刀具材料課件

1、金屬切削原理與刀具金屬切削原理與刀具 第一章第一章 刀具材料刀具材料2005-4-222內(nèi)內(nèi) 容容 安安 排排常用刀具材料其他刀具材料刀具材料刀具材料刀具材料應(yīng)具備的性能概述 2005-4-223一、一、概概 述述 n刀具材料是指刀具上刀具材料是指刀具上 參與切削部分的材料。參與切削部分的材料。 刀具的切削部分不但刀具的切削部分不但 要求具有一定的幾何要求具有一定的幾何 形狀，還要求有相應(yīng)形狀，還要求有相應(yīng) 的刀具材料。的刀具材料。目前廣泛應(yīng)用的刀具材料有目前廣泛應(yīng)用的刀具材料有高速鋼高速鋼和和硬質(zhì)硬質(zhì) 合金合金。2005-4-224（一）高的硬度和良好的耐磨性（一）高的硬度和良好的耐磨性（二

2、）高的強度和韌性（二）高的強度和韌性（三）高的耐熱性（三）高的耐熱性（四）良好的工藝性（四）良好的工藝性 總之，刀具應(yīng)具備的性能主要就這四個方面，當然還有經(jīng)濟性、切削性能的可預(yù)測性等要求。 二、刀具材料應(yīng)具備的性能二、刀具材料應(yīng)具備的性能2005-4-225 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具鋼、合金目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金及陶瓷等。工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金及陶瓷等。 一）碳素工具鋼一）碳素工具鋼 碳素工具鋼是一種含碳素工具鋼是一種含C C量較高的優(yōu)質(zhì)鋼（含量較高的優(yōu)質(zhì)鋼（含C C一般為一般為0.650

3、.651.35%1.35%）。）。 1 1、常用牌號、常用牌號有有 T7AT7A、T8AT8AT13AT13A等等 2 2、主要性能、主要性能 淬火后硬度較高，可達淬火后硬度較高，可達HRC61HRC616565；紅硬性為；紅硬性為200200250250，價格低廉，不耐高溫，切削速度因此而不能，價格低廉，不耐高溫，切削速度因此而不能提高，允許切削速度提高，允許切削速度V VC C10m/min,10m/min,只能制作低速手用刀具，只能制作低速手用刀具，如板牙、鋸條、銼等。如板牙、鋸條、銼等。 2005-4-2262005-4-227二）合金工具鋼二）合金工具鋼 在碳素工具鋼中加入一定量的鉻

4、（在碳素工具鋼中加入一定量的鉻（CrCr）、鎢（）、鎢（WW）、）、錳（錳（MnMn）等合金元素，能夠提高材料的耐熱性、耐磨）等合金元素，能夠提高材料的耐熱性、耐磨性和韌性，同時還可以減少熱處理時的變形。性和韌性，同時還可以減少熱處理時的變形。 1 1、主要牌號、主要牌號有有 9SiCr CrWMn9SiCr CrWMn 2 2、主要性能、主要性能 淬火后的硬度可達淬火后的硬度可達HRC61HRC616565，紅硬性，紅硬性為為300300400400，允許切削速度，允許切削速度VcVc=10=1015m/min,15m/min,制作制作低速、形狀比較復(fù)雜、要求淬火后變形小的刀具。如低速、形狀

5、比較復(fù)雜、要求淬火后變形小的刀具。如板牙、拉刀、手用鉸刀（孔的精加工）等。板牙、拉刀、手用鉸刀（孔的精加工）等。三、常用刀具材料三、常用刀具材料2005-4-228 三）高速鋼三）高速鋼高速鋼是一種高合金工具鋼，鋼中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。 ( (一一) )高速鋼的性能高速鋼的性能 三、常用刀具材料三、常用刀具材料2005-4-229（二）高速鋼的分類（二）高速鋼的分類三、常用刀具材料三、常用刀具材料2005-4-2210四）硬質(zhì)合金四）硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金 = 硬質(zhì)相（TiC或WC）+ + 粘結(jié)相（Co、Ni、Mo等，其中Co比較常用）n（一）主要性能（一）主要性能三、常用刀具材料三

6、、常用刀具材料2005-4-2211鎢鈷類硬質(zhì)合金（YG） 鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金（YT） 添加稀有金屬硬質(zhì)合金（YA、YW）碳化鈦基硬質(zhì)合金（YN）硬質(zhì)合金 （二）分類（二）分類n1 1、鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金、鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金YGYG： WC + Con常用牌號：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%）n應(yīng)用：n n主要用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料，不適合加工鋼料，因為在640時發(fā)生嚴重 粘結(jié)，使刀具磨損，耐用度下降。YG3（精加工） YG6（半精加工） YG8（粗加工）Co的含量 韌性 強度 HRC 耐磨性Co的含量 韌性 強度 HRC 耐磨性 脆性三、常用刀具材料三、常

7、用刀具材料2005-4-2212n2、鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金（YT）：硬質(zhì)相（WC+TiC）+粘結(jié)相（Co）n常用牌號：YT5、YT14、YT15、YT30（數(shù)字表示TiC的百分含量）n應(yīng)用：n n主要用于加工鋼材及有色金屬，一般不用與加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti與Ti的親合力較大，使刀具磨損較快。YT5（粗加工） YT14、YT15（半精加工） YT30（精加工） TiC含量 硬度 耐磨性 脆性 韌性 TiC含量 硬度 耐磨性 脆性 韌性 三、常用刀具材料三、常用刀具材料2005-4-22133 3、添加稀有金屬硬質(zhì)合金、添加稀有金屬硬質(zhì)合金 鎢鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金（鎢鉭（鈮）鈷

8、類硬質(zhì)合金（YAYA）和鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金）和鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金（YWYW），是在鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金（），是在鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金（YTYT）中加入）中加入TaC(NbCTaC(NbC), ),可提高其抗彎可提高其抗彎強度、疲勞強度和沖擊韌性，提高和金的高溫硬度和高溫強度，提高抗強度、疲勞強度和沖擊韌性，提高和金的高溫硬度和高溫強度，提高抗氧化能力和耐磨性。這類合金可以用于加工鑄鐵及有色金屬，也可用于氧化能力和耐磨性。這類合金可以用于加工鑄鐵及有色金屬，也可用于加工鋼材，因此常成為通用硬質(zhì)合金，他們主要用于加工難加工材料。加工鋼材，因此常成為通用硬質(zhì)合金，他們主要用于加工難加工材料。4

9、4、碳化鈦基硬質(zhì)合金（、碳化鈦基硬質(zhì)合金（YNYN） 這種合金有很高的耐磨性，有較高的耐熱性和抗氧化能力，化學(xué)穩(wěn)這種合金有很高的耐磨性，有較高的耐熱性和抗氧化能力，化學(xué)穩(wěn)定性好，與工件材料的親合力小，抗粘結(jié)能力較強。主要用于鋼材、鑄定性好，與工件材料的親合力小，抗粘結(jié)能力較強。主要用于鋼材、鑄鐵的精加工、半精加工和粗加工。鐵的精加工、半精加工和粗加工。三、常用刀具材料三、常用刀具材料2005-4-2214 （三）涂層硬質(zhì)合金的選用（三）涂層硬質(zhì)合金的選用涂層硬質(zhì)合金是采用韌性較好的基體（如硬質(zhì)合金刀片涂層硬質(zhì)合金是采用韌性較好的基體（如硬質(zhì)合金刀片或高速鋼等），通過化學(xué)氣相沉積和真空濺射等方法

10、，對或高速鋼等），通過化學(xué)氣相沉積和真空濺射等方法，對硬質(zhì)合金表面涂層厚度為硬質(zhì)合金表面涂層厚度為5 512m12m的涂層材料以提高刀具的涂層材料以提高刀具的抗磨損能力。的抗磨損能力。涂層材料為涂層材料為TiCTiC、TiNTiN、AlAl2 2O O3 3等。適合于各種鋼材、鑄等。適合于各種鋼材、鑄鐵的半精加工和精加工，也適合于負荷較小的精加工。鐵的半精加工和精加工，也適合于負荷較小的精加工。三、常用刀具材料三、常用刀具材料2005-4-2215 （一）陶瓷材料（一）陶瓷材料 陶瓷材料主要是以氧化鋁（陶瓷材料主要是以氧化鋁（AlAl2 2O O3 3）或氮化硅（）或氮化硅（Si Si3 3N

11、 N4 4）等為主要成分，經(jīng)壓制成型后燒結(jié)而成的刀具材料。）等為主要成分，經(jīng)壓制成型后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷的硬度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐氧化，所以被廣泛用陶瓷的硬度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。陶瓷刀具和傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具相比于高速切削加工中。陶瓷刀具和傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具相比，具有以下優(yōu)點：，具有以下優(yōu)點：四、其他刀具材料四、其他刀具材料2005-4-2216（二）立方氮化硼（二）立方氮化硼 它是一種人工合成的新型刀具材料。它是它是一種人工合成的新型刀具材料。它是立方氮化硼在高溫、其硬度很高，可達立方氮化硼在高溫、其硬度很高，可達800080009000HV,9000HV

12、,僅次于金剛石，并具有很好的熱穩(wěn)定僅次于金剛石，并具有很好的熱穩(wěn)定性，可承受性，可承受10001000以上的切削溫度，它的最大以上的切削溫度，它的最大的優(yōu)點是在高溫的優(yōu)點是在高溫1200120013001300時也不會與鐵時也不會與鐵族金屬起反應(yīng)。因此既能勝任淬火鋼、冷硬鑄族金屬起反應(yīng)。因此既能勝任淬火鋼、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削。2005-4-2217（三）金剛石（三）金剛石 分為人造和天然兩種，是目前已知最硬的分為人造和天然兩種，是目前已知最硬的，硬度約為，硬度約為HV10000,HV10000,故其耐磨性好，不足之處故其耐磨性好，不足之處是抗彎強度和韌性差，對鐵的親和作用大，故是抗彎強度和韌性差，對鐵的親和作用大，故金剛石刀具