《機械制造過程原理》課件02刀具材料

1、第四節(jié) 刀具材料1一、概 述 刀具材料是指刀具上 參與切削部分的材料。 刀具的切削部分不但 要求具有一定的幾何 形狀，還要求有相應(yīng) 的刀具材料。目前最廣泛應(yīng)用的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。2（一）高的硬度和良好的耐磨性（二）足夠的強度和韌性（三）高的耐熱性 高溫下保持硬度、耐磨性、強度和韌性的性能（四）良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能 導(dǎo)熱性好，耐熱沖擊（五）摩擦系數(shù)低（六）良好的工藝性能和經(jīng)濟性 二、刀具材料應(yīng)具備的性能3 三、常用刀具材料 目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金及陶瓷、金剛石和CBN等。 一）碳素工具鋼 碳素工具鋼是一種含C量較高的優(yōu)質(zhì)鋼（

2、含C一般為0.651.35%）。 1、常用牌號有 T10A、T12A等 2、主要性能 淬火后硬度較高，可達(dá)HRC6165；紅硬性為200250，價格低廉，不耐高溫，切削速度因此而不能提高，允許切削速度VC10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、鋸條、銼等。 45二）合金工具鋼 在碳素工具鋼中加入一定量的鉻（Cr）、鎢（W）、錳（Mn）等合金元素，能夠提高材料的耐熱性、耐磨性和韌性，同時還可以減少熱處理時的變形。 1、主要牌號有9SiCr CrWMn 2、主要性能 淬火后的硬度可達(dá)HRC6165，紅硬性為300400，允許切削速度Vc=1015m/min,制作低速、形狀比較復(fù)雜、要求淬火后

3、變形小的刀具。如板牙、拉刀、手用鉸刀（孔的精加工）等。三、常用刀具材料6 三）高速鋼：高速鋼是一種高合金工具鋼，只是鋼中加入了更多的W、Mo、Cr、V等合金元素，硬度6374HRC。 (一)高速鋼的性能 三、常用刀具材料7（二）高速鋼的分類三、常用刀具材料8四）硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金 = 硬質(zhì)相（TiC或WC）+ 粘結(jié)相（Co、Ni、Mo等，其中Co比較常用）（一）主要性能三、常用刀具材料9 （二）分類1、鎢鈷類硬質(zhì)合金YG： WC + Co常用牌號：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%）應(yīng)用： 主要用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料，不適合加工鋼料，因為在640時發(fā)生嚴(yán)重

4、粘結(jié)，使刀具磨損，耐用度下降。三、常用刀具材料102、鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金（YT）：硬質(zhì)相（WC+TiC）+粘結(jié)相（Co）常用牌號：YT5、YT14、YT15、YT30（數(shù)字表示TiC的百分含量）應(yīng)用： 主要用于加工鋼材及有色金屬，一般不用與加工含Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti與Ti的親合力較大，使刀具磨損較快。三、常用刀具材料113、添加稀有金屬硬質(zhì)合金 鎢鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金（如YA）和鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金（YW1、YW2），是在鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金（YT）中加入TaC(NbC),可提高其抗彎強度、疲勞強度和沖擊韌性，提高合金的高溫硬度和高溫強度，提高抗氧化能力和耐磨性。這類合金可以

5、用于加工鑄鐵及有色金屬，也可用于加工鋼材，因此常成為通用硬質(zhì)合金，他們主要用于加工難加工材料。4、碳化鈦基硬質(zhì)合金（YNTiC） 這種合金有很高的耐磨性，有較高的耐熱性和抗氧化能力，化學(xué)穩(wěn)定性好，與工件材料的親合力小，抗粘結(jié)能力較強。主要用于鋼材、鑄鐵的精加工、半精加工。三、常用刀具材料12 （三）涂層硬質(zhì)合金的選用 涂層硬質(zhì)合金是采用韌性較好的基體（如硬質(zhì)合金刀片或高速鋼等），通過化學(xué)氣相沉積和真空濺射等方法，對硬質(zhì)合金表面涂層厚度為312m的涂層材料以提高刀具的抗磨損能力。 涂層材料為TiC、TiN、Al2O3等。適合于各種鋼材、鑄鐵的半精加工和精加工，也適合于負(fù)荷較小的精加工。三、常用刀

6、具材料13 （一）陶瓷材料 陶瓷材料主要是以氧化鋁（Al2O3）或氮化硅（Si3N4）等為主要成分，經(jīng)壓制成型后燒結(jié)而成的刀具材料。陶瓷的硬度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，耐氧化，所以被廣泛用于高速切削加工中。陶瓷刀具和傳統(tǒng)硬質(zhì)合金刀具相比，具有以下優(yōu)點：四、超硬刀具材料14（二）立方氮化硼 CBN是一種人工合成的新型刀具材料。其硬度很高，可達(dá)80009000HV,僅次于金剛石，并具有很好的熱穩(wěn)定性，可承受1000以上的切削溫度，它的最大的優(yōu)點是在高溫12001300時也不會與鐵族金屬起反應(yīng)。因此既能勝任淬火鋼、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質(zhì)合金及其他難加工材料的高速切削。四、超硬刀具材料15（三）金剛石 分為人造和天然兩種，是目前已知最硬的，硬度約為HV10000,故其耐磨性好，不足之處是抗彎強度和韌性差，對鐵的親和作用大，故金剛石刀具不能加工黑色金屬，在80