第二章-刀具材料分析課件

第二章刀具材料

本章主要介紹常用切削刀具材料的種類、機(jī)械物理性能及其用途。本章重點(diǎn)是，了解刀具材料中最常用的高速鋼、硬質(zhì)合金的性能、牌號(hào)及用途。此外，也介紹目前國內(nèi)外生產(chǎn)中使用的高性能涂層刀具材料、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等超硬刀具材料的特點(diǎn)和用途第二章刀具材料本章主要介紹常用切削刀具第一節(jié)刀具材料應(yīng)具備的性能1、高硬度和高耐磨性必須高于工件硬度，通常應(yīng)HRC62以上2、足夠的強(qiáng)度和韌性3、較高的耐磨性4、較高的耐熱性5、良好的工藝性第一節(jié)刀具材料應(yīng)具備的性能1、高硬度和高耐磨性必須高于（1898年美國首次使用）基本性能：

硬度：62~65HRC耐熱性：500~600℃

切削速度：V<30m/min

工藝性好，適用于制造復(fù)雜刀具。高速鋼高速鋼種類鎢系：W18Cr4V（簡稱W18)普通高速鋼應(yīng)用最早的高速鋼，綜合性能較好。由于鎢資源稀少，現(xiàn)使用較少鎢鉬系：W6Mo5Cr4V2（簡稱M2)抗彎強(qiáng)度和韌性高于W18，耐熱性低于W18，熱塑性好目前使用最多的高速鋼，多用于熱成形刀具第二節(jié)常用刀具材料（1898年美國首次使用）基本性能：高速鋼高速鋼種類鎢高性能高速鋼鈷高速鋼：W2Mo9Cr4VCo8（簡稱M42）鋁高速鋼：W6MO5Cr4V2Al（簡稱501）粉末冶金高速鋼綜合性能良好，高溫硬度高，允許切削速度高。用于加工耐熱合金、不銹鋼切削性能接近M42，耐磨性低，熱處理溫度較難控制。成本低，適合國情，逐漸推廣使用顆粒細(xì)小，有良好的各向同性的力學(xué)性能，熱處理變形小。用于制造各種形狀復(fù)雜的高性能刀具、精密刀具和斷續(xù)切削的刀具冶煉成本高，價(jià)格昂貴，國內(nèi)應(yīng)用較少高性能高速鋼鈷高速鋼：W2Mo9Cr4VCo8（簡稱M（1923年德國首次使用）基本性能：

硬度：89~93HRA耐熱性：800~1000℃

切削速度：高速鋼的4~10倍強(qiáng)度、韌性：低于高速鋼

工藝性差。硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金種類普通硬質(zhì)合金K類（YG類）：成分為WC-Co常用牌號(hào)：YG3、YG6、YG8

碳化鎢（WC）、碳化鈦（TiC）粉末為主要成分，并以鈷（Co）、鉬(Mo)、鎳（Ni）為粘結(jié)劑燒結(jié)成的粉末冶金數(shù)字代表結(jié)合劑Co含量為3%、6%、8%Co↑→強(qiáng)度↑；硬度、耐熱性↓→適合粗加工Co↓→適合精加工主要用于加工鑄鐵及有色金屬（1923年德國首次使用）基本性能：硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金種P類（YT類）：成分為WC-TiC-Co常用牌號(hào)：YT5、YT14、YT15、YT30

數(shù)字代表結(jié)合劑TiC含量為5%、14%、15%、30%TiC↑→硬度、耐磨性、耐熱性↑；強(qiáng)度↓→適合精加工主要用于加工鋼由于含TiC，提高了與鋼的抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散的能力M類（YW類）：成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co常用牌號(hào)：YW1、YW2

即可以加工鑄鐵也可以加工鋼由于含TaC(NbC)，提高了強(qiáng)度和韌性以及耐磨性通用（萬能）硬質(zhì)合金P類（YT類）：成分為WC-TiC-Co常用牌號(hào)：YT5其它硬質(zhì)合金P類（YN類）：成分為TiC(TiN、TiCN）-Ni（Mo）常用牌號(hào)：YN05、YN10

用于合金鋼、淬硬鋼的精加工和半精加工硬度高于WC基硬質(zhì)合金，耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗粘結(jié)和抗氧化能力強(qiáng)，耐磨性好，沖擊韌性差超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金用于不銹鋼、鈦合金等難加工材料的斷續(xù)加工即提高了硬度、耐磨性，又提高了強(qiáng)度和韌性細(xì)化晶粒達(dá)0.2~1微米（普通為幾微米）其它硬質(zhì)合金P類（YN類）：成分為TiC(TiN、Ti第三節(jié)其它刀具材料基本性能：

硬度高：91~95HRA耐熱性：1200℃

時(shí)80HRA化學(xué)穩(wěn)定性好，抗粘結(jié)和擴(kuò)散能力好。強(qiáng)度、韌性差，只有硬質(zhì)合金的一半。陶瓷陶瓷刀具種類氧化鋁基陶瓷（AI2O3）氮化硅基陶瓷（Si3N4）用于冷硬鑄鐵、淬硬鋼的加工用于冷硬鑄鐵、淬硬鋼、高速鋼、合金鋼、鎳基合金、鈦合金的加工第三節(jié)其它刀具材料基本性能：陶瓷陶瓷刀具種類氧化基本性能：立方碳化硼立方氮化硼刀具種類整體聚晶立方氮化硼刀片立方氮化硼復(fù)合刀片用于冷硬鑄鐵、淬硬鋼、鎳基高溫合金，切削速度接近硬質(zhì)合金加工普通鑄鐵和碳鋼時(shí)的速度。硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)一層0.5mm厚的立方氮化硼硬度高：8000~9000HV耐熱性：1400~1500℃化學(xué)穩(wěn)定性好1200~1300℃也不與鐵族元素起化學(xué)反應(yīng)，耐磨性、導(dǎo)熱性好。

用于車刀、鏜刀基本性能：立方碳化硼立方氮化硼刀具種類整體聚基本性能：金剛石金剛石刀具種類天然單晶金剛石刀具金剛石復(fù)合刀片用于非鐵金屬和非金屬材料（石英、光學(xué)玻璃）的精密加工硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)一層0.5mm厚的聚晶金剛石硬度高：10000HV耐磨性好，摩擦系數(shù)小，導(dǎo)熱系數(shù)高，切削溫度低，不易產(chǎn)生積屑瘤，加工質(zhì)量極高?；瘜W(xué)穩(wěn)定性差700~800℃碳化，容易與鐵族元素起化學(xué)反應(yīng)。

人造聚晶金剛石刀具基本性能：金剛石金剛石刀具種類天然單晶金剛石第四節(jié)涂層刀具涂層刀具種類涂層高速鋼刀具常用涂層為TiN、TiCN、TiAIN。用于可轉(zhuǎn)位刀片、切齒刀具、鉆頭、成形銑刀、絲錐等較復(fù)雜的刀具。在硬質(zhì)合金或高速鋼刀具基體上，涂覆一薄層或多層硬度和耐磨性很高的金屬化合物(TiC、TiN、TiCN、AI2O3)組成的刀具涂層硬質(zhì)合金刀具單層涂層很少采用，大多采用TiN-TiC、TiC-AI2O3、TiC-AI2O3-TiN等復(fù)合涂層。涂層硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片、廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心第四節(jié)涂層刀具涂層刀具種類涂層高速鋼刀具常用涂層為T涂層高速鋼中心鉆涂層高速鋼中心鉆涂層齒輪刀具第二章-刀具材料分析課件涂層硬質(zhì)合金刀片第二章-刀具材料分析課件不同刀具材料的機(jī)械特性不同刀具材料的機(jī)械特性第二章內(nèi)容結(jié)束謝謝同學(xué)們第二章內(nèi)容結(jié)束謝謝同學(xué)們第二章刀具材料

本章主要介紹常用切削刀具材料的種類、機(jī)械物理性能及其用途。本章重點(diǎn)是，了解刀具材料中最常用的高速鋼、硬質(zhì)合金的性能、牌號(hào)及用途。此外，也介紹目前國內(nèi)外生產(chǎn)中使用的高性能涂層刀具材料、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等超硬刀具材料的特點(diǎn)和用途第二章刀具材料本章主要介紹常用切削刀具第一節(jié)刀具材料應(yīng)具備的性能1、高硬度和高耐磨性必須高于工件硬度，通常應(yīng)HRC62以上2、足夠的強(qiáng)度和韌性3、較高的耐磨性4、較高的耐熱性5、良好的工藝性第一節(jié)刀具材料應(yīng)具備的性能1、高硬度和高耐磨性必須高于（1898年美國首次使用）基本性能：

硬度：62~65HRC耐熱性：500~600℃

切削速度：V<30m/min

工藝性好，適用于制造復(fù)雜刀具。高速鋼高速鋼種類鎢系：W18Cr4V（簡稱W18)普通高速鋼應(yīng)用最早的高速鋼，綜合性能較好。由于鎢資源稀少，現(xiàn)使用較少鎢鉬系：W6Mo5Cr4V2（簡稱M2)抗彎強(qiáng)度和韌性高于W18，耐熱性低于W18，熱塑性好目前使用最多的高速鋼，多用于熱成形刀具第二節(jié)常用刀具材料（1898年美國首次使用）基本性能：高速鋼高速鋼種類鎢高性能高速鋼鈷高速鋼：W2Mo9Cr4VCo8（簡稱M42）鋁高速鋼：W6MO5Cr4V2Al（簡稱501）粉末冶金高速鋼綜合性能良好，高溫硬度高，允許切削速度高。用于加工耐熱合金、不銹鋼切削性能接近M42，耐磨性低，熱處理溫度較難控制。成本低，適合國情，逐漸推廣使用顆粒細(xì)小，有良好的各向同性的力學(xué)性能，熱處理變形小。用于制造各種形狀復(fù)雜的高性能刀具、精密刀具和斷續(xù)切削的刀具冶煉成本高，價(jià)格昂貴，國內(nèi)應(yīng)用較少高性能高速鋼鈷高速鋼：W2Mo9Cr4VCo8（簡稱M（1923年德國首次使用）基本性能：

硬度：89~93HRA耐熱性：800~1000℃

切削速度：高速鋼的4~10倍強(qiáng)度、韌性：低于高速鋼

工藝性差。硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金種類普通硬質(zhì)合金K類（YG類）：成分為WC-Co常用牌號(hào)：YG3、YG6、YG8

碳化鎢（WC）、碳化鈦（TiC）粉末為主要成分，并以鈷（Co）、鉬(Mo)、鎳（Ni）為粘結(jié)劑燒結(jié)成的粉末冶金數(shù)字代表結(jié)合劑Co含量為3%、6%、8%Co↑→強(qiáng)度↑；硬度、耐熱性↓→適合粗加工Co↓→適合精加工主要用于加工鑄鐵及有色金屬（1923年德國首次使用）基本性能：硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金種P類（YT類）：成分為WC-TiC-Co常用牌號(hào)：YT5、YT14、YT15、YT30

數(shù)字代表結(jié)合劑TiC含量為5%、14%、15%、30%TiC↑→硬度、耐磨性、耐熱性↑；強(qiáng)度↓→適合精加工主要用于加工鋼由于含TiC，提高了與鋼的抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散的能力M類（YW類）：成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co常用牌號(hào)：YW1、YW2

即可以加工鑄鐵也可以加工鋼由于含TaC(NbC)，提高了強(qiáng)度和韌性以及耐磨性通用（萬能）硬質(zhì)合金P類（YT類）：成分為WC-TiC-Co常用牌號(hào)：YT5其它硬質(zhì)合金P類（YN類）：成分為TiC(TiN、TiCN）-Ni（Mo）常用牌號(hào)：YN05、YN10

用于合金鋼、淬硬鋼的精加工和半精加工硬度高于WC基硬質(zhì)合金，耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗粘結(jié)和抗氧化能力強(qiáng)，耐磨性好，沖擊韌性差超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金用于不銹鋼、鈦合金等難加工材料的斷續(xù)加工即提高了硬度、耐磨性，又提高了強(qiáng)度和韌性細(xì)化晶粒達(dá)0.2~1微米（普通為幾微米）其它硬質(zhì)合金P類（YN類）：成分為TiC(TiN、Ti第三節(jié)其它刀具材料基本性能：

硬度高：91~95HRA耐熱性：1200℃

時(shí)80HRA化學(xué)穩(wěn)定性好，抗粘結(jié)和擴(kuò)散能力好。強(qiáng)度、韌性差，只有硬質(zhì)合金的一半。陶瓷陶瓷刀具種類氧化鋁基陶瓷（AI2O3）氮化硅基陶瓷（Si3N4）用于冷硬鑄鐵、淬硬鋼的加工用于冷硬鑄鐵、淬硬鋼、高速鋼、合金鋼、鎳基合金、鈦合金的加工第三節(jié)其它刀具材料基本性能：陶瓷陶瓷刀具種類氧化基本性能：立方碳化硼立方氮化硼刀具種類整體聚晶立方氮化硼刀片立方氮化硼復(fù)合刀片用于冷硬鑄鐵、淬硬鋼、鎳基高溫合金，切削速度接近硬質(zhì)合金加工普通鑄鐵和碳鋼時(shí)的速度。硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)一層0.5mm厚的立方氮化硼硬度高：8000~9000HV耐熱性：1400~1500℃化學(xué)穩(wěn)定性好1200~1300℃也不與鐵族元素起化學(xué)反應(yīng)，耐磨性、導(dǎo)熱性好。

用于車刀、鏜刀基本性能：立方碳化硼立方氮化硼刀具種類整體聚基本性能：金剛石金剛石刀具種類天然單晶金剛石刀具金剛石復(fù)合刀片用于非鐵金屬和非金屬材料（石英、光學(xué)玻璃）的精密加工硬質(zhì)合金基體上燒