硬合金の第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下である。超硬合金の第１相の含有率の下限は、硬度向上の観点から、６５体積％以上であり、６６体積％以上でもよく、７０体積％以上でもよく、７２体積％以上でもよく、７５体積％以上でもよい。超硬合金の第１相の含有率の上限は、靭性向上の観点から、８５体積％以下であり、８４体積％以下でもよく、８０体積％以下でもよく、７８体積％以下でもよい。超硬合金の第１相の含有率は、７０体積％以上８４体積％以下でもよく、７２体積％以上８０体積％以下でもよい。
【0035】
本開示において、超硬合金の第１相の含有率は、以下の手順で測定される。
（Ａ１）超硬合金の任意の表面または任意の断面を鏡面加工する。鏡面加工の方法としては、例えば、ダイヤモンドペーストで研磨する方法、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）を用いる方法、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ装置）を用いる方法、およびこれらを組み合わせる方法が挙げられる。
（Ａ１）超硬合金の任意の表面または任意の断面を鏡面加工する。鏡面加工の方法としては、例えば、ダイヤモンドペーストで研磨する方法、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）を用いる方法、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ装置）を用いる方法、およびこれらを組み合わせる方法が挙げられる。
【0036】
（Ｂ１）超硬合金の加工面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ製「Ｓ－３４００Ｎ」）で撮影して反射電子像を得る。反射電子像を６枚準備する。６枚の反射電子像の撮影領域はそれぞれ異なる。撮影箇所は任意に設定することができる。条件は、観察倍率５０００倍、加速電圧１０ｋＶとする。
【0037】
（Ｃ１）上記（Ｂ１）で得られた６枚の反射電子像を画像解析ソフトウェア（ＩｍａｇｅＪ、ｖｅｒｓｉｏｎ １．５１ｊ８：https://imagej.nih.gov/ij/）でコンピュータに取り込み、二値化処理を行い、６枚の二値化処理後の画像を得る。二値化処理は、画像を取り込んだのちに、コンピュータ画面上の「Ｍａｋｅ Ｂｉｎａｒｙ」との表示を押すことにより、画像解析ソフトウェアに予め設定された条件で実行される。二値化処理後の画像において、第１相からなる第１領域と、第２相および第３相からなる第２領域とは、色の濃淡で識別できる。例えば、二値化処理後の画像において、第１相は黒色領域で示され、第２相および第３相は白色領域で示される。
【0038】
（Ｄ１）得られた６枚の二値化処理後の各画像中に縦２５．３μｍ×幅１７．６μｍの矩形の測定視野を１つ設定する。上記画像解析ソフトウェアを用いて、６つの測定視野のそれぞれにおいて、測定視野の全体を分母として第１相の面積百分率（面積％）を測定する。
【0039】
（Ｅ１）６つの測定視野で得られた第１相の面積百分率（面積％）の平均を算出する。本開示において、６つの測定視野で得られた第１相の面積百分率（面積％）の平均が、超硬合金の第１相の含有率（体積％）とする。
【0040】
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、上記測定を測定視野の選択個所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0041】
≪炭化タングステン粒子の平均粒径≫
実施形態１の超硬合金において、炭化タングステン粒子の平均粒径は特に制限されず、超硬合金に用いられる従来公知の平均粒径とすることができる。炭化タングステン粒子の平均粒径は、例えば、０．５μｍ以上２．０μｍ以下でもよく、０．７μｍ以上１．７μｍ以下でもよい。
実施形態１の超硬合金において、炭化タングステン粒子の平均粒径は特に制限されず、超硬合金に用いられる従来公知の平均粒径とすることができる。炭化タングステン粒子の平均粒径は、例えば、０．５μｍ以上２．０μｍ以下でもよく、０．７μｍ以上１．７μｍ以下でもよい。
【0042】
本開示において、炭化タングステン粒子の平均粒径は、下記の手順で測定される。
（Ａ２）超硬合金の第１相の含有率の測定方法に記載の（Ａ１）～（Ｃ１）と同一の方法で６枚の二値化処理後の画像を得る。
（Ａ２）超硬合金の第１相の含有率の測定方法に記載の（Ａ１）～（Ｃ１）と同一の方法で６枚の二値化処理後の画像を得る。
【0043】
（Ｂ２）得られた６枚の二値化処理後の各画像中に縦２５．３μｍ×幅１７．６μｍの矩形の測定視野を設定する。画像解析ソフトウェア（ＩｍａｇｅＪ、ｖｅｒｓｉｏｎ １．５１ｊ８：https://imagej.nih.gov/ij/）を用いて、６つの測定視野中の全ての炭化タングステン粒子（第１相）のそれぞれについて、円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径：等面積円相当径）を測定する。
【0044】
（Ｃ２）６つの測定視野中の炭化タングステン粒子のうち、円相当径が０．２２μｍ以下の炭化タングステン粒子を除くすべての炭化タングステン粒子に基づき、円相当径の個数基準の算術平均値を算出する。本開示において、該算術平均値が、ＷＣ粒子の平均粒径に該当する。平均粒径を算出するにあたり、円相当径が０．２２μｍ以下の炭化タングステン粒子を除外する理由は、本発明者らが測定したところ、円相当径が０．２２μｍ以下の粒子は、画像解析において誤って炭化タングステン粒子として検出されたノイズに該当する場合が多いことが確認されたたためである。
【0045】
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、上記測定を、測定視野の選択個所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0046】
＜第２相＞
≪第２相の組成≫
実施形態１の超硬合金において、第２相は、コバルトからなる。第２相は、第１相を構成する炭化タングステン粒子同士を結合させる結合相である。
≪第２相の組成≫
実施形態１の超硬合金において、第２相は、コバルトからなる。第２相は、第１相を構成する炭化タングステン粒子同士を結合させる結合相である。
【0047】
本開示において、「第２相はコバルト（Ｃｏ）からなる」とは、「本開示の効果を損なわない限りにおいて、第２相がコバルトとともに不純物を含む」場合も含まれる。不純物は、例えば、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、モリブデン（Ｍｏ）、硫黄（Ｓ）、アルミニウム（Ａｌ）が挙げられる。
【0048】
≪超硬合金のコバルト含有率≫
実施形態１の超硬合金において、超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下である。超硬合金のコバルト含有率Ｃ５の下限は、靭性向上の観点から、３質量％以上であり、４質量％以上でもよく、５質量％以上でもよく、６質量％以上でもよい。超硬合金のコバルト含有率Ｃ５の上限は、硬度向上の観点から、１５質量％以下であり、１１質量％以下でもよく、９質量％以下でもよい。超硬合金のコバルト含有率は、４質量％以上１１質量％以下でもよく、５質量％以上９質量％以下でもよい。
実施形態１の超硬合金において、超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下である。超硬合金のコバルト含有率Ｃ５の下限は、靭性向上の観点から、３質量％以上であり、４質量％以上でもよく、５質量％以上でもよく、６質量％以上でもよい。超硬合金のコバルト含有率Ｃ５の上限は、硬度向上の観点から、１５質量％以下であり、１１質量％以下でもよく、９質量％以下でもよい。超硬合金のコバルト含有率は、４質量％以上１１質量％以下でもよく、５質量％以上９質量％以下でもよい。
【0049】
本開示において、超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、コバルト滴定法により測定される。コバルト滴定法は、日本機械工具工業会規格（ＴＡＳ００５４：２０１７）またはＩＳＯ３９０９：１９７６に準拠して行われる。具体的には以下の手順で行われる。超硬合金からなる試料を粉砕し、４９メッシュの篩を通す。試料を硝酸、フッ化水素酸に溶解し、クエン酸アンモニウム及びアンモニア水を加えた後、白金及び飽和カロメル（タングステン）電極を用い、フェリシアン化カリウム（赤血塩）で電位差滴定を行う。測定装置は、東亜ディーケーケー社製「ＡＵＴ－５０１」を用いる。
【0050】
＜第３相＞
≪第３相の組成≫
実施形態１の超硬合金において、第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなる。第３相は、炭化タングステンを含まない。第３相は、超硬合金の耐反応性および耐酸化性を向上させることができる。よって、該超硬合金を備える切削工具は、耐反応性および耐酸化性が向上する。
≪第３相の組成≫
実施形態１の超硬合金において、第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなる。第３相は、炭化タングステンを含まない。第３相は、超硬合金の耐反応性および耐酸化性を向上させることができる。よって、該超硬合金を備える切削工具は、耐反応性および耐酸化性が向上する。
【0051】
本開示において、「第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなる。」とは、「本開示の効果を損なわない限りにおいて、第３相が不純物を含む」場合も含まれる。不純物は、例えば、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、モリブデン（Ｍｏ）、硫黄（Ｓ）、アルミニウム（Ａｌ）が挙げられる。
【0052】
第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも２種の元素を含んでいてもよい。
【0053】
第３相は、例えば、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、炭窒化ジルコニウム（ＺｒＣＮ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）およびこれらの化合物由来の固溶体からなる群より選択される少なくとも１種を含むことができる。固溶体としては、例えば、ＷＴｉＣＮ、ＷＴｉＴａＣＮ、ＷＴｉＴａＮｂＺｒＣＮが挙げられる。
【0054】
本開示において、第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなり、かつ、第３相は、炭化タングステンを含まないことは、以下の手順で確認される。
【0055】
（Ａ３）超硬合金の任意の位置をイオンスライサ（装置：日本電子社製 ＩＢ０９０６０ＣＩＳ（商標））を用いて薄片化し、厚さ３０～１００ｎｍのサンプルを作製する。イオンスライサの加速電圧は、薄片化加工では６ｋＶ、仕上加工では２ｋＶである。
【0056】
（Ｂ３）上記サンプルを走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）（装置：日本電子社製のＪＦＭ－ＡＲＭ３００Ｆ（商標））にて５００００倍で観察することによってＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ（ｈｉｇｈ－ａｎｇｌｅ ａｎｎｕｌａｒ ｄａｒｋ ｆｉｅｌｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像を得る。ＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域は、サンプルの中央部、すなわち、超硬合金の表面近傍などバルク部分とは明らかに性状が異なる部分を含まない位置（撮像領域がすべて超硬合金のバルク部分となる位置）に設定する。測定条件は、加速電圧２００ｋＶである。
【0057】
（Ｃ３）ＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像中に存在する第３相に対してＳＴＥＭに付属するＥＤＸ（ＳＴＥＭ－ＥＤＸ）により、スポット分析を実行し、第３相を構成する元素を定量する。スポットサイズは第３相毎に、第３相のみを含む範囲に設定する。構成元素を定量化した結果、以下の（ａ）および（ｂ）を満たす場合、第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなることが確認される。
（ａ）第３相に、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、が存在する。
（ｂ）第３相に、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、タングステン、炭素および窒素以外の不純物元素が確認されない、または、これらの不純物元素含有率が０．１質量％未満である。
（ａ）第３相に、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、が存在する。
（ｂ）第３相に、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、タングステン、炭素および窒素以外の不純物元素が確認されない、または、これらの不純物元素含有率が０．１質量％未満である。
【0058】
第３相に対して、上記ＥＤＸ（ＳＴＥＭ－ＥＤＸ）によりスポット分析を実行した結果、タングステンと炭素のみが検出され、タングステンと炭素の合計質量に対する炭素の含有率が約６．１質量％である場合、第３相が炭化タングステンを含むと判断される。換言すれば、第３相に対して、上記ＥＤＸ（ＳＴＥＭ－ＥＤＸ）によりスポット分析を実行した結果、タングステンおよび炭素以外の元素が確認される場合、第３相は炭化タングステンを含まないと判断される。
【0059】
≪超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃ≫
実施形態１の超硬合金において、超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下である。超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃの下限は、耐反応性および耐酸化性向上の観点から、２質量％以上であり、３質量％以上でもよく、４質量％以上でもよい。超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃの上限は、超硬合金の熱伝導率向上の観点から、８質量％以下であり、７質量％以下でもよく、６質量％以下でもよい。超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、３質量％以上７質量％以下でもよく、４質量％以上６質量％以下でもよい。ここで、第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも２種の元素を含んでいてもよい。本開示において、超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃとは、超硬合金がチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの全てを含む場合は、これらの全ての元素の合計含有率を意味し、超硬合金が、チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムからなる群より選ばれる１種以上３種以下の元素を含む場合は、含まれる元素の合計含有率を示す。
実施形態１の超硬合金において、超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下である。超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃの下限は、耐反応性および耐酸化性向上の観点から、２質量％以上であり、３質量％以上でもよく、４質量％以上でもよい。超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃの上限は、超硬合金の熱伝導率向上の観点から、８質量％以下であり、７質量％以下でもよく、６質量％以下でもよい。超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、３質量％以上７質量％以下でもよく、４質量％以上６質量％以下でもよい。ここで、第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも２種の元素を含んでいてもよい。本開示において、超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃとは、超硬合金がチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの全てを含む場合は、これらの全ての元素の合計含有率を意味し、超硬合金が、チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムからなる群より選ばれる１種以上３種以下の元素を含む場合は、含まれる元素の合計含有率を示す。
【0060】
本開示において、超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、ＩＣＰ発光分光分析法により測定される。
【0061】
＜ビッカース硬度＞
実施形態１の超硬合金におけるビッカース硬度について、図１および図２を用いて説明する。図１は、実施形態１の超硬合金の断面を模式的に示す図である。図２は、実施形態１の超硬合金の表面からの距離とビッカース硬度との関係の一例を示すグラフである。図２のグラフにおいて、Ｘ軸は、超硬合金の表面からの距離（単位：μｍ）を示し、左側のＹ軸は、ビッカース硬度（単位：ＧＰａ）を示す。ここで、「超硬合金の表面からの距離」とは、超硬合金の表面の法線方向に沿う、超硬合金の表面から内部側への距離（単位：μｍ）と同義である。なお、図２には、実施形態１の超硬合金の表面からの距離と、チタン、タンタル、ニオブおよびコバルトのそれぞれの含有率（質量％）との関係の一例も示されている。この場合、図２のグラフにおいて、Ｘ軸は、超硬合金の表面からの距離（単位：μｍ）を示し、右側のＹ軸は、各元素の含有率（質量％）を示す。
実施形態１の超硬合金におけるビッカース硬度について、図１および図２を用いて説明する。図１は、実施形態１の超硬合金の断面を模式的に示す図である。図２は、実施形態１の超硬合金の表面からの距離とビッカース硬度との関係の一例を示すグラフである。図２のグラフにおいて、Ｘ軸は、超硬合金の表面からの距離（単位：μｍ）を示し、左側のＹ軸は、ビッカース硬度（単位：ＧＰａ）を示す。ここで、「超硬合金の表面からの距離」とは、超硬合金の表面の法線方向に沿う、超硬合金の表面から内部側への距離（単位：μｍ）と同義である。なお、図２には、実施形態１の超硬合金の表面からの距離と、チタン、タンタル、ニオブおよびコバルトのそれぞれの含有率（質量％）との関係の一例も示されている。この場合、図２のグラフにおいて、Ｘ軸は、超硬合金の表面からの距離（単位：μｍ）を示し、右側のＹ軸は、各元素の含有率（質量％）を示す。
【0062】
実施形態１の超硬合金は、表面Ｓ１から、表面Ｓ１の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１でのビッカース硬度ａが１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下である。図１において、地点Ｐ１は、表面Ｓ１からの超硬合金の内部側への距離が５μｍである仮想面Ｑ１上に位置する。該超硬合金の表面側は比較的硬度が低く、適度な靱性を有するため、該超硬合金を備える工具は、切削初期の欠損が抑制される。
【0063】
図１に示されるように、実施形態１の超硬合金は、表面Ｓ１からの超硬合金の内部側への距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、表面Ｓ１から超硬合金の内部側への距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域Ａ１を含む。第１領域Ａ１は、超硬合金の表面Ｓ１から超硬合金の内部側への距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、表面Ｓ１から超硬合金の内部側への距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域Ａ２を含む。
【0064】
第１領域Ａ１において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は第２領域Ａ２に存在する。該超硬合金では、表面からの距離が１０μｍ以上５０μｍ以内である第２領域内に、これよりも表面側である地点Ｐ１の硬度よりも、１．８ＧＰａ以上高い硬度を示す領域が存在する。よって、該超硬合金を備える切削工具は、切削初期に超硬合金の表面が摩耗除去された場合であっても、第２領域内に存在する表面よりも硬度が高い領域により、優れた耐摩耗性を有することができる。
【0065】
ビッカース硬度ｂを示す位置が、基材の表面からの距離が１０μｍ未満の領域内であると、基材の表面近傍に存在する、比較的硬度が低く、適度な靱性を有する領域が小さくなり、切削初期の欠損の抑制効果が低下する傾向にある。ビッカース硬度ｂを示す位置が、基材の表面からの距離が５０μｍ超の領域内であると、比較的硬度の低い領域が大きくなり、切削工具の耐摩耗性が低下する傾向にある。
【0066】
実施形態１の超硬合金において、ビッカース硬度ａの下限は、過剰な摩耗の発生を抑制する観点から、１２．５ＧＰａ以上であり、１２．６ＧＰａ以上でもよく、１２．９ＧＰａ以上でもよく、１３．０ＧＰａ以上でもよい。ビッカース硬度ａの上限は、耐欠損性向上の観点から、１４．５ＧＰａ以下であり、１４．４ＧＰａ以下でもよく、１４．２ＧＰａ以下でもよく、１４．１ＧＰａ以下でもよく、１４．０ＧＰａ以下でもよい。ビッカース硬度ａは、１２．６ＧＰａ以上１４．４ＧＰａ以下でもよく、１２．９ＧＰａ以上１４．２ＧＰａ以下でもよく、１３．０ＧＰａ以上１４．０ＧＰａ以下でもよい。
【0067】
実施形態１の超硬合金において、ビッカース硬度ｂとビッカース硬度ａとの差ｂ－ａの下限は、超硬合金の表面付近の硬度を高くし、超硬合金の耐摩耗性を向上させる観点から、１．８ＧＰａ以上であり、２．０ＧＰａ以上でもよく、２．１ＧＰａ以上でもよく、２．３ＧＰａ以上でもよく、２．６ＧＰａ以上でもよい。差ｂ－ａの上限は、３．５ＧＰａ以下でもよく、３．４ＧＰａ以下でもよく、３．３ＧＰａ以下でもよく、３．２ＧＰａ以下でもよく、３．１ＧＰａ以下でもよい。差ｂ－ａは、１．８ＧＰａ以上３．５ＧＰａ以下でもよく、２．０ＧＰａ以上３．４ＧＰａ以下でもよく、２．１ＧＰａ以上３．３ＧＰａ以下でもよく、２．３ＧＰａ以上３．２ＧＰａ以下でもよく、２．６ＧＰａ以上３．１ＧＰａ以下でもよい。
【0068】
実施形態１の超硬合金において、ビッカース硬度ｂの下限は、耐摩耗性向上の観点から、１４．０ＧＰａ以上でもよく、１４．３ＧＰａ以上でもよく、１４．５ＧＰａ超でもよく、１４．６ＧＰａ以上でもよく、１４．８ＧＰａ以上でもよい。ビッカース硬度ｂの上限は、耐欠損性向上の観点から、１８．０ＧＰａ以下でもよく、１７．９ＧＰａ以下でもよく、１７．８ＧＰａ以下でもよい。ビッカース硬度ｂは、１４．０ＧＰａ以上１８．０ＧＰａ以下でもよく、１４．３ＧＰａ以上１７．９ＧＰａ以下でもよく、１４．５ＧＰａ超１７．８ＧＰａ以下でもよく、１４．６ＧＰａ以上１７．７ＧＰａ以下でもよく、１４．８ＧＰａ以上１７．６ＧＰａ以下でもよい。
【0069】
実施形態１の超硬合金において、ビッカース硬度ｂと、超硬合金の表面から、表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃとの差ｂ－ｃは０．３ＧＰａ以上１．０ＧＰａ以下であってもよい。
【0070】
実施形態１の超硬合金において、ビッカース硬度ｂとビッカース硬度ｃとの差ｂ－ｃの下限は、０．１ＧＰａ以上でもよく、超硬合金の内部での耐摩耗性と耐欠損性とのバランスの観点からは、０．３ＧＰａ以上でもよく、０．４ＧＰａ以上でもよく、０．５ＧＰａ以上でもよい。差ｂ－ｃの上限は、１．５ＧＰａ以下でもよく、超硬合金の内部での耐摩耗性と耐欠損性とのバランスの観点からは、１．０ＧＰａ以下でもよく、０．９ＧＰａ以下でもよく、０．８ＧＰａ以下でもよい。差ｂ－ｃは、０．３ＧＰａ以上１．０ＧＰａ以下でもよく、０．４ＧＰａ以上０．９ＧＰａ以下でもよく、０．５ＧＰａ以上０．８ＧＰａ以下でもよい。
【0071】
実施形態１の超硬合金において、超硬合金の表面から、表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃと、ビッカース硬度ａとの差ｃ－ａは１．２ＧＰａ以上であってもよい。差ｃ－ａの下限は、０．６ＧＰａ以上でもよく、超硬合金の内部での耐摩耗性と耐欠損性とのバランスの観点からは、１．２ＧＰａ以上でもよく、１．５ＧＰａ以上でもよく、１．６ＧＰａ以上でもよく、１．７ＧＰａ以上でもよい。差ｃ－ａの上限は特に制限されないが、例えば、２．８ＧＰａ以下でもよい。差ｃ－ａは、１．２ＧＰａ以上２．８ＧＰａ以下でもよく、１．５ＧＰａ以上２．６ＧＰａ以下でもよい。
【0072】
実施形態１の超硬合金において、ビッカース硬度ｃの下限は、耐摩耗性向上の観点から、１４．０ＧＰａ以上でもよく、１４．２ＧＰａ以上でもよく、１４．５ＧＰａ超でもよく、１４．６ＧＰａ以上でもよく、１４．８ＧＰａ以上でもよい。ビッカース硬度ｂの上限は、耐欠損性向上の観点から、１８．０ＧＰａ以下でもよく、１７．９ＧＰａ以下でもよく、１７．８ＧＰａ以下でもよい。ビッカース硬度ｂは、１４．０ＧＰａ以上１８．０ＧＰａ以下でもよく、１４．３ＧＰａ以上１７．９ＧＰａ以下でもよく、１４．５ＧＰａ超１７．８ＧＰａ以下でもよく、１４．６ＧＰａ以上１７．７ＧＰａ以下でもよく、１４．８ＧＰａ以上１７．６ＧＰａ以下でもよい。
【0073】
本開示において、超硬合金のビッカース硬度は、マイクロビッカース硬さ試験機（ヒューチュアテック社製「ＦＭ８１０」（商標））を用いて測定される。測定条件は、試験荷重５００ｇ、荷重保持時間１０秒、測定温度１８℃以上２８℃以下である。
【0074】
本開示において、超硬合金のビッカース硬度の測定は、以下の手順で行われる。超硬合金を樹脂に埋め込んだ状態で、ダイヤモンドペーストで研磨し、図３に示されるように、超硬合金の表面Ｓ１とのなす角度θが５．７°である断面Ｓ２を露出させることにより、測定用試料を得る。測定用試料において、断面Ｓ２上に任意の地点Ｂ１を設定した場合、超硬合金の表面Ｓ１と地点Ｂ１との断面Ｓ２に沿う最短距離Ｌ２は、表面Ｓ１と同一面上の仮想面Ｓ１１と地点Ｂ１との表面Ｓ１の法線方向に沿う距離Ｌ１の１０倍となる。この関係に基づき、断面Ｓ２上で超硬合金のビッカース硬度を測定することにより、超硬合金の表面Ｓ１から所定の距離におけるビッカース硬度を得ることができる。
【0075】
ビッカース硬度の測定では、断面Ｓ２に対して垂直な方向に圧子を押し込む。測定位置は、断面Ｓ２に設けられた表面Ｓ２と交差する仮想の直線上に設定される。直線上に以下（ａ）および（ｂ）に記載の地点を設定し、各地点において、ビッカース硬度の測定を行う。
（ａ）仮想面Ｓ１１から表面Ｓ１の法線方向に沿う距離が５μｍである地点。
（ｂ）仮想面Ｓ１１から表面Ｓ１の法線方向に沿う距離が１０μｍ以上２００μｍ以内であって、法線方向に沿って１０μｍ間隔毎の地点。仮想面Ｓ１１からの距離が１０μｍの地点、および、仮想面Ｓ１１からの距離が２００μｍの地点も含む。
（ａ）仮想面Ｓ１１から表面Ｓ１の法線方向に沿う距離が５μｍである地点。
（ｂ）仮想面Ｓ１１から表面Ｓ１の法線方向に沿う距離が１０μｍ以上２００μｍ以内であって、法線方向に沿って１０μｍ間隔毎の地点。仮想面Ｓ１１からの距離が１０μｍの地点、および、仮想面Ｓ１１からの距離が２００μｍの地点も含む。
【0076】
上記の測定を、異なる３本の仮想の直線上のそれぞれで行う。本開示において、仮想面Ｓ１１からの距離Ｌが同一である３箇所での超硬合金のビッカース硬度の測定値の平均が、超硬合金の表面Ｓ１からの距離Ｌの地点におけるビッカース硬度に該当する。
【0077】
出願人が測定する限りでは、上記ビッカース硬度の測定を、同一の試料において測定位置を変更して複数回行っても、測定結果にほとんどばらつきがないことが確認されている。
【0078】
＜チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率＞
実施形態１の超硬合金におけるチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｉ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の質量基準の合計含有率について、図１および図２を用いて説明する。図２は、実施形態１の超硬合金の表面からの距離と、チタン、タンタル、ニオブおよびコバルトのそれぞれの含有率（質量％）との関係の一例を示すグラフである。図２では、超硬合金が、チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムのうち、チタン、タンタルおよびニオブを含み、ジルコニウムを含まない場合が示されている。実施形態１の超硬合金は、チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムのうち、少なくとも１種の元素を含むことができる。
実施形態１の超硬合金におけるチタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｉ）およびジルコニウム（Ｚｒ）の質量基準の合計含有率について、図１および図２を用いて説明する。図２は、実施形態１の超硬合金の表面からの距離と、チタン、タンタル、ニオブおよびコバルトのそれぞれの含有率（質量％）との関係の一例を示すグラフである。図２では、超硬合金が、チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムのうち、チタン、タンタルおよびニオブを含み、ジルコニウムを含まない場合が示されている。実施形態１の超硬合金は、チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムのうち、少なくとも１種の元素を含むことができる。
【0079】
実施形態１の超硬合金において、超硬合金の表面から表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ１に対する、ビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ２の割合Ｃ２／Ｃ１は、１．１以上１．５以下であってもよい。これは、ビッカース硬度の大きい場所では、ビッカース硬度の小さい場所に比べて、チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率が大きいことを示している。チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムは、超硬合金の耐酸化性を向上させることができる。割合Ｃ２／Ｃ１が１．１以上１．５以下の超硬合金では、ビッカース硬度ｂを示す領域は、優れた耐酸化性を有すると推察される。
【0080】
実施形態１において、割合Ｃ２／Ｃ１の下限は、１．０以上でもよく、超硬合金の内部での耐摩耗性と耐欠損性とのバランスの観点からは、１．１以上でもよく、１．２以上でもよい。割合Ｃ２／Ｃ１の上限は、２．０以下でもよく、超硬合金の内部での耐摩耗性と耐欠損性とのバランスの観点からは、１．５以下でもよく、１．４以下でもよい。割合Ｃ２／Ｃ１は、１．１以上１．５以下でもよく、１．２以上１．４以下でもよい。
【0081】
例えば、図２に示される超硬合金では、地点Ｐ４では、Ｔｉの含有率は２．６質量％、Ｔａの含有率は３．３質量％、Ｎｂの含有率は０．７質量％であり、Ｔｉ、ＴａおよびＮｂの合計含有率Ｃ１は６．６質量％である。図２では、地点Ｐ２では、Ｔｉの含有率は２．８質量％、Ｔａの含有率は４．１質量％、Ｎｂの含有率は０．９質量％であり、Ｔｉ、ＴａおよびＮｂの合計含有率Ｃ２は７．８質量％である。図２に示される超硬合金は、Ｃ２／Ｃ１が１．２である。
【0082】
実施形態１において、合計含有率Ｃ１の下限は、２．０質量％以上でもよく、３．０質量％以上でもよく、４．０質量％以上でもよい。合計含有率Ｃ１の上限は、８．０質量％以下でもよく、７．１質量％以下でもよく、６．０質量％以下でもよい。合計含有率Ｃ１は、２．０質量％以上８．０質量％以下でもよく、３．０質量％以上７．１質量％以下でもよく、４．０質量％以上６．０質量％以下でもよい。
【0083】
実施形態１において、合計含有率Ｃ２の下限は、２．０質量％以上でもよく、２．２質量％以上でもよく、２．４質量％以上でもよく、３．６質量％以上でもよく、４．８質量％以上でもよい。合計含有率Ｃ２の上限は、１６．０質量％以下でもよく、１２．０質量％以下でもよく、１１．０質量％以下でもよく、１０．０質量％以下でもよい。合計含有率Ｃ２は、２．０質量％以上１６．０質量％以下でもよく、３．６質量％以上１２．０質量％以下でもよく、４．８質量％以上１１．０質量％以下でもよい。
【0084】
本開示において、地点Ｐ４におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ１、および、地点Ｐ２におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ２は、走査型電子顕微鏡に付属するエネルギー分散型Ｘ線分光装置（ＳＥＭ－ＥＤＸ、オックスフォード・インストゥルメンツ社製の「ＥＭＡＸ－ＡＣＴ」）を用いて、ビッカース硬度の測定時と同一の超硬合金の断面Ｓ２において測定される。ＥＤＸの測定条件は、観察倍率３０００倍、加速電圧１５ｋＶである。合計含有率Ｃ１および合計含有率Ｃ２は、ビッカース硬度の測定時と同一の超硬合金の断面において測定される。
【0085】
合計含有率Ｃ１の測定手順は以下の通りである。超硬合金の断面Ｓ２において、超硬合金の表面から、表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍに対応する位置であり、かつ、互いに重複しない３箇所でチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率の測定を行い、３箇所での該合計含有率の平均を算出する。該平均が、合計含有率Ｃ１に該当する。
【0086】
合計含有率Ｃ２の測定手順は以下の通りである。超硬合金の断面Ｓ２において、ビッカース硬度ｂの測定された地点に形成された圧子による窪み（圧痕）の外縁からの距離が２００μｍ以内の位置の１箇所でチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率の測定を行う。測定は、３つの圧痕のそれぞれの外縁からの距離が２００μｍ以内の位置で行い、３箇所での該合計含有率の平均を算出する。該平均が、合計含有率Ｃ２に該当する。
【0087】
＜コバルト含有率＞
実施形態１の超硬合金におけるコバルト（Ｃｏ）の質量基準の含有率について、図１および図２を用いて説明する。実施形態１の超硬合金において、超硬合金の表面Ｓ１から、表面Ｓ１の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ３に対する、超硬合金の表面Ｓ１におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ４の割合Ｃ４／Ｃ３は、１．１以上２．０以下であってもよい。該超硬合金の表面は、超硬合金の表面からの距離が２００μｍの地点よりも、コバルトの質量基準の含有率が大きい。コバルトの含有率が多いと、靭性が向上する傾向がある。割合Ｃ４／Ｃ３が１．１以上２．０以下を満たす超硬合金は、表面のコバルトの含有率が多いことにより、表面において優れた靭性を有すると推察される。
実施形態１の超硬合金におけるコバルト（Ｃｏ）の質量基準の含有率について、図１および図２を用いて説明する。実施形態１の超硬合金において、超硬合金の表面Ｓ１から、表面Ｓ１の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ３に対する、超硬合金の表面Ｓ１におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ４の割合Ｃ４／Ｃ３は、１．１以上２．０以下であってもよい。該超硬合金の表面は、超硬合金の表面からの距離が２００μｍの地点よりも、コバルトの質量基準の含有率が大きい。コバルトの含有率が多いと、靭性が向上する傾向がある。割合Ｃ４／Ｃ３が１．１以上２．０以下を満たす超硬合金は、表面のコバルトの含有率が多いことにより、表面において優れた靭性を有すると推察される。
【0088】
実施形態１の超硬合金において、割合Ｃ４／Ｃ３の下限は、切削初期の耐欠損性の向上の観点から１．１以上でもよく、１．２以上でもよく、１．３以上でもよい。割合Ｃ４／Ｃ３の上限は、超硬合金の内部での耐摩耗性と耐欠損性とのバランスの観点から、２．０以下でもよく、１．９以下でもよい。割合Ｃ４／Ｃ３は、１．２以上１．９以下でもよく、１．３以上１．８以下でもよい。
【0089】
例えば、図２に示される超硬合金では、地点Ｐ４のＣｏの含有率Ｃ３は６．２質量％であり、表面のＣｏの含有率Ｃ４は９．４質量％であり、Ｃ４／Ｃ３が１．５である。
【0090】
実施形態１において、コバルトの含有率Ｃ３の下限は、３質量％以上でもよく、４質量％以上でもよい。コバルトの含有率Ｃ３の上限は、１５質量％以下でもよく、１４質量％以下でもよい。コバルトの含有率Ｃ３は、３質量％以上１５質量％以下でもよく、４質量％以上１４質量％以下でもよい。
【0091】
実施形態１において、コバルトの含有率Ｃ４の下限は、３．９質量％以上でもよく、４質量％以上でもよく、５質量％以上でもよい。コバルトの含有率Ｃ４の上限は、３０質量％以下でもよく、２０質量％以下でもよい。コバルトの含有率Ｃ４は、４質量％以上３０質量％以下でもよく、５質量％以上２０質量％以下でもよい。
【0092】
＜ジルコニウム含有率＞
実施形態１の超硬合金は、ジルコニウム（Ｚｒ）を含むことができる。ジルコニウムは超硬合金の高温硬度を向上させる作用を有する。超硬合金において、コバルトの質量に対するジルコニウムの質量の百分率は、０％以上６％以下でもよい。これによると、超硬合金の高温硬度が向上するため、工具寿命が向上する。超硬合金において、コバルトの質量に対するジルコニウムの質量の百分率が６％を超えると、ジルコニウムのコバルトへの固溶限界を超え、超硬合金中にジルコニウムが炭化物などの形態で析出し、超硬合金の耐欠損性が悪化する傾向がある。
実施形態１の超硬合金は、ジルコニウム（Ｚｒ）を含むことができる。ジルコニウムは超硬合金の高温硬度を向上させる作用を有する。超硬合金において、コバルトの質量に対するジルコニウムの質量の百分率は、０％以上６％以下でもよい。これによると、超硬合金の高温硬度が向上するため、工具寿命が向上する。超硬合金において、コバルトの質量に対するジルコニウムの質量の百分率が６％を超えると、ジルコニウムのコバルトへの固溶限界を超え、超硬合金中にジルコニウムが炭化物などの形態で析出し、超硬合金の耐欠損性が悪化する傾向がある。
【0093】
超硬合金において、コバルトの質量に対するジルコニウムの質量の百分率の上限は、耐欠損性と高温硬度向上のバランスの観点から、６％以下でもよく、５％以下でもよく、４％以下でもよい。超硬合金において、コバルトの質量に対するジルコニウムの質量の百分率の下限は、高温硬度向上の観点から、１％以上でもよく、２％以上でもよい。超硬合金において、コバルトの質量に対するジルコニウムの質量の百分率は、１％以上５％以下でもよく、２％以上４％以下でもよい。
【0094】
超硬合金のジルコニウム含有率は、ＩＣＰ発光分光分析法により測定される。
【0095】
＜超硬合金の組成＞
実施形態１の超硬合金は、第１相と、第２相と、第３相と、を含む。実施形態１の超硬合金は、第１相と、第２相と、第３相と、からなってもよい。本開示の効果を損なわない限りにおいて、実施形態１の超硬合金は、第１相、第２相および第３相に加えて、その他の相を含むことができる。その他の相としては、例えばクロムの炭化物が挙げられる。本開示の効果を損なわない限りにおいて、実施形態１の超硬合金は、第１相、第２相および第３相に加えて、不純物を含むことができる。不純物は、例えば、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、硫黄（Ｓ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、が挙げられる。超硬合金の不純物の含有率（不純物を構成する元素が２種類以上の場合は、それらの合計濃度。）は、０．１質量％未満でもよい。超硬合金の不純物の含有率は、ＩＣＰ発光分光分析法により測定することができる。
実施形態１の超硬合金は、第１相と、第２相と、第３相と、を含む。実施形態１の超硬合金は、第１相と、第２相と、第３相と、からなってもよい。本開示の効果を損なわない限りにおいて、実施形態１の超硬合金は、第１相、第２相および第３相に加えて、その他の相を含むことができる。その他の相としては、例えばクロムの炭化物が挙げられる。本開示の効果を損なわない限りにおいて、実施形態１の超硬合金は、第１相、第２相および第３相に加えて、不純物を含むことができる。不純物は、例えば、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、硫黄（Ｓ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、が挙げられる。超硬合金の不純物の含有率（不純物を構成する元素が２種類以上の場合は、それらの合計濃度。）は、０．１質量％未満でもよい。超硬合金の不純物の含有率は、ＩＣＰ発光分光分析法により測定することができる。
【0096】
＜超硬合金の製造方法＞
実施形態１の超硬合金は、例えば、原料粉末の準備工程、混合工程、成形工程、焼結工程、冷却工程を前記の順で行うことにより製造することができる。以下、各工程について説明する。
実施形態１の超硬合金は、例えば、原料粉末の準備工程、混合工程、成形工程、焼結工程、冷却工程を前記の順で行うことにより製造することができる。以下、各工程について説明する。
【0097】
≪原料粉末の準備工程≫
原料粉末の準備工程では、超硬合金を構成する材料の全ての原料粉末を準備する。原料粉末として、第１相の原料である炭化タングステン粉末、第２相の原料であるコバルト（Ｃｏ）粉末、第３相の原料である炭化チタン（ＴｉＣ）粉末、窒化チタン（ＴｉＮ）粉末、炭化タンタル（ＴａＣ）粉末、炭化ニオブ（ＮｂＮ）粉末、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）粉末（以下「第３相原料粉末」とも記す。）を準備する。必要に応じて、粒成長抑制剤として、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末を準備することができる。これらの原料粉末は、市販のものを用いることができる。
原料粉末の準備工程では、超硬合金を構成する材料の全ての原料粉末を準備する。原料粉末として、第１相の原料である炭化タングステン粉末、第２相の原料であるコバルト（Ｃｏ）粉末、第３相の原料である炭化チタン（ＴｉＣ）粉末、窒化チタン（ＴｉＮ）粉末、炭化タンタル（ＴａＣ）粉末、炭化ニオブ（ＮｂＮ）粉末、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）粉末（以下「第３相原料粉末」とも記す。）を準備する。必要に応じて、粒成長抑制剤として、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末を準備することができる。これらの原料粉末は、市販のものを用いることができる。
【0098】
炭化タングステン粉末（以下、「ＷＣ粉末」とも記す。）の平均粒径は、１．５μｍ以上６．０μｍ以下とすることができる。コバルト粉末の平均粒径は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下とすることができる。第３相原料粉末の平均粒径は、０．５μｍ以上４．０μｍ以下とすることができる。炭化クロム粉末の平均粒径は、１．０μｍ以上２．０μｍ以下とすることができる。本開示において、これらの粉末の平均粒径は、ＦＳＳＳ（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ－Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ）法により測定される平均粒径を意味する。該平均粒径は、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製の「Ｓｕｂ－Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ モデル９５」（商標）を用いて測定される。
【0099】
≪混合工程≫
混合工程において、準備工程で準備した各原料粉末を混合して混合粉末を得る。混合粉末の各原料粉末の含有率は、超硬合金の第１相、第２相および第３相の各成分の含有率を考慮して、適宜調整される。
混合工程において、準備工程で準備した各原料粉末を混合して混合粉末を得る。混合粉末の各原料粉末の含有率は、超硬合金の第１相、第２相および第３相の各成分の含有率を考慮して、適宜調整される。
【0100】
混合方法は特に制限されず、ボールミルやアトライターなど、従来公知の方法を用いることができる。混合条件も特に制限されず、従来公知の条件を用いることができる。
【0101】
混合工程の後、必要に応じて混合粉末を造粒してもよい。混合粉末を造粒することで、後述する成形工程の際にダイまたは金型へ混合粉末を充填し易い。造粒には、公知の造粒方法が適用でき、例えば、スプレードライヤー等の市販の造粒機を用いることができる。
【0102】
≪成形工程≫
成形工程は、混合工程で得られた混合粉末を所定の形状に成形して、成形体を得る工程である。成形工程における成形方法および成形条件は、一般的な方法および条件を採用すればよく、特に問わない。所定の形状としては、例えば、切削工具形状とすることが挙げられる。
成形工程は、混合工程で得られた混合粉末を所定の形状に成形して、成形体を得る工程である。成形工程における成形方法および成形条件は、一般的な方法および条件を採用すればよく、特に問わない。所定の形状としては、例えば、切削工具形状とすることが挙げられる。
【0103】
≪焼結工程≫
焼結工程において、成形工程で得られた成形体を焼結して、超硬合金を得る。まず、焼結開始から液相出現前の温度（例えば、１３００℃）まで加熱する際は、焼結炉内の真空度を低くした条件下（例えば、アルゴン導入により２ｋＰａＧ以上１０ｋＰａＧ以下）で加熱する。この条件により、原料粉末からの脱窒が抑制された状態で、原料粉末が加熱される。その後、同様の圧力条件を維持したまま、温度を１４５０℃付近（１４００℃以上１４５０℃以下）まで加熱し、１４５０℃付近に到達した時点で、焼結炉内を、短時間（例えば３００秒以内）で真空（圧力０．１ｋＰａＧ）に引く。この操作により、粉末からの脱窒が短時間で急激に進行し、超硬合金の表面側に存在するチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムが、超硬合金の内部側へ移動しにくくなり、超硬合金の表面領域にチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの濃度の高い領域を形成することができる。この状態で２０分以上４０分以下維持して、成形体を焼結させて超硬合金を得る。
焼結工程において、成形工程で得られた成形体を焼結して、超硬合金を得る。まず、焼結開始から液相出現前の温度（例えば、１３００℃）まで加熱する際は、焼結炉内の真空度を低くした条件下（例えば、アルゴン導入により２ｋＰａＧ以上１０ｋＰａＧ以下）で加熱する。この条件により、原料粉末からの脱窒が抑制された状態で、原料粉末が加熱される。その後、同様の圧力条件を維持したまま、温度を１４５０℃付近（１４００℃以上１４５０℃以下）まで加熱し、１４５０℃付近に到達した時点で、焼結炉内を、短時間（例えば３００秒以内）で真空（圧力０．１ｋＰａＧ）に引く。この操作により、粉末からの脱窒が短時間で急激に進行し、超硬合金の表面側に存在するチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムが、超硬合金の内部側へ移動しにくくなり、超硬合金の表面領域にチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの濃度の高い領域を形成することができる。この状態で２０分以上４０分以下維持して、成形体を焼結させて超硬合金を得る。
【0104】
≪冷却工程≫
冷却工程は、焼結完了後の超硬合金を冷却する工程である。１３００℃までの冷却速度は、緩やかな条件（例えば－２℃／分）とする。これにより、超硬合金の表面にコバルトが移動しやすく、超硬合金の表面にコバルト濃度の高い領域を形成することができる。
冷却工程は、焼結完了後の超硬合金を冷却する工程である。１３００℃までの冷却速度は、緩やかな条件（例えば－２℃／分）とする。これにより、超硬合金の表面にコバルトが移動しやすく、超硬合金の表面にコバルト濃度の高い領域を形成することができる。
【0105】
［実施形態２：切削工具］
実施形態２の切削工具は、実施形態１の超硬合金を備える。実施形態２の切削工具は、少なくとも実施形態１の超硬合金からなる刃先を含むことができる。本開示において、刃先とは、切削に関与する部分を意味し、超硬合金において、その刃先稜線と、該刃先稜線から超硬合金側への距離が０．５ｍｍ以内である領域を意味する。
実施形態２の切削工具は、実施形態１の超硬合金を備える。実施形態２の切削工具は、少なくとも実施形態１の超硬合金からなる刃先を含むことができる。本開示において、刃先とは、切削に関与する部分を意味し、超硬合金において、その刃先稜線と、該刃先稜線から超硬合金側への距離が０．５ｍｍ以内である領域を意味する。
【0106】
切削工具としては、例えば、切削バイト、ドリル、エンドミル、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切り工具、リーマまたはタップ等を例示できる。
【0107】
実施形態２の超硬合金は、これらの工具の全体を構成していてもよいし、一部を構成するものであってもよい。ここで「一部を構成する」とは、任意の基材の所定位置に実施形態２の超硬合金をロウ付けして刃先部とする態様等を示している。
【0108】
実施形態２の切削工具は、超硬合金からなる基材の表面の少なくとも一部を被覆する硬質膜を更に備えてもよい。硬質膜としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンド、Ａｌ２Ｏ３またはＴｉＣＮからなる膜を用いることができる。硬質膜は化学気相成長法（ＣＶＤ法）により成膜されたＣＶＤ膜であってもよい。
【実施例】
【0109】
本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。
【0110】
＜超硬合金の作製＞
≪原料粉末の準備工程≫
原料粉末として、表１の「原料」欄に示す組成の粉末を準備した。炭化タングステン（ＷＣ）粉末の平均粒径は３．２μｍであり、コバルト（Ｃｏ）粉末の平均粒径は１．２μｍであり、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末の平均粒径は１．５μｍであり、炭化チタン（ＴｉＣ）粉末の平均粒径は１．５μｍであり、窒化チタン（ＴｉＮ）粉末の平均粒径は２．０μｍであり、炭化タンタル（ＴａＣ）粉末の平均粒径は１．０μｍであり、炭化ニオブ（ＮｂＣ）粉末の平均粒径は１．１μｍであり、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）粉末の平均粒径は１．５μｍである。
≪原料粉末の準備工程≫
原料粉末として、表１の「原料」欄に示す組成の粉末を準備した。炭化タングステン（ＷＣ）粉末の平均粒径は３．２μｍであり、コバルト（Ｃｏ）粉末の平均粒径は１．２μｍであり、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末の平均粒径は１．５μｍであり、炭化チタン（ＴｉＣ）粉末の平均粒径は１．５μｍであり、窒化チタン（ＴｉＮ）粉末の平均粒径は２．０μｍであり、炭化タンタル（ＴａＣ）粉末の平均粒径は１．０μｍであり、炭化ニオブ（ＮｂＣ）粉末の平均粒径は１．１μｍであり、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）粉末の平均粒径は１．５μｍである。
【0111】
≪混合工程≫
各原料粉末を表１の「原料」の「含有率 質量％」欄に示される配合量で混合し、混合粉末を作製した。表１の「原料」欄の「質量％」とは、原料粉末の合計質量に対する、各原料粉末の質量の百分率を示す。混合はアトライターを用いて行った。混合時間は８時間とした。得られた混合粉末をスプレードライ乾燥して造粒粉末とした。
各原料粉末を表１の「原料」の「含有率 質量％」欄に示される配合量で混合し、混合粉末を作製した。表１の「原料」欄の「質量％」とは、原料粉末の合計質量に対する、各原料粉末の質量の百分率を示す。混合はアトライターを用いて行った。混合時間は８時間とした。得られた混合粉末をスプレードライ乾燥して造粒粉末とした。
【0112】
≪成形工程≫
得られた造粒粉末をプレス成形して、チップ形状の成形体を作製した。
得られた造粒粉末をプレス成形して、チップ形状の成形体を作製した。
【0113】
≪焼結工程≫
成形体を焼結炉に入れ、加熱して焼結させた。焼結開始から１３００℃まで加熱する際の焼結炉内の圧力は、表２の「焼結」の「～１３００℃ 圧力」欄に記載の通りである。その後、同様の圧力条件を維持したまま、温度を１４５０℃まで加熱した。
成形体を焼結炉に入れ、加熱して焼結させた。焼結開始から１３００℃まで加熱する際の焼結炉内の圧力は、表２の「焼結」の「～１３００℃ 圧力」欄に記載の通りである。その後、同様の圧力条件を維持したまま、温度を１４５０℃まで加熱した。
【0114】
表２の「焼結」の「真空引き」欄に「有」と記載されている試料では、温度が１４５０℃に到達した時点で、焼結炉内を３００秒以内で真空（圧力０．１ｋＰａＧ）に引いた。この状態で２０分以上４０分以下維持して、成形体を焼結させて超硬合金を得た。
【0115】
表２の「焼結」の「真空引き」欄に「無」と記載されている試料では、温度が１４５０℃に到達した時点で、焼結炉内の圧力を１ｋＰａＧとし、この状態で２０分以上４０分以下維持して、成形体を焼結させて超硬合金を得た。
【0116】
≪冷却工程≫
焼結完了後、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中、徐冷して、超硬合金を得た。各試料での１３００℃までの冷却速度は表２の「冷却」の「速度」欄に記載の通りである。
焼結完了後、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中、徐冷して、超硬合金を得た。各試料での１３００℃までの冷却速度は表２の「冷却」の「速度」欄に記載の通りである。
【0117】
【表1】
【0118】
【表2】
【0119】
＜超硬合金の評価＞
≪超硬合金の組成≫
各試料の超硬合金について、超硬合金の第１相含有率、超硬合金のコバルト含有率Ｃ５、超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃを測定した。ここで、超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、超硬合金全体におけるコバルト含有率を意味し、超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、超硬合金全体におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率を意味する。具体的な測定方法は、実施形態１に記載の通りである。結果を表３の「超硬合金」の「第１相含有率」、「Ｃｏ含有率」の「Ｃ５（全体）」、表４の「Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ合計含有率」の「Ｃ（全体）」欄に示す。「Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ含有率」との記載は、必ずしも、各試料がＴｉ、Ｔａ、ＺｒおよびＮｂの全てを含むことを示すものではない。
≪超硬合金の組成≫
各試料の超硬合金について、超硬合金の第１相含有率、超硬合金のコバルト含有率Ｃ５、超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃを測定した。ここで、超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、超硬合金全体におけるコバルト含有率を意味し、超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、超硬合金全体におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率を意味する。具体的な測定方法は、実施形態１に記載の通りである。結果を表３の「超硬合金」の「第１相含有率」、「Ｃｏ含有率」の「Ｃ５（全体）」、表４の「Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ合計含有率」の「Ｃ（全体）」欄に示す。「Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｎｂ含有率」との記載は、必ずしも、各試料がＴｉ、Ｔａ、ＺｒおよびＮｂの全てを含むことを示すものではない。
【0120】
≪炭化タングステン粒子の平均粒径≫
全ての試料において、炭化タングステン粒子の平均粒径は、０．５μｍ以上２．０μｍ以下であることが確認された。
全ての試料において、炭化タングステン粒子の平均粒径は、０．５μｍ以上２．０μｍ以下であることが確認された。
【0121】
≪第２相の組成≫
全ての試料において、第２相はコバルトからなることが確認された。
全ての試料において、第２相はコバルトからなることが確認された。
【0122】
≪第３相の組成≫
各試料において、第３相に含まれる元素を、ＳＴＥＭ－ＥＤＸにより特定した。具体的な特定方法は、実施形態１に記載の通りである。結果を表３の「第３相」の「組成」欄に示す。全ての試料において、第３相は表３に記載の元素からなること、および、第３相は炭化タングステンを含まないことが確認された。
各試料において、第３相に含まれる元素を、ＳＴＥＭ－ＥＤＸにより特定した。具体的な特定方法は、実施形態１に記載の通りである。結果を表３の「第３相」の「組成」欄に示す。全ての試料において、第３相は表３に記載の元素からなること、および、第３相は炭化タングステンを含まないことが確認された。
【0123】
≪ビッカース硬度≫
各試料の超硬合金について、超硬合金の表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域において、ビッカース硬度を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りである。表面からの距離が５μｍである地点Ｐ１でのビッカース硬度ａを表５の「超硬合金」の「ビッカース硬度」の「ａ（Ｐ１）」欄に示す。超硬合金の表面から、表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃを表５の「超硬合金」の「ビッカース硬度」の「ｃ（Ｐ４）」欄に示す。
各試料の超硬合金について、超硬合金の表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域において、ビッカース硬度を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りである。表面からの距離が５μｍである地点Ｐ１でのビッカース硬度ａを表５の「超硬合金」の「ビッカース硬度」の「ａ（Ｐ１）」欄に示す。超硬合金の表面から、表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるビッカース硬度ｃを表５の「超硬合金」の「ビッカース硬度」の「ｃ（Ｐ４）」欄に示す。
【0124】
全ての試料において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は、超硬合金の表面から超硬合金の内部側への距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、表面から超硬合金の内部側への距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域に存在することが確認された。ビッカース硬度ｂを表５の「超硬合金」の「ビッカース硬度」の「ｂ（Ｐ２）」欄に示す。得られた「ａ」、「ｂ」、「ｃ」に基づき、「ｂ－ａ」、「ｂ－ｃ」、「ｃ－ａ」を算出した。結果を表５に示す。
【0125】
≪チタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率≫
各試料の超硬合金について、超硬合金の表面から、表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ１、および、ビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ２を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りである。結果を表４の「Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｚｒ合計含有率」の「Ｃ１（Ｐ４）」および「Ｃ２（Ｐ２）」欄に示す。得られた「Ｃ１」および「Ｃ２」に基づき、「Ｃ２／Ｃ１」を算出した。結果を表４の「Ｃ２／Ｃ１」欄に示す。
各試料の超硬合金について、超硬合金の表面から、表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ１、および、ビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２におけるチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの質量基準の合計含有率Ｃ２を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りである。結果を表４の「Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｚｒ合計含有率」の「Ｃ１（Ｐ４）」および「Ｃ２（Ｐ２）」欄に示す。得られた「Ｃ１」および「Ｃ２」に基づき、「Ｃ２／Ｃ１」を算出した。結果を表４の「Ｃ２／Ｃ１」欄に示す。
【0126】
≪コバルトの質量基準の含有率≫
各試料の超硬合金について、超硬合金の表面から、表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ３、および、超硬合金の表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１におけるコバルトの質量基準の合計含有率Ｃ４を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りである。結果を表３の「Ｃｏ含有率」の「Ｃ３（Ｐ４）」および「Ｃ４（Ｐ１）」欄に示す。得られた「Ｃ３」および「Ｃ４」に基づき、「Ｃ４／Ｃ３」を算出した。結果を表３の「Ｃ４／Ｃ３」欄に示す。
各試料の超硬合金について、超硬合金の表面から、表面の法線方向に沿う超硬合金の内部側への距離が２００μｍである地点Ｐ４におけるコバルトの質量基準の含有率Ｃ３、および、超硬合金の表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１におけるコバルトの質量基準の合計含有率Ｃ４を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りである。結果を表３の「Ｃｏ含有率」の「Ｃ３（Ｐ４）」および「Ｃ４（Ｐ１）」欄に示す。得られた「Ｃ３」および「Ｃ４」に基づき、「Ｃ４／Ｃ３」を算出した。結果を表３の「Ｃ４／Ｃ３」欄に示す。
【0127】
【表3】
【0128】
【表4】
【0129】
【表5】
【0130】
＜切削試験１＞
各試料の切削工具（工具型番：ＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ－ＧＵ（住友電工ハードメタル社製））を用いて以下の条件で旋削加工を行い、１５分間切削後の切削工具の逃げ面側の平均摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）を測定した。平均摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）が小さいほど、耐摩耗性が優れており、工具寿命が長いことを示す。切削試験１では、平均摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）が０．４０ｍｍ以下の場合、耐摩耗性が優れており、工具寿命が長いと判断される。結果を表６の「切削試験１」欄に示す。
各試料の切削工具（工具型番：ＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ－ＧＵ（住友電工ハードメタル社製））を用いて以下の条件で旋削加工を行い、１５分間切削後の切削工具の逃げ面側の平均摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）を測定した。平均摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）が小さいほど、耐摩耗性が優れており、工具寿命が長いことを示す。切削試験１では、平均摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）が０．４０ｍｍ以下の場合、耐摩耗性が優れており、工具寿命が長いと判断される。結果を表６の「切削試験１」欄に示す。
【0131】
≪切削条件≫
被削材：Ｓ４５Ｃ
加工：丸棒外径旋削
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：２．０ｍｍ
切削液：水溶性切削油
上記の切削条件は、高速加工に該当する。
被削材：Ｓ４５Ｃ
加工：丸棒外径旋削
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：２．０ｍｍ
切削液：水溶性切削油
上記の切削条件は、高速加工に該当する。
【0132】
＜切削試験２＞
各試料の切削工具（工具型番：ＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ－ＧＵ（住友電工ハードメタル社製））を２０個準備し、これらを用いて以下の条件で旋削加工を行い、２０秒間切削時の破損率（％）を測定した。破損率が小さいほど、耐欠損性が優れており、工具寿命が長いことを示す。切削試験２では、破損率が２５％以下の場合、工具寿命が長いと判断される。結果を表６の「切削試験２」欄に示す。
各試料の切削工具（工具型番：ＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ－ＧＵ（住友電工ハードメタル社製））を２０個準備し、これらを用いて以下の条件で旋削加工を行い、２０秒間切削時の破損率（％）を測定した。破損率が小さいほど、耐欠損性が優れており、工具寿命が長いことを示す。切削試験２では、破損率が２５％以下の場合、工具寿命が長いと判断される。結果を表６の「切削試験２」欄に示す。
【0133】
≪切削条件≫
被削材：ＳＣＭ４４０（溝付き丸棒）
加工：溝付き丸棒外径断続旋削
切削速度：１２０ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：２．０ｍｍ
切削液：なし
被削材：ＳＣＭ４４０（溝付き丸棒）
加工：溝付き丸棒外径断続旋削
切削速度：１２０ｍ／ｍｉｎ
送り量：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：２．０ｍｍ
切削液：なし
【0134】
本実施例において、切削試験１において、平均摩耗量Ｖｂが０．４０ｍｍ以下であり、かつ、切削試験２において、破損率が２５％以下の場合、工具寿命が長いと判断される。
【0135】
【表6】
【0136】
＜考察＞
試料１～試料１７の超硬合金および切削工具は実施例に該当する。試料１０１～試料１１３の超硬合金および切削工具は比較例に該当する。試料１～試料１７は、優れた耐摩耗性および耐欠損性を有し、切削試験１および切削試験２のいずれにおいても、長い工具寿命を示した。試料１０１、試料１０４および試料１０７は、耐摩耗性が不十分であり、切削試験１において、工具寿命が不十分であった。試料１０２、試料１０３、試料１０５、試料１０６、試料１０８～試料１１３は、耐欠損性が不十分であり、切削試験２において、工具寿命が不十分であった。
試料１～試料１７の超硬合金および切削工具は実施例に該当する。試料１０１～試料１１３の超硬合金および切削工具は比較例に該当する。試料１～試料１７は、優れた耐摩耗性および耐欠損性を有し、切削試験１および切削試験２のいずれにおいても、長い工具寿命を示した。試料１０１、試料１０４および試料１０７は、耐摩耗性が不十分であり、切削試験１において、工具寿命が不十分であった。試料１０２、試料１０３、試料１０５、試料１０６、試料１０８～試料１１３は、耐欠損性が不十分であり、切削試験２において、工具寿命が不十分であった。
【0137】
以上のように本開示の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形することも当初から予定している。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0138】
Ａ１ 第１領域、Ａ２ 第２領域、Ｓ１ 超硬合金の表面、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４ 仮想面。
【要約】
第１相と、第２相と、第３相と、を含む超硬合金であって、前記第１相は、複数の炭化タングステン粒子からなり、前記超硬合金の前記第１相の含有率は、６５体積％以上８５体積％以下であり、前記第２相は、コバルトからなり、前記超硬合金のコバルト含有率Ｃ５は、３質量％以上１５質量％以下であり、前記第３相は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウムおよびタングステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素および窒素の少なくともいずれかと、からなり、前記第３相は、炭化タングステンを含まず、前記超硬合金のチタン、タンタル、ニオブおよびジルコニウムの合計含有率Ｃは、２質量％以上８質量％以下であり、前記超硬合金のビッカース硬度ａは、１２．５ＧＰａ以上１４．５ＧＰａ以下であり、前記ビッカース硬度ａは、前記超硬合金において、前記超硬合金の表面から、前記表面の法線方向に沿う距離が５μｍである地点Ｐ１で測定され、前記超硬合金は、前記表面からの距離が５μｍである仮想面Ｑ１と、前記表面からの距離が２００μｍである仮想面Ｑ４とに挟まれる第１領域を含み、前記第１領域は、前記表面からの距離が１０μｍである仮想面Ｑ２と、前記表面からの距離が５０μｍである仮想面Ｑ３と、に挟まれる第２領域を有し、前記第１領域において、ビッカース硬度の最大値であるビッカース硬度ｂを示す地点Ｐ２は前記第２領域に存在し、前記ビッカース硬度ｂと、前記ビッカース硬度ａとの差ｂ－ａは１．８ＧＰａ以上である、超硬合金である。
【図1】
【図2】
【図3】