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文檔簡介

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。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。

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。常用刀具材料

高速鋼的分類常用刀具材料普通高速鋼W18Cr4V屬鎢系高速鋼,其綜合機(jī)械性能好,可用于制造包括復(fù)雜刀具在內(nèi)的各類刀具。它的優(yōu)點(diǎn)是淬火時(shí)過熱傾向小,(過熱:加熱溫度過高或在高溫下保溫時(shí)間過長,引起奧氏體晶粒粗化稱為過熱。粗大的奧氏體晶粒會(huì)導(dǎo)致鋼的強(qiáng)韌性降低,脆性轉(zhuǎn)變溫度升高,增加淬火時(shí)的變形開裂傾向),熱處理工藝便于控制;含V量少,可磨削性好。缺點(diǎn)是碳化物分布不均勻;熱塑性差,很難用熱成型方法制造刀具。W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2屬鎢鉬系高速鋼,具有碳化物分布均勻、韌性好、熱塑性好的特點(diǎn),將逐步取代W18Cr4V,缺點(diǎn)是可磨削性比W18Cr4V略差。

高性能高速鋼對(duì)于強(qiáng)度和硬度較高的難加工材料,采用普通高速鋼刀具的切削效果不理想,切削速度不能超過30m/min,因此近年來采用新技術(shù)措施來改善高速鋼刀具的切削性能。調(diào)整普通高速鋼的基本化學(xué)成分,添加一些C、V、Co、Al等合金元素,使其機(jī)械性能和切削性能顯著提高,這就是高性能高速鋼。高性能高速鋼可以用于切削不銹鋼、高強(qiáng)度鋼、高溫合金、鈦合金等難加工材料。例如加鈷形成鈷高速鋼W2Mo9Cr4VCo8(M42),它的特點(diǎn)是綜合性能好,硬度接近HRC70,高溫硬度高(可磨削性也好,但由于含有鈷元素,所以價(jià)格較貴。加鋁形成鋁高速鋼W6Mo5Cr4V2AI(501),它是我國獨(dú)創(chuàng)的無鈷高速鋼,。它的優(yōu)點(diǎn)是無鈷而成本低,缺點(diǎn)是可磨削性略低于M42,切熱處理溫度較難控制。加鋁形成鋁高速鋼W6Mo5Cr4V2AI(501),它是我國獨(dú)創(chuàng)的無鈷高速鋼,它的優(yōu)點(diǎn)是無鈷而成本低,缺點(diǎn)是可磨削性略低于M42,且熱處理溫度較難控制。鋁能提高鎢、鉬等元素在鋼中的溶解度,并可阻止晶粒長大,因此,高溫硬度、熱塑性與韌性提高。在切削溫度作用下,刀具表面可形成氧化鋁薄膜,減小與切屑的摩擦。

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。常用刀具材料

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。常用刀具材料3、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。常用刀具材料5高速鋼基硬質(zhì)合金以TiC或WC作硬質(zhì)相(占30%~40%),以高速鋼作粘結(jié)劑(占60%~70%),用粉末冶金工藝制成。其性能介于硬質(zhì)合金和高速鋼之間,具有良好的耐磨性和韌性,鍛造、熱處理和切削加工性較好,適用于制造復(fù)雜刀具。6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(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。常用刀具材料1.5.4超硬刀具材料1.陶瓷常用的刀具陶瓷有兩種:Al2O3基陶瓷Al2O3基陶瓷氧化鋁基陶瓷具有如下特點(diǎn):a.有很高的硬度和耐磨性;b.有很高的耐熱性。1200°C還能進(jìn)行切削;c.有很高的化學(xué)穩(wěn)定性。陶瓷與金屬的親和力小,抗擴(kuò)散和粘結(jié)的能力較好。e.有較低的摩擦系數(shù),切屑與刀具不易產(chǎn)生粘結(jié)。加工表面粗糙度值較小。f.抗彎強(qiáng)度低,沖擊韌性差。g.導(dǎo)熱性差。氧化鋁陶瓷的分類:(1)純氧化鋁陶瓷主要由Al2O3加微量添加劑(如MgO),經(jīng)冷壓燒結(jié)而成,是一種廉價(jià)的非金屬刀具材料。其抗彎強(qiáng)度為400~500N/㎜2,硬度HRA91~92。由于抗彎強(qiáng)度太低,難以推廣應(yīng)用。(2)復(fù)合氧化鋁陶瓷復(fù)合氧化鋁陶瓷是在Al2O3基體中添加高硬度、難熔碳化物(如TiC),并加入一些其它金屬(如鎳、鉬)進(jìn)行熱壓而成的一種陶瓷。其抗彎強(qiáng)度為800N/㎜2以上,硬度達(dá)到HRA93~94。多用于各種金屬材料的半精加工和精加工,特別適合于淬硬鋼、冷硬鑄鐵的加工。不宜進(jìn)行斷續(xù)切削(3)SiC晶須增強(qiáng)的氧化鋁陶瓷在Al2O3基體中加入SiC和ZrO2晶須而形成晶須陶瓷,大大提高了韌性,切削性能明顯改善。SiC是一種單晶,具有一定的纖維結(jié)構(gòu),平均直徑為0.6μm,其抗拉強(qiáng)度大于7GPa,起加強(qiáng)棒的作用,可改善材料的斷裂韌性。價(jià)格高,比普通陶瓷的成本貴3-4倍。復(fù)合氮化硅陶瓷在Si3N4基體中添加TiC等化合物和金屬Co等進(jìn)行熱壓,可以制成復(fù)合氮化硅陶瓷。它的機(jī)械性能與復(fù)合氧化鋁陶瓷相近,強(qiáng)度和韌性高于氧化鋁陶瓷,特別適合于切削冷硬鑄鐵和淬硬鋼。由于陶瓷的原料在自然界中容易得到,且價(jià)格低廉,因而是一種極有發(fā)展前途的刀具材料。2.立方氮化硼氮化硼的性能和形狀同石墨很相似。六方氮化硼經(jīng)高溫高壓處理轉(zhuǎn)化為立方氮化硼(CBN)。立方氮化硼是六方氮化硼的同素異構(gòu)體,其硬度僅次于金剛石。立方氮化硼的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性優(yōu)于金剛石,金剛石在700~800℃時(shí)即石墨化,而立方氮化硼可耐1300~1500℃的高溫。用于切削淬硬鋼、冷硬鑄鋼、高溫合金等,切削速度比硬質(zhì)合金高5倍。3.金剛石

金剛石分天然和人造兩種,它們都是碳的同素異構(gòu)體。其硬度高達(dá)HV10000,是自然界中最硬的材料。天然金剛石的硬度高于人造金剛石,但價(jià)格昂貴。人造金剛石是在高溫高壓條件下,借助于某些合金的觸媒作用,由石墨轉(zhuǎn)化而成。金剛石的特點(diǎn)具有極高的硬度和耐磨性;刀具使用壽命可比硬質(zhì)合金高幾倍到幾百倍。金剛石的切削刃非常鋒利,摩擦系數(shù)小,切削時(shí)不易產(chǎn)生積屑瘤。熱穩(wěn)定性差。當(dāng)溫度高于700℃

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