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常用刀具材料分类、特点及刀具品牌认识
刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和加工成本
等,所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。
1.刀具材料应具备的性能
金属切削时,刀具切削部分直接和工件及切屑相接触,承受着很大的切削压力和冲击,并受
到工件及切屑的剧烈摩擦,产生很高的切削温度,即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩
擦的恶劣条件下工作的。因此,刀具切削部分材料应具备以下基本性能。
1.1高的硬度和耐磨性
硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑,其硬度必须比工件材料的硬
度大。
耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说,刀具材料的硬度越高,耐磨性就越好。组织中硬
质点(碳化物、氮化物等)的硬度越高,数量越多,颗粒越小,分布越均匀,则耐磨性越高。
但刀具材料的耐磨性实际上不仅取决于它的硬度,而且也和它的化学成分、强度、纤维组织
及摩擦区的温度有关。
1.2足够的强度和韧性
要使刀具在承受很大压力,以及在切削过程中通常要出现的冲击和振动的条件下工作,而不
产生崩刃和折断,刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。
1.3高的耐热性
耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、
强度和韧性的性能。
1.4导热性好
刀具材料的导热性越好,切削热越容易从切削区散走,有利于降低切削温度。刀具材料的导
热性用热导率表示。热导率大,表示导热性好,切削时产生的热量就容易传散出去,从而降
低切削部分的温度,减轻刀具磨损。
1.5具有良好的工艺性和经济性
既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好,且又要资源
丰富,价格低廉。
2.常用刀具材料分类、特点及应用
刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等五大类。常用刀具材料的主
要性能及用途见表2-1。
表2-1常用刀具材料的主要性能
2.1高速钢
2.1.1普通高速钢
普通高速钢指用来加工一般工程材料的高速钢,常用的牌号有:(1)W18Cr4V(简称
W18)。属钨系高速钢,具有较好的切削性能,是我国最常用的一种高速钢。
(2)W6Mo5Cr4V2(简称M2)。属钼系高速钢,碳化物分布均匀性、韧性和高温塑性均
超过W18Cr4V,但其磨削性能较差。
(3)W9Mo3Cr4V(简称W9)。是一种含钨量较多,含钼量较少的钨钼系高速钢。其碳化物
不均匀性介于W18和M2之间,但抗弯强度和冲击韧度高于M2。具有较好的硬度和韧性,
其热塑性也很好。普通高速钢常见用途见图2-1。
2.1.2高性能高速钢
高性能高速钢是在普通高速钢的基础上,用调整其基本化学成分和添加一些其它合金元素
(如钒、钴、铅、硅、铌等)的办法,着重提高其耐热性和耐磨性而衍生出来的。它主要用
来加工不锈钢、耐热钢、高温合金和超高强度钢等难加工材料。
2.2硬质合金
硬质合金是用高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC、NbC、TaC等)作硬质相,用钴、
钼或镍等作粘结相,研制成粉末,按一定比例混合,压制成型,在高温高压下烧结而成。
硬质合金的常温硬度很高(89~93HRA,相当于78~82HRC)。耐熔性好,热硬性可达800~
1000℃以上,允许的切削速度比高速钢提高4~7倍,刀具寿命高5~8倍,是目前切削加
工中用量仅次于高速钢的主要刀具材料。但它的抗弯强度和韧性均较低,性脆,怕冲击和振
动,工艺性也不如高速钢。
我国目前常用的硬质合金主要有以下三类:
2.2.1钨钴类硬质合金
由WC和Co组成,代号为YG。常温硬度为89~91HRA,耐热性达800~900℃,适用于加
工切屑呈崩碎状的脆性材料。常用牌号有YG3X、YG6X、YG6和YG8等,其中数字表示含Co
的百分比,其余为含WC的百分比。钴在硬质合金中起粘结作用,含Co愈多的硬质合金韧
性愈好,所以YG8适于粗加工和断续切削,可用于加工45钢锻件粗车、65HRC冷硬铸铁和
中速车削淬硬钢,YG6适于半精加工,YG3X适于精加工和连续切削,可用于HT200铸件精
车。常见应用见图2-2。
图2-2钨钴类硬质合金常见应用
2.2.2钨钛钴类硬质合金
由WC、TiC和Co组成,代号为YT。此类硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性(900~1000℃)
均比YG类合金高,但抗弯强度和冲击韧度降低
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