刀具材料75597.docVIP

译文 刀具材料 为了在切削过程中有适当的功能，切削刀具必须有一定的机械性能，这些性能包括高的硬度，且在切削过程中产生高温时仍能保持其硬度，同时也要有好的韧性、抗蠕变及抗磨损，能承受大的支承压力。事实上，切削刀具的材料不同其机械性能也不同。因此，切削刀具材料应能适应不同的切削条件，如工件材料、切削速度（生产率）、所使用的冷却剂等等。下面所列的是常用的切削刀具材料。 碳素工具钢 碳素工具钢含碳量为0.1~1.4%，不含合金元素，通过热处理可提高其硬度。碳素钢在温度600°F（300°C）以上时由于回火作用而丧失其硬度，因此，碳素工具钢只适合于制造手工工具或软金属材料的低速切削用刀具。 低合金工具钢 低合金工具钢的含碳量与碳素工具钢相似。然而，顾名思义，它含有一定的合金元素，低合金工具钢刀具也须进行热处理，并仅用于低速切削。切削温度也不能超过600°F（300°C）以避免退火现象。 高速钢 高速钢（HSS）是含有一定比例合金元素的合金钢，如钨（18%），铬（4%）、钼、钒和钴。高速钢通过加热（分两个阶段），在空气中冷却，然后进行回火。由高速钢制成的刀具在温度高达1100°F（600°C）时仍能保持其硬度，这类刀具用于切削速度相对较高的场合。除了高生产率切削加工用刀具外，单刃刀具、麻花钻及铣刀也通常由高速钢制造。 铸造硬合金 铸造硬合金既可能是黑色金属，也可能是有色金属，其含碳量约为3%，它与金属反应形成非常硬的碳化物。这些碳化物即使在温度1650°F（900°C）时仍保持其硬度。因为这种材料不可进行切削加工，所以，在陶瓷模中铸成刀片，然后通过铜焊或机械方法将其固定在刀杆上。 烧结硬质合金刀片 烧结硬质合金是为克服铸造硬合金的缺陷（即脆性）而发展起来的。当初，其成分约82%是非常硬的碳化钨颗粒及18%的作为粘结剂的钴。烧结碳化硬质合金总是由粉末冶金技术（如压制和烧结）模压成型。从强度方面考虑，要将整把刀具由硬质合金来制造是不可能的，而只能制造成硬质合金刀片，然后将刀片用铜焊或机械方法固定在钢制刀杆上，而刀片具有所需的切削角度。 烧结硬质合金也称为“Widia”，这个词来自德语“WieDiamant”意为“象金刚石”。这是因为它具有极高的硬度，可达HRC90，且在高达1850°F（1000°C）的温度下仍能保持这一硬度。最近所研制的硬质合金是将碳化钨，碳化钛和碳化钼混合，而用钴或镍合金作为粘结剂。其结果是摩擦系数小，抗磨损性能好。事实上，不论是切削速度高还是进给量大的切削加工，都推荐采用硬质合金刀片刀具，且常用于大批量生产。近来，硬质合金刀比采用氮化物或氧化物涂层以增加其耐磨性及寿命。 陶瓷刀片 陶瓷刀片基本上是由很细的氧化铝粉末（AL2O3），通过压制和烧结而成。陶瓷的硬度几乎与硬质合金相同，但在温度高达2200°F（1100°C）时仍能保持其硬度，且导热系数很小。这种特性使得切削速度是用硬质合金刀片切削时的2-3倍。陶瓷刀片也有极好的耐磨性并不致形成月牙洼磨损，且不需用冷却液。但其韧性和抗弯强度小，这影响抗蠕变载荷和振动的敏感性。因此，陶瓷刀片仅用于切削速度极高（达1800ft/min，600m/min）时的精密加工。下面是三种常用的陶瓷刀片。 （1）.氧化物刀片，主要由氧化铝组成，其颜色为白色且稍带粉红色或浅黄色。 （2）.金属陶瓷刀片 它含有氧化铝或某些金属如钛或钼。其颜色呈黑灰色。 （3）.由氧化物及碳化物制成的刀片，呈黑色。 由于与氧的混合作用，陶瓷刀片不可用于加工铝材。 金刚石 金刚石可固连在钢制刀杆上，可用于精密切削加工，推荐用于加工铝、镁、钛、铜、橡胶及聚合物。当加工金属材料时，可达到镜面。 2.工件材料 切削加工性一词常用于描述工件材料的加工性能，根据其切削过程有几种含义。如果说材料A比材料B可切削性好，这可能意味着切削材料A时刀具磨损率低，或者切削材料A可获得更小的表面粗糙度，或者切削加工材料A时所需的功率较小。很清楚，在精加工过程中，刀具的磨损及表面粗糙度都是最重要的因素，而对于粗加工而言，刀具磨损和功率消耗是重要因素。 应该注意，所指的加工性只能是相对于所指的特定环境而言的。例如，在某一特定条件下，材料A可能比材料B可获得更小的表面粗糙度，但在其他条件下，若采用不同的刀具材料，其结果可能相反。对于可加工性的其他衡量指标，如刀具磨损率和功率消耗，情况也与此相似。为了进一步说明情况，将刀具磨损率相同的材料归为一类，但按照表面粗糙度或功率消耗来分的话这些材料又属不同的类型。很清楚，可加工性一词除降低了质量方面的要求外，并没有其他什么意义。 虽然可加工性降低了质量方面的要求，人们还是试图获得可加工性的定量的衡量方法——可加工性指数或序号。若结果是有用的，则测得这一指数的方法是