第三章 刀具材料.ppt

（1）高的硬度和耐磨性 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。 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）足够的强度和韧性 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(P10)表示，反映刀具材料抗脆性和崩刃能力。 （3）高的耐热性 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）良好的导热性和较小的膨胀系数 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。 线膨胀系数小，刀具的热变形小，则加工误差也小。 （5）稳定的化学性能和良好的抗粘结性能 这是要求刀具具有抗化学腐蚀的能力 材料的化学性能稳定，在高温、高压下，才能保持良好的抗扩散、抗氧化的能力。 刀具材料和工件材料的亲和力小，则刀具材料的抗粘结性能好，粘结磨损小。 （6）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） 能保证各向同性 由于粉末冶金的工艺特点，保证了粉末冶金高速钢的各向同性，从而减小了热处理内应力和变形，适合制造各种精密和复杂刀具。 （3）磨削加工性好 钒的质量分数5％的粉末冶金高速钢的磨削加工性，相当于钒的质量分数为2％的普通高速钢。磨削效率比熔炼高速钢高2～3倍，表面粗糙度值显著减小。 （4） 能制造超硬高速钢 粉末冶金高速钢新工艺，为在现有高速钢中加入高碳化物(TiC和NbC)和制造超硬高速钢新材料提供了可能性。 （5） 能节约钢材和工时 用粉末冶金直接压制刀坯时，可大大减小加工余量、节约钢材和工时。 五、高速钢刀具的表面涂层 表面涂层处理的目的 是为了在刀具表面形成硬度高、耐磨性好的表面层，以减少刀具磨损，提高刀具的切削性能。 表面涂层的方法 有蒸汽处理、低温气体氮碳共渗、辉光离子渗氮等。此外还可采用真空溅射的方法在刀具表面沉积一层TiC或TiN（约10μm）。 涂层高速钢是一种复合材料 基体是强度、韧性好的高速钢，表层是具有高硬度、高耐磨性的其他材料。 优点：切削力小，切削温度可下降约25%，切削速度、进给量可提高一倍，刀具寿命可显著提高。 金属切削加工及装备——第三章 第三节 硬质合金 一、硬质合金 硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物(碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC，碳化铌NbC等)与金属粘结剂(钴、镍、钼等)在高温下烧结而成的粉末冶金制品。 高硬度、高熔点的金属碳化物含量高，故其硬度、耐热性和耐磨性都超过高速钢，允许切削温度高达800~1000℃。因此，切削速度远高于高速钢。 但硬质合金抗弯强度低、韧性差，怕冲击振动，工艺性能差，不易做成形状复杂的整体刀具。因此目前还不能完全取代高速钢。 硬质合金的物理、力学性能取决于合金成份、粉末颗粒的粗细以及合金的烧结工艺。 金属碳化物所占比例大，则硬度高，耐磨性也好； 粘结剂含量高，则抗弯强度和冲击韧性会有所提高； 晶粒越细，硬度越高。 二、普通硬质合金的分类、牌号和性能 常用的硬质合金有钨钴类（YG类)、钨钛钴类(YT类)和通用硬质合金(YW类)三类。 硬质合金牌号的表示方法： Y G6 X 硬的汉语拼音第一个字母 G6——钨钴类合金及钴含量. T15——钨钴钛类合金及TiC含量. W——钨钛钽(铌)钴类合金。 N——钨钛镍钼合金 附加字母分别表示 X——细晶粒 C——粗晶粒 N——加铌元素 A——加钽元素 1）钨钴类（YG） YG类硬质合金主要由碳化钨（WC）和钴（Co）组成，常用的牌号有YG3、YG6、YG8等。 YG类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性较好，不易崩刃，很适宜切削切屑呈崩碎状的铸铁等脆性材料。 YG类