常用刀具材料分類,特點(diǎn)及應(yīng)用

1、常用刀具材料分類，特點(diǎn)及應(yīng)用常用刀具材料分類、特點(diǎn)及應(yīng)用刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)效率、工件的加工精度、己加工表面質(zhì)量和加工成本等，所以正確選擇刀具材料是設(shè)計(jì)和選用刀具的重要內(nèi)容之一。1. 刀具材料應(yīng)具備的性能金屬切削時(shí)，刀具切削部分直接和工件及切屑相接觸，承受著很人的切削壓力和沖擊，并受到工件及切屑的劇烈摩擦，產(chǎn)生很高的切削溫度,即刀具切削部分是在高溫、高壓及劇烈摩擦的惡劣條件下工作的。因此,刀具切削部分材料應(yīng)具備以下基本性能。1.1高的硬度和耐磨性硬度是刀具材料應(yīng)具備的基木特性。刀具要從工件上切下切屑，其硬度必須比工件材料的硬度大。耐磨性是材料抵抗磨損的能力。一般來說，刀具材料的硬度

2、越高，耐磨性就越好。組織中硬質(zhì)點(diǎn)（碳化物、氮化物等）的硬度越高，數(shù)量越多，顆粒越小，分布越均勻，則耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性實(shí)際上不僅取決于它的硬度，而且也和它的化學(xué)成分、強(qiáng)度、纖維組織及摩擦區(qū)的溫度有關(guān)。1.2足夠的強(qiáng)度和韌性要使刀具在承受很大壓力，以及在切削過程屮通常耍出現(xiàn)的沖擊和振動的條件下工作，而不產(chǎn)生崩刃和折斷，刀具材料就必須具有足夠的強(qiáng)度 和軔性。1.3高的耐熱性耐熱性是衡量刀具材料切削性能的主耍標(biāo)志。它是指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性的性能。1.4導(dǎo)熱性好刀具材料的導(dǎo)熱性越好，切削熱越容易從切削區(qū)散走，有利于降低切削溫度。刀具材料的導(dǎo)熱性用熱導(dǎo)率表示。熱導(dǎo)率大

3、，表示導(dǎo)熱性好，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量就容易傳散出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損。1.5具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、熱處理性能、焊接性能等要好，且又要資源豐富，價(jià)格低廉。2. 常用刀具材料分類、特點(diǎn)及應(yīng)用刀具材料可分為工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬材料等五大類。常用刀具材料的主要性能及用途見表2-1。2.1尚速鋼2.1.1普通高速鋼普通高速鋼指用來加工一般工程材料的高速鋼，常用的牌號有：(1) w18cr4v (簡稱w18)。屬鎢系高速鋼，具有較好的切削性能,是我國最常用的一種高速鋼。(2) w6mo5cr4v2 (簡稱m2)。屬鉬系高速鋼，碳化

4、物分布均勻性、初性和高溫塑性均超過w18cr4v,但其磨削性能較差。(3) w9mo3cr4v (簡稱w9)。是一種含鎢量較多，含鋁量較少的鎢鉬系高速鋼。其碳化物不均勻性介于w18和m2之間，但抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度高子m2。具有較好的硬度和韌性，其熱塑性也很好。普通高速鋼常見用途見圖2-1。圖2-1普通高速鋼常見用途2.1.2高性能高速鋼高性能高速鋼是在普通高速鋼的基礎(chǔ)上，用調(diào)整其基本化學(xué)成分和添加一些其它合金元素（如釩、鈷、鉛、硅、鈮等）的辦法，著重提高其耐熱性和耐磨性而衍生出來的。它主要用來加工不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金和超高強(qiáng)度鋼等難加工材料。2.2硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳

5、化物（wc、tic、nbc、tac等）作硬質(zhì)相，用鈷、鉬或鎳等作粘結(jié)相，研制成粉末，按一定比例混合，壓制成型，在高溫高壓下燒結(jié)而成。硬質(zhì)合金的常溫硬度很高（8993hra，相當(dāng)于7882hrc）。耐熔性好,熱硬性可達(dá)800100ctc以上，允許的切削速度比高速鋼提高47倍，刀具壽命高58倍，是目前切削加工中用量僅次于高速鋼的主要刀具材料。但它的抗彎強(qiáng)度和韌性均較低，性脆，怕沖擊和振動，工藝性也不如高速鋼。我國冃前常用的硬質(zhì)合金主要有以下三類：2.2.1鎢鈷類硬質(zhì)合金由wc和co組成，代號為yg。常溫硬度為8991hra,耐熱性達(dá)800900°c,適用于加工切屑呈崩碎狀的脆性材料。常用

6、牌號有yg3x、yg6x、yg6和yg8等，其屮數(shù)字表示含co的百分比，其余為含wc的百分比。鈷在硬質(zhì)合金中起粘結(jié)作用，含co愈多的硬質(zhì)合金韌性愈好，所以yg8適于粗加工和斷續(xù)切削，可用于加工45鋼鍛件粗車、65hrc冷硬鑄鐵和中速牢削淬硬鋼，yg6適于半精加工，yg3x適于精加工和連續(xù)切削，可用于ht200鑄件精車。常見應(yīng)用見圖2-2。圖2-2鎢鈷類硬質(zhì)合金常見應(yīng)用2.2.2鎢欽鈷類硬質(zhì)合金由wc、tic和co組成，代號為yt。此類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和耐熱性（9001000°c）均比yg類合金高，但抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度降低。主要適于加工切屑呈帶狀的鋼料等初性材料。常用牌號有yt3

7、0、yt15、yt14和yt5等，數(shù)字表示含tic的百分比。故yt30適于對鋼料的精加工和連續(xù)切削，可用于低速精車合金鋼蝸桿和高速精車調(diào)質(zhì)鋼長軸，yt15適于半精加工，yt5適于粗加工和斷續(xù)切削。常見應(yīng)用見圖2-3。圖2-3鎢欽鈷類硬質(zhì)合金常見應(yīng)用2.2.3鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金乂稱通用合金，由wc、tic、tac （nbc） tco組成，代號為yw。其抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、沖擊軔性、耐熱性、高溫硬度和抗氧化能力都有很大提高。常用牌號有yw1和yw2,這兩種硬質(zhì)合金都具有yg類硬質(zhì)合金的韌性，比yt類硬質(zhì)合金的抗刃口剝落能力強(qiáng)。由于yw類硬質(zhì)合金的綜合性能較好，除可加工鑄鐵、有色金屬和鋼料外，

8、主要用于加工耐熱鋼、高 錳鋼、不銹鋼等難加工材料，可用于高速精密鏜削鋁合金缸套。常見應(yīng)用見圖2-4o圖2-4鎢欽鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金常見應(yīng)用2.3涂層刀具涂層刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上，或在高速鋼刀具基體上,涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而獲得的。涂層硬質(zhì)合金一般采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫度1000°c左右；涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法，沉積溫度500°c左心。常用涂層材料有tic、tin、ai2o3等，tic的硬度比tin高，抗磨損性能好。對于要產(chǎn)生劇烈磨損的刀具，tic涂層較好。tin與金屬親和力小,潤濕性能好，在空氣屮抗氧化性能比tic好，在容易產(chǎn)生

9、粘結(jié)的條件下，tin涂層較好。在高速切削產(chǎn)生大熱量的場合，宜采用ai2o3涂層為好，因?yàn)閍i2o3在高溫下有良好的熱穩(wěn)定性能。涂層刀具有比基體高得多的硬度，有高的抗氧化性能和抗粘結(jié)性能,因而冇高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力。涂層具冇低的摩擦系數(shù)，可降低切削時(shí)的切削力及切削溫度，大大提高刀具耐用度。涂層硬質(zhì)合金的通用性廣，一種涂層刀片可替代幾種未涂層刀片使用。2.4其它刀具材料2.4.1陶瓷材料陶瓷刀具材料的主要成分是硬度和熔點(diǎn)都很高的a|2o3、si3n4等氧化物、氮化物，再加入少量的金屬碳化物、氧化物或純金屬等添加劑。也是采用粉末冶金工藝方法經(jīng)制粉，壓制燒結(jié)而成。陶瓷刀具有很高的硬度（9195

10、hra）和耐磨性，刀具耐用度高；有很好的高溫性能，化學(xué)穩(wěn)定性好。陶瓷刀具的最大缺點(diǎn)是脆性大，抗彎強(qiáng)度和沖擊韌度低，承受沖擊負(fù)荷的能力差。主要用于對鋼料、鑄鐵、高硬材料（如淬火鋼等）連續(xù)切削的半精加工或精加工。常見應(yīng)用見圖2-5。圖2-5陶瓷刀具常見應(yīng)用2.4.2人造金剛石人造金剛石是在高溫高壓和金屬觸媒作用的條件下，由石墨轉(zhuǎn)化而成。金剛石刀具的性能特點(diǎn)是：有極高的硬度和耐磨性，切削刃非常鋒利，有很高的導(dǎo)熱性。但耐熱性較差，且強(qiáng)度很低。主要用于高速條件下精細(xì)車削及鏜削有色金屬及其合金和非金屬材料。但由于金剛石中的碳原子和鐵有很強(qiáng)的化學(xué)親合力，故金剛石刀具不適合加工鐵族材料。常見應(yīng)用見圖2-6。2-6人造金剛石刀具常見應(yīng)用2.4.3立方氮化硼（簡稱cbn）立方氮化硼（簡稱cbn）是用六方氮化硼（俗稱白石