第二章刀具材料概要.ppt

第二章 刀 具 材 料 主要内容 一、概述 二、高速钢 三、硬质合金 四、陶瓷 五、超硬刀具材料 第二章 刀具材料 刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，还要求有相应的刀具材料。 目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。 第一节 概 述 一、刀具材料应具有的性能 1．高的硬度 常温硬度62HRC以上，并要求保持较好的高耐热性。 2.足够的强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性。 3．高的耐磨性 耐磨性表示抵抗磨损的能力，它是刀具材料机械性能、组织结构和化学性能的综合反映。 4．好的导热性 5．良好的工艺性和经济性 锻造性能、磨削性能、热处理性能等 二、刀具材料类型 1、工具钢 包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢 2、硬质合金 3、陶瓷 4、超硬刀具材料 三、刀体材料 1. 刀体一般均用普通碳钢或合金钢制作 2. 尺寸较小的刀具或切削负荷较大的刀具宜选用合金工具钢或整体高速钢制作 3. 机夹、可转位硬质合金刀具，镶硬质合金钻头，可转位铣刀等的刀体可用合金工具钢制作 4. 对于一些尺寸较小、刚度较差的精密孔加工刀具，如小直径镗刀、铰刀，为保证刀体有足够的刚度，宜选用整体硬质合金制作，以提高刀具寿命和加工精度 一）碳素工具钢 碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一般为0.65～1.35%）。 1、常用牌号有 T7A、T8A……T13A等 2、主要性能 淬火后硬度较高，可达HRC61～65；红硬性为200℃～250℃，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不能提高，允许切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、锯条、锉等。 常用刀具材料 第二节 高速钢 高速钢是含有W、Mo、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。 高速钢的性能 一、通用型高速钢（含碳量0.7～0.9%，62～66 HRC） 1、钨系高速钢 W18Cr4V 优点：具有较好的综合性能。因含钒量少，刃磨工 艺性好。淬火时过热倾向小，热处理控制较容易。 缺点：缺点是碳化物分布不均匀，不宜做大截面的 刀具；热塑性较差；钨价高 2、钨钼系高速钢 W6Mo5Cr4V2 优点：因一份Mo可代替两份W，这就能减少钢中的 合金元素，降低钢中碳化物的数量及分布的不均匀 性，有利提高热塑性、抗弯强度与韧性。加入3 ％-5％质量分数的钼，可改善刃磨工艺性。因此 6-5-4-2的高温塑性及韧性胜过18-4-1，故可用 于制造热轧刀具如扭制麻花钻等。 W9M03Cr4V 其抗弯强度与韧性均比6-5-4-2好。高温热塑性 好，而且淬火过热、脱碳敏感性小，有良好的切 削性能。 二、高生产率高速钢（增加碳量钒量，添加钴铝等,常温硬度65～70HRC） 1、高钒高速钢 耐磨性提高，刃磨难度加大 2、钴高速钢 高温硬度和抗氧化能力得到提高，因此能 适用于较高的切削速度。 3、铝高速钢 高温硬度、热塑性与韧性得到提高 三、粉末冶金高速钢 是通过高压惰性气体或高压水雾化高速钢水而得到的细小的高速钢粉末，然后压制或热压成形，再经烧结而成的高速钢 优点： 1)由于可获得细小均匀的结晶组织(碳化物晶粒2～5μm)，从而完全避免了碳化物的偏析，提高了钢的硬度与强度。 2)由于物理力学性能各向同性，可减少热处理变形与应力，因此可用于制造精密刀具。 3)由于钢中的碳化物细小均匀，使磨削加工性得到显著改善，含钒量多者，改善程度就更显著。 4)粉末冶金高速钢提高了材料的利用率。 缺点：成本高 四、涂层高速钢 高速钢刀具的表面涂层是采用物理气相沉积(PVD)方法，在适当的高真空度与温度环境下进行气化的钛离子与氮反应，在阳极刀具表面上生成TiN。 特点：硬度可高达2200HV，有较高的热稳定性，与钢的摩擦系数较低。切削力、切削温度约下降25％，切削速度、进给量、刀具寿命显著提高。 典型涂层：TiC、TiCN、TiAlN、A1TiN、TiAlCN、DLC(diamend-like coating金刚石类涂层)、CBC(carbon-based coating硬质合金基类涂层)。 第三节 硬质合金 一、硬质合金组成与性能 金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)＋金属粘接剂 (Co、Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。 硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于 高速钢 抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差 二、普通硬质合金分类、牌号与使用性能 分 类 K (YG) 类