機(jī)械加工刀具材料

《金屬切削原理與刀具》

第一章刀具材料2005-4-221內(nèi)容安排2005-4-222一、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。目前廣泛應(yīng)用的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。2005-4-2231.高的硬度和良好的耐磨性2.高的強(qiáng)度和韌性3.高的耐熱性4.良好的工藝性

總之，刀具應(yīng)具備的性能主要就這四個(gè)方面，當(dāng)然還有經(jīng)濟(jì)性、切削性能的可預(yù)測(cè)性等要求。

二、刀具材料應(yīng)具備的性能2005-4-224

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（含C一般為0.65～1.35%）。

1、常用牌號(hào)有T7A、T8A……T13A等

2、主要性能淬火后硬度較高，可達(dá)HRC61～65；紅硬性為200℃～250℃，價(jià)格低廉，不耐高溫，切削速度因此而不能提高，允許切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、鋸條、銼等。

2005-4-2252005-4-226二）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(shí)還可以減少熱處理時(shí)的變形。1、主要牌號(hào)有9SiCrCrWMn2、主要性能淬火后的硬度可達(dá)HRC61～65，紅硬性為300℃～400℃，允許切削速度Vc=10～15m/min,制作低速、形狀比較復(fù)雜、要求淬火后變形小的刀具。如板牙、拉刀、手用鉸刀（孔的精加工）等。三、常用刀具材料2005-4-227

三）高速鋼高速鋼是一種高合金工具鋼，鋼中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。(一)高速鋼的性能

三、常用刀具材料2005-4-228

（二）高速鋼的分類三、常用刀具材料2005-4-229

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2005-4-2210

（二）分類1、鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金YG：

WC+Co①常用牌號(hào)：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%）②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?yàn)樵?40℃時(shí)發(fā)生嚴(yán)重粘結(jié)，使刀具磨損，耐用度下降。三、常用刀具材料2005-4-2211

2、鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金（YT）：硬質(zhì)相（WC+TiC）+粘結(jié)相（Co）①常用牌號(hào)：YT5、YT14、YT15、YT30（數(shù)字表示TiC的百分含量）②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2005-4-22123、添加稀有金屬硬質(zhì)合金鎢鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金（YA）和鎢鈦鉭（鈮）鈷類硬質(zhì)合金（YW），是在鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金（YT）中加入TaC(NbC),可提高其抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性，提高和金的高溫硬度和高溫強(qiáng)度，提高抗氧化能力和耐磨性。這類合金可以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（YN）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(qiáng)。主要用于鋼材、鑄鐵的精加工、半精加工和粗加工。三、常用刀具材料2005-4-2213

（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(guò)化學(xué)氣相沉積和真空濺射等方法，對(duì)硬質(zhì)合金表面涂層厚度為5～12μm的涂層材料以提高刀具的抗磨損能力。涂層材料為T(mén)iC、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、常用刀具材料2005-4-2214

（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(diǎn)：四、其他刀具材料2005-4-2215（二）立方氮化硼

它是一種人工合成的新型刀具材料。它是立方氮化硼在高溫、其硬度很高，可達(dá)8000～9000HV,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(diǎn)是在高溫1200℃～1300℃時(shí)也不會(huì)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。2005-4-2216（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(qiáng)度和韌性差，對(duì)鐵的親和作用大，故金剛石刀具不能加工黑色金屬，