金屬切削刀具材料的選擇

1、金屬切削刀具材料的選擇金屬切削加工時(shí)利用刀具切除被加工零件多余材料從而獲得合格零件 的加工方法，它是機(jī)械制造業(yè)中最根本的方法。而在金屬切削加工中，刀具 是必不可少的一局部，而刀具材料的選擇更是重要的一局部。在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械加工的切削刀具對(duì)于提高生產(chǎn)效率，改良產(chǎn) 品質(zhì)量起到關(guān)鍵的作用。由于目前國家各工廠所應(yīng)用的刀具材料非常復(fù)雜， 又由于刀具材料的性能優(yōu)劣能夠影響加工零件外表的切削效率，刀具壽命 等，而在金屬切削過程中刀具切削局部在高溫下承受著很大的切削力與劇烈 摩擦，所以為了提高工件外表質(zhì)量，刀具壽命及切削效率因此刀具材料應(yīng)具 備以下性能： 高的硬度和耐磨性足夠的強(qiáng)度和韌性高的耐熱性良好

2、的工藝性與 經(jīng)濟(jì)性好的導(dǎo)熱性和小的膨脹系數(shù)。因此面對(duì)刀具所應(yīng)具備的性能，刀具 材料選擇時(shí)很難找到各方面的性能都是最正確的， 因?yàn)楦鞣N材料性能之間有的 是相互制約的，面對(duì)如此情況只能根據(jù)工藝的需要保證主要需求性能。當(dāng)前使用的刀具材料主要分為四大類：工具鋼包括碳素工具鋼、合金 工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、超硬質(zhì)刀具材料，一般的機(jī)加工使用 最多的是高速鋼與硬質(zhì)合鋼。1、工具鋼 用來制造刀具的工具鋼主要有三種即碳素工具鋼，合金工具鋼和高速 鋼。工具鋼的主要特點(diǎn)是耐熱性差但抗彎強(qiáng)度高，價(jià)格廉價(jià)焊接與刃磨性能 好故廣泛用于中低速切削的成形刀具，不宜高速切削。碳素工具鋼碳素工具鋼按化學(xué)成分分類，碳素工具

3、鋼負(fù)屬于非合金鋼，按主要質(zhì)量 等級(jí)和主要性能及使用特性分類，碳素工具鋼屬于特殊質(zhì)量非合金鋼，碳素 工具鋼常用于制作刀具、模具和量具的碳素鋼，其加工性良好價(jià)格低廉，使 用范圍廣泛所以它在工具鋼中用量較大。由于碳素工具鋼生產(chǎn)本錢極低，原 材料來源方便易于冷熱加工，在熱處理后可獲得相當(dāng)高的硬度，由于碳素工 具鋼在切削溫度高于250300C時(shí)，馬氏體要分解，使得硬度降低，碳化物 分布不均勻，淬火后變形較大，易產(chǎn)生裂紋，淬透性差，淬硬層薄所以只適 于用于切削速度很低的刀具，如銼刀、手用鋸條等。合金工具鋼合金工具鋼是在碳素工具鋼根底上加熱鉻、鎢、釩等合金元素，以提高 淬透性，韌性，耐磨性和耐熱性的一類鋼種

4、，它主要用于制造量具、刀具、 耐沖擊工具和冷熱模具及一些特殊用途的工具。由于合金工具鋼熱硬性達(dá) 325400C，允許切削速度為1015m/min,所以其目前主要用于低速工具 如絲錐、板牙等高速鋼高速鋼是含有 W、Mo、Cr、V 等元素較多,具有高硬度,高耐磨性的工 具鋼,又稱高速工具鋼為白鋼或鋒鋼。高速鋼的綜合性能較好,應(yīng)用范圍最 廣的一種刀具材料, 因此主要用來制造復(fù)雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具 也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等, 高速鋼經(jīng)過熱處理后硬度達(dá) 62 66HRC, 抗彎強(qiáng)度約為，耐熱性為600C左右，此外還具有熱處理變形小，能鍛造， 易磨出較鋒利的刃口等優(yōu)點(diǎn),他常用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜

5、的成形刀具,孔加工刀 具,如銑刀,拉刀。切齒刀具等2、硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金有難熔金屬的硬質(zhì)化合物和粘結(jié)金屬通過粉末冶金工業(yè)制成 的一種合金材料， 硬質(zhì)合金具有耐熱性好， 切削效率高， 強(qiáng)度和韌性較好的， 耐磨，耐腐蝕等性能。常用的硬質(zhì)合金中含有大量的WC TiC，因此硬度，耐熱性均高于工具鋼，硬質(zhì)合金是當(dāng)今主要的刀具材料之一，硬質(zhì)合金廣泛 用作刀具材料如車刀、銑刀、鉆頭、鏜刀等硬質(zhì)合金刀具比高速鋼切削速度高 47倍，刀具壽命高580倍但硬質(zhì)合 金脆性大，不能進(jìn)行切削加工，難以制成形狀復(fù)雜的整體刀具，因而常制成 不同形狀的刀片，采用焊接，粘接，機(jī)械夾持等方法安裝在刀體或模具上使 用，因此大多數(shù)車刀，

6、端銑刀和局部立銑刀等均已采用硬質(zhì)合金制造3、陶瓷隨著新技術(shù)革命的開展要求不斷提高切削加工生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)本錢， 特別是數(shù)控機(jī)床的開展，要求開發(fā)比硬質(zhì)合金刀具切速更高、更耐磨的新型 刀具。近幾年來，隨著對(duì)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域研究的不斷深入，使氮化硅陶瓷 的性能有了很大提高，從而使氧化硅陶瓷刀具在我國迅速開展起來。 陶瓷刀具是以氧化鋁 Al 2O3 或以氮化硅 Si3N4 為基體再參加少量金屬， 在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料。 陶瓷刀具具有高硬度、 耐磨性、耐熱性、 化學(xué)穩(wěn)定性、摩擦系數(shù)低、強(qiáng)度與韌性低和熱導(dǎo)率低等特點(diǎn)，由此陶瓷刀具 一般適用于在高速下精細(xì)加工硬材料。4、超硬質(zhì)刀具超硬質(zhì)刀具是現(xiàn)代工

7、程材料的加工在硬度方面提出的更高的要求而應(yīng) 運(yùn)而生的，超硬材料的化學(xué)成分及其形成硬度的規(guī)律或其他刀具材料不同?，F(xiàn)代刀具材料高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷的主要硬質(zhì)成分是碳化物、氧化物、 氮化物這些化合物的硬度高達(dá) 3000HV加上粘結(jié)物質(zhì)其總體硬度在 2000HV以下，對(duì)于現(xiàn)代工程材料的加工在某些情況下，上述刀具材料的硬度已無法 滿足需求，于是就產(chǎn)生了超硬質(zhì)刀具材料。超硬質(zhì)刀具材料有很多種如金剛石、立方氮化硼等，它具有優(yōu)異的機(jī)械 性能，物理性能和其他性能，其中有些性能適合于刀具，具有很高的硬度， 良好的導(dǎo)熱性，較高的楊氏模量，熱膨脹很小，較小的密度和較低的斷裂韌 性。其中立方氮化硼具有較高硬度，高熱和穩(wěn)定性，對(duì)鐵族元素呈惰性故最 適合制作切削各種淬硬質(zhì)鋼碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼等各種鐵 基、鎳基、鈷基和其他熱噴涂焊零件。金剛石具有較高的硬度及其他優(yōu)異性，他制作的刀具應(yīng)用范圍更廣泛， 可以加工各種難加工的材料，非難加工材料，但天然金剛石價(jià)格昂貴，主要 用于有色金屬及非金屬的精密加工。超硬質(zhì)材料由于性能優(yōu)越，應(yīng)用范圍不 斷擴(kuò)大，已經(jīng)從金屬加工開展到光學(xué)玻璃加工，石材加工，陶瓷加工等傳