[理学]第二章刀具材料课件.ppt

2005-4-22 《金属切削原理与刀具》 内 容 安 排 第一节 概 述 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。  （一）高的硬度和良好的耐磨性 （二）足够的强度和韧性 （三）高的耐热性 （四）良好的工艺性与经济性 高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。 高速钢的性能  高速钢的分类   2、钨钴钛类硬质合金P类（YT）：硬质相（WC+TiC）+粘结相（Co） ①常用牌号：YT5、YT14、YT15、YT30（数字表示TiC的百分含量） ②应用： 主要用于加工钢材及有色金属，一般不用与加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti与Ti的亲合力较大，使刀具磨损较快。 （一）金刚石 分为人造和天然两种，是目前已知最硬的，硬度约为HV10000,故其耐磨性好，不足之处是抗弯强度和韧性差，对碳的亲和作用大，故金刚石刀具不能加工含碳的黑色金属；高温时，金刚石中的碳与铁族金属发生扩散反应，易脱碳，刀具急剧磨损，不宜加工纯铁和低碳钢。在800℃时，碳易转变为石墨，失去硬度。 金刚石价格昂贵，刃磨困难，应用较少。主要用作磨具及磨料，有时用于修整砂轮。宜于加工有色金属。 金刚石砂轮 激光金刚石切割片 作 业 P36 2-2 2-6 2-9 2-10 （二）分类 1、钨钴类硬质合金K类（YG）： WC + Co ①常用牌号：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%） ②应用： 主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料，不适合加工钢料，因为在640℃时发生严重 粘结，使刀具磨损，耐用度下降。 3、添加稀有金属硬质合金M类（YW） 钨钽（铌）钴类硬质合金和钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW），是在钨钴类硬质合金（YG）或钨钴钛类硬质合金（YT）中加入TaC(NbC),可提高其抗弯强度、疲劳强度和冲击韧性，提高合金的高温硬度和高温强度，提高抗氧化能力和耐磨性。这类合金可以用于加工铸铁及有色金属，也可用于加工钢材，因此常成为通用硬质合金，他们主要用于加工难加工材料。 4、碳化钛基硬质合金（YN ) ( WC+TiC)+ Ni、Mo做粘接剂 这种合金有很高的耐磨性，有较高的耐热性和抗氧化能力，化学稳定性好，与工件材料的亲合力小，抗粘结能力较强。主要用于钢材、铸铁的精加工、半精加工和粗加工。 不同硬质合金牌号的性能和应用范围见表2 —3。 2-3 TiC62% 三、细晶粒、超细晶粒合金 硬度、抗弯强度提高，耐磨，减少崩刃 四、钢结硬质合金 WC、TiC做硬质相，高速钢做粘结相，可热处理。 五、 涂层硬质合金的选用 涂层硬质合金是采用韧性较好的基体（如硬质合金刀片或高速钢等），通过化学气相沉积和真空溅射等方法，对硬质合金表面涂层厚度为5～12μm的涂层材料以提高刀具的抗磨损能力。 涂层材料为TiC、TiN、Al2O3等。适合于各种钢材、铸铁的半精加工和精加工，也适合于负荷较小的精加工。 陶瓷材料主要是以氧化铝（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等为主要成分，经压制成型后烧结而成的刀具材料。陶瓷的硬度高，化学性能稳定，耐氧化，所以被广泛用于高速切削加工中。陶瓷刀具和传统硬质合金刀具相比，具有以下优点： 优点：有很高的硬度和耐磨性；有很好的耐热性，在1200℃高温下(58HRC)仍能进行切削；有很好的化学稳定性和较低的摩擦系数，抗扩散和抗黏结能力强。 缺点：强度低、韧性差，抗弯强度仅为硬质合金的1/3～1/2；导热系数低，仅为硬质合金的1/5～1/2 应用：钢、铸铁及塑性大的材料(如紫铜)的半精加工和精加工，对于冷硬铸铁、淬硬钢等高硬度材料加工特别有效；但不适于机械冲击和热冲击大的加工场合。 第四节 陶瓷 第五节 超硬刀具材料 第五节 超硬刀具材料 （二）立方氮化硼 它是一种人工合成的新型刀具材料。它是立方氮化硼在高温、其硬度很高，可达8000～9000HV,仅次于金刚石，并具有很好的热稳定性，可承受1000℃以上的切削温度，它的最大的优点是在高温1300℃时也不会与铁族金属起反应。因此既能胜任淬火钢、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削。 * 第二章 刀具材料 一、刀具材料应具备的性能 二、 刀具材料的类型 刀具材料