刀具材料的性能及分類(lèi)

關(guān)于刀具材料的性能及分類(lèi)1.3.2普通刀具材料1.3.2普通刀具材料1．高速鋼（1）概念：高速鋼是一種含有鎢、鉬、鉻、釩等合金元素較多的工具鋼（2）性質(zhì)：①、高速鋼具有良好的熱穩(wěn)定性②、高速鋼具有較高強(qiáng)度和韌性③、高速鋼具有一定的硬度(63～70HRC)和耐磨性第2頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）高速鋼的分類(lèi)

①、普通高速鋼

A、鎢系高速鋼

優(yōu)點(diǎn)：鋼磨削性能和綜合性能好，通用性強(qiáng)。缺點(diǎn)：碳化物分布常不均勻，強(qiáng)度與韌性不夠強(qiáng)，熱塑性差，不宜制造成大截面刀具。

B、鎢鉬鋼優(yōu)點(diǎn)：減小了碳化物數(shù)量及分布的不均勻缺點(diǎn)：高溫切削性能和W18相比稍差。

第3頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天②、高性能高速鋼優(yōu)點(diǎn)：具有較強(qiáng)的耐熱性缺點(diǎn)：強(qiáng)度與韌性較普通高速鋼低，高釩高速鋼磨削加工性差。

③、粉末冶金高速鋼優(yōu)點(diǎn)：無(wú)碳化物偏析，提高鋼的強(qiáng)度、韌性和硬度，硬度值達(dá)69～70HRC；保證材料各向同性，減小熱處理內(nèi)應(yīng)力和變形；磨削加工性好，磨削效率比熔煉高速鋼提高2～3倍；耐磨性好。第4頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天2．硬質(zhì)合金（1）概念：硬質(zhì)合金是由難熔金屬碳化物和金屬粘結(jié)劑經(jīng)粉末冶金方法制成。（2）硬質(zhì)合金的性能特點(diǎn)硬質(zhì)合金優(yōu)點(diǎn)：硬質(zhì)合金中高熔點(diǎn)、高硬度碳化物含量高，熱熔性好,熱硬性好，切削速度高。硬質(zhì)合金缺點(diǎn)：脆性大，抗彎強(qiáng)度和抗沖擊韌性不強(qiáng)?？箯潖?qiáng)度只有高速鋼的1/3～1/2，沖擊韌性只有高速鋼的1/4～1/35。硬質(zhì)合金力學(xué)性能主要由組成硬質(zhì)合金碳化物的種類(lèi)、數(shù)量、粉末顆粒的粗細(xì)和粘化劑的含量決定。

第5頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）普通硬質(zhì)合金的種類(lèi)、牌號(hào)及適用范圍按其化學(xué)成分的不同可分為：①、鎢鈷類(lèi)（WC+Co）合金鈷含量越高，韌性越好，適于粗加工，鈷含量低，適于精加工。②、鎢鈦鈷類(lèi)（WC+TiC+Co）類(lèi)合金有較高的硬度和耐熱性，主要用于加工切屑成呈狀的鋼件等塑性材料。③、鎢鈦鉭（鈮）鈷類(lèi)（WC+TiC+TaC（Nb）+Co）不但適用于加工冷硬鑄鐵、有色金屬及合金半精加工，也能用于高錳鋼、淬火鋼、合金鋼及耐熱合金鋼的半精加工和精加工。第6頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天④、碳化鈦基類(lèi)（WC+TiC+Ni+Mo）用于精加工和半精加工，對(duì)于大長(zhǎng)零件且加工精度較高的零件尤其適合，但不適于有沖擊載荷的粗加工和低速切削。（3）超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金

超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金多用于YG類(lèi)合金，它的硬度和耐磨性得到較大提高，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度也得到提高，已接近高速鋼。適合做小尺寸銑刀、鉆頭等，并可用于加工高硬度難加工材料。第7頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.3.3特殊刀具材料1．陶瓷刀具（1）材料組成：主要由硬度和熔點(diǎn)都很高的Al2O3、Si3N4等氧化物、氮化物組成，另外還有少量的金屬碳化物、氧化物等添加劑，通過(guò)粉末冶金工藝方法制粉，再壓制燒結(jié)而成。（2）常用種類(lèi)：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷（3）優(yōu)點(diǎn)：有很高的硬度和耐磨性，刀具壽命比硬質(zhì)合金高；具有很好的熱硬性，摩擦系數(shù)低，切削力比硬質(zhì)合金小，用該類(lèi)刀具加工時(shí)能提高表面光潔度。（4）缺點(diǎn)：強(qiáng)度和韌性差，熱導(dǎo)率低。陶瓷最大缺點(diǎn)是脆性大，抗沖擊性能很差。（5）適用范圍：高速精細(xì)加工硬材料。第8頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天2．金剛石刀具（1）分類(lèi)：天然金剛石刀具；人造聚晶金剛石刀具；復(fù)合聚晶金剛石刀具。（2）優(yōu)點(diǎn)：極高的硬度和耐磨性，人造金剛石硬度達(dá)10000HV，耐磨性是硬質(zhì)合金的60～80倍；切削刃鋒利，能實(shí)現(xiàn)超精密微量加工和鏡面加工；很高的導(dǎo)熱性。（3）缺點(diǎn)：耐熱性差，強(qiáng)度低，脆性大，對(duì)振動(dòng)很敏感。（4）適用范圍：用于高速條件下精細(xì)加工有色金屬及其合金和非金屬材料。第9頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天3．立方氮化硼刀具（1）概念：立方氮化硼（簡(jiǎn)稱(chēng)CBN）是由六方氮化硼為原料在高溫高壓下合成。（2）優(yōu)點(diǎn)：硬度高，硬度僅次于金剛石，熱穩(wěn)定性好，較高的導(dǎo)熱性和較小的摩擦系數(shù)。（3）缺點(diǎn)：強(qiáng)度和韌性較差，抗彎強(qiáng)度僅為陶瓷刀具的1/5～1/2。（4）適用范圍：適用于加工高硬度淬火鋼、冷硬鑄鐵和高溫合金材料。它不宜加工塑性大的鋼件和鎳基合金，也不適合加工鋁合金和銅合金，通常采用負(fù)前角的高速切削。第10頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.3.4涂層刀具（1）概念：涂層刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上或高速鋼刀具基體上，涂覆一層耐磨性較高的難熔金屬化合物而制成。（2）常用的涂層材料有：TiC、TiN、Al2O3等（3）涂層形式：可以采用單涂層和復(fù)合涂層（4）優(yōu)點(diǎn)：涂層刀具具有高的抗氧化性能和抗粘結(jié)性能，因此具有較高的耐磨性（5）適用范圍：主要用于車(chē)削、銑削等加工，由于成本較高，還不能完全取代未涂層刀具的使用。不適合受力大和沖擊大的粗加工，高硬材料的加工以及進(jìn)給量很小的精密切削。第11頁(yè),共14頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.常用刀具材料種類(lèi)常用牌號(hào)主要性能主要應(yīng)用碳素工具鋼含碳量較高的優(yōu)質(zhì)碳鋼T8A、T10A、T12A淬火后硬度高（達(dá)63～65HRC）、價(jià)廉，但耐熱性差（200℃以下）制造小型、手動(dòng)和低速切削工具，如手用鋸條和銼刀等合金工具鋼碳素工具鋼中加入少量Cr、Si、W、Mn等元素9SiCr、CrWMn、CrW5、GCr15淬透性、耐熱性（220～250℃）有所提高，熱處理變形小，制造手用鉸刀、圓板牙、絲錐、刮刀等高速鋼含Cr、W、V等元素較多的合金工具鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2它的耐熱性大大提高（540～650℃），從而耐磨性也有所提高，強(qiáng)度、韌度和工藝性都較好廣泛用于制造較為復(fù)雜的各種刀具，如麻花鉆、銑刀、拉刀和齒輪刀具等，也可用以制作車(chē)刀、刨刀等簡(jiǎn)單刀具。硬質(zhì)合金鎢鈷類(lèi)【由WC和Co組成】以高硬度、高熔點(diǎn)的金屬炭化物（WC、TiC等）作基體，以Co等為粘結(jié)劑的粉末冶金制品YG3、YG6、YG8(數(shù)字表示含鈷量的百分?jǐn)?shù))【相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的K類(lèi)】其相對(duì)塑韌性好，但切削塑性材料時(shí)耐磨性差，Co含量少的，相對(duì)較脆、較耐磨適用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料鎢鈷鈦類(lèi)【由WC、TiC和Co組成】YT5、YT15、YT30(數(shù)字表示TiC含量的百分?jǐn)?shù))【相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的P類(lèi)】其耐熱性，耐磨性均優(yōu)于YG類(lèi)，但韌性較差。TiC含量愈多，則耐熱性、耐磨性愈高，韌性愈小。適用加工一般鋼件鎢鈦鉭（鈮）鈷類(lèi)【由WC、TiC、TaC（NbC）和Co組成】YW1、YW2【相當(dāng)于ISO標(biāo)準(zhǔn)的M類(lèi)】兼有YG、YT類(lèi)的大部分優(yōu)良性能，被稱(chēng)為通用合金，但價(jià)高既可加工鑄鐵也可加工鋼，適合耐熱鋼、高錳鋼和不繡鋼的加工陶瓷材料，它通常制成刀片陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐熱性高，許用的切削速度較高，且價(jià)廉，它的主要缺點(diǎn)是性脆，怕沖擊，