刀具材料及性能介绍.ppt

2.5 刀具材料 2.5.1 刀具材料的基本要求 刀具材料需满足一些基本要求 ： （1）高硬度和耐磨性 刀具是从工件上去除材料，所以刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。 刀具材料最低硬度应在60HRC以上。 对于碳素工具钢材料，在室温条件下硬度应在62HRC以上；高速钢硬度为63HRC～70HRC；硬质合金刀具硬度为89HRC～93HRC。 A、刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。 一般刀具硬度越高，耐磨性越好。 刀具金相组织中硬质点（如碳化物、氮化物等）越多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具耐磨性越好。 （2）高强度与强韧性 刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力。 如车削45钢，在背吃刀量ap＝4㎜，进给量f ＝0.5㎜/r的条件下，刀片所承受的切削力达到4000N，可见，刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性。 一般刀具材料的韧性用冲击韧度aK表示，反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。 （3）优良导热性和耐热性 A、刀具导热性好，表示切削产生的热量容易传导出去，降低了刀具切削部分温度，减少刀具磨损。 刀具材料导热性好，其抗耐热冲击和抗热裂纹性能也强。 B、刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志，通常用高温下保持高硬度的性能来衡量，也称热硬性。 刀具材料高温硬度越高，则耐热性越好，在高温抗塑性变形能力、抗磨损能力越强。 （4）良好的工艺性与经济性 刀具不但要有良好的切削性能，本身还应该易于制造，这要求刀具材料有较好的工艺性，如锻造、热处理、焊接、磨削、高温塑性变形等功能。 经济性也是刀具材料的重要指标之一，选择刀具时，要考虑经济效果，以降低生产成本。 2.5.2 普通刀具材料 2.5.2 普通刀具材料 1．高速钢 （1）概念： 高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元素较多的工具钢 （2）性质： ①、高速钢具有良好的热稳定性 ②、高速钢具有较高强度和韧性 ③、高速钢具有一定的硬度(63～70HRC)和耐磨性 （3）高速钢的分类 ①、普通高速钢 A、钨系高速钢（简称 W18） 优点：钢磨削性能和综合性能好，通用性强。 缺点：碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够强，热塑性差，不宜制造成大截面刀具。 B、钨钼钢（将一部分钨用钼代替所制成的钢 ） 优点：减小了碳化物数量及分布的不均匀性 。 缺点：高温切削性能和W18相比稍差。 ②、高性能高速钢 优点：具有较强的耐热性，刀具耐用度是普通高速钢的1.5～3倍 。 缺点：强度与韧性较普通高速钢低，高钒高速钢磨削加工性差。 适合加工的零件：奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料。 ③、粉末冶金高速钢 优点：无碳化物偏析，提高钢的强度、韧性和硬度，硬度值达69～70HRC； 保证材料各向同性，减小热处理内应力和变形； 磨削加工性好，磨削效率比熔炼高速钢提高2～3倍； 耐磨性好。 适于制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具（如滚刀和插齿刀），精密刀具和磨加工量大的复杂刀具。 2．硬质合金 （1）硬质合金组成 硬质合金是由难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金方法制成。 （2）硬质合金的性能特点 硬质合金优点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高，热熔性好 ,热硬性好，切削速度高。 硬质合金缺点：脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的1/3～1/2，冲击韧性只有高速钢的1/4～1/35。 硬质合金力学性能：主要由组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘化剂的含量决定。 （2）普通硬质合金的种类、牌号及适用范围 按其化学成分的不同可分为 ： ①、钨钴类（WC+Co）（合金代号为YG，对应于国标K类 ） 合金钴含量越高，韧性越好，适于粗加工； 钴含量低，适于精加工。 ②、钨钛钴类 钨钛钴类（WC+TiC+Co）（合金代号为YT，对应于国标P类 ） 此类合金有较高的硬度和耐热性，主要用于加工切屑成呈状的钢件等塑性材料。 合金中TiC含量高，则耐磨性和耐热性提高，但强度降低 → 粗加工一般选择TiC含量少的牌号，精加工选择TiC含量多的牌号。 ③、钨钛钽（铌）钴类 钨钛钽（铌）钴类（WC+TiC+TaC（Nb）+Co）（合金代号为YW，对应于国标M类） 适用于加工冷硬铸铁、有色金属及合金半精加工，也能用于高锰钢、淬火钢、合金钢及耐热合金钢的半精加工和精加工。 ④、碳化钛基类（WC+TiC+Ni+Mo）合金代号YN，对应于国标P01类。 用于精加工和半精加工，对于大长零件且加工精度较高的零件尤其适合，但不适于有冲击载荷的粗加工和低速切削。 （3）超细晶粒硬质合金 超细晶粒硬质合金多用于YG类合金，它的硬度和耐磨性得到较大提高，抗弯强度和冲击韧度也得到提高，已接近高速钢。 适合做小尺寸铣刀、钻头等，并可