金屬材料與金屬切削加工原理

1、 第一章 金屬材料的性能 第一節(jié) 金屬材料的主要性能 兩大類： 1 使用性能：機(jī)械零件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能。 包括：力學(xué)性能、物理、化學(xué)性能 2 工藝性能：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、切削性能等。 、金屬材料的力學(xué)性能： 力學(xué)性能-受外力作用反映出來的性能。 一 彈性和塑性： 1彈性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)其原來形狀的性能。力和變形同時(shí)存在、同時(shí)消失。 如彈簧：彈簧靠彈性工作。 2 塑性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生永久變形而不至于引起破壞的性能。（金屬之間的連續(xù)性沒破壞）塑性大小以斷裂后的塑性變形大小來表示。塑性變形：在外力消失后留下的這部分不可恢

2、復(fù)的變形。 3 拉伸圖：金屬材料在拉伸過程中彈性變形、塑性變形直到斷裂的全部力學(xué)性能可用拉伸圖形象地表示出來。 1）彈性階段e 2）屈服階段：過e點(diǎn)至水平段右端 點(diǎn)水s屈服點(diǎn)，過s塑性極限，s平段說明載荷不增加，式樣仍繼續(xù)伸長。（P一定，=P/F一定，但真實(shí)應(yīng)11 因?yàn)樽冃危現(xiàn)）發(fā)生永久變形力P/F 強(qiáng)度極限，材料能承受 變形，3）強(qiáng)化階段：水平線右斷至b點(diǎn) Pb 的最大載荷時(shí)的應(yīng)力?？s “b過b點(diǎn)，試樣某一局部范圍內(nèi)橫向尺寸突然急劇縮小。4）局部變形階段k （試樣橫截面變小，拉力）頸” 延伸率和斷面收縮率：表示塑性大小的指標(biāo)4 l拉深后長 = l試樣原長，1）延伸率：10 拉斷后截面）斷面收

3、縮率：2 F原截面，F(xiàn)10 、越大，材料塑性越好（1） mas=塑 =+2（）與區(qū)別：拉伸圖中 ，塑 彈 為塑性材料，5%為脆性材料。（3）一般5%條件屈服極限5 2 0。塑性變形的應(yīng)通常規(guī)定產(chǎn)生0.2有些材料在拉伸圖中沒有明顯的水平階段。. ,稱為條件屈服極限力作為屈服極限 剛度：二 金屬材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。 1 材料本質(zhì)相當(dāng). ,應(yīng)力與應(yīng)變的比值.其大小主要決定材料本身彈性模量在彈性范圍內(nèi) /=tg于單位元元變形所需要的應(yīng)力。=, = 2 幾何尺寸、形狀、受力形所以考慮材料剛度時(shí)要把E,但尺寸不同,則其剛度也不同.E相同材料的相同. 還要考慮受力情況狀尺寸同時(shí)考慮. 三 強(qiáng)度：

4、 強(qiáng)度指金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力?？辜?抗壓強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度可分為按作用力性質(zhì)的不同,:w + - 強(qiáng)度抗扭強(qiáng)度b 常用來表示金屬材料強(qiáng)度的指標(biāo): 2 原截面產(chǎn)生屈服時(shí)最大外力, F-屈服強(qiáng)度: (Pa N/m) P-0s2. ) P-斷裂前最大應(yīng)力抗拉強(qiáng)度 (Pa N/mb因金屬材料不能在超過在設(shè)計(jì)機(jī)械和選擇評定材料時(shí)有重要意義./bs 之間塑性變-,機(jī)件會斷裂. 工作的條件下工作,否則會塑變.超過bsbs ,壓力加工形 硬度： 四表示金屬,金屬抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力是材料性能的綜合物理量 材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)的抵抗彈性變形、塑性變形或斷裂的能力。 HB 布

5、式硬度1 將鋼球垂直地壓入金屬,在一定壓力P下用直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球 則d(用刻度放大鏡測)表面,并保持壓力到規(guī)定的時(shí)間后卸荷,測壓痕直徑2壓壓頭用淬火鋼球, HBW單位一般不寫HB=P/F (N/mm) . F-壓痕面積. HBS如鑄適于HBS10鋼材N例如：純彎曲，有色金屬 疲勞破壞原因2 裂紋擴(kuò)展致使零件不,導(dǎo)致微裂紋表面劃痕,能引起應(yīng)力集中,材料有雜質(zhì). 能承受所加載荷突然破壞 3預(yù)防措施. 表面淬火等,噴丸處理-表面強(qiáng)化,避免應(yīng)力集中,改善結(jié)構(gòu)形狀、金屬材料的物理,化學(xué)及工藝性能： 一 物理性能 比重: 計(jì)算毛坯重量,選材,如航天件 :輕熔點(diǎn):鑄造 鍛造溫度(再結(jié)晶溫度)熱膨

6、脹性:鐵軌 模鍛的模具、量具、導(dǎo)熱性: 鑄造:金屬型 鍛造:加熱速度、導(dǎo)電性: 電器元件 銅 鋁磁性:變壓器和電機(jī)中的硅鋼片 磨床: 工作臺 二 化學(xué)性能 化學(xué)性能：指金屬材料與周圍介質(zhì)掃觸時(shí)抵抗發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)的性能。 耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。 抗氧化性：指金屬材料在高溫下，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力。 金屬的化學(xué)性能,決定了不同金屬與金屬,金屬與非金屬之間形成化合物的性能,使有些合金機(jī)械性能高,有些合金抗腐蝕性好,有的金屬在高溫下組織性能穩(wěn)定. 如耐酸,耐堿等，如化工機(jī)械,高溫工作零件等 三 工藝性能 金屬材料能適應(yīng)加工工藝要求的能力. 鑄造性能：指金屬或合金是否適合鑄造的

7、一些工藝性能，主要包括流性能、充滿鑄模能力；收縮性、鑄件凝固時(shí)體積收縮的能力；偏析指化學(xué)成分不均性。 焊接性能：指金屬材料通過加熱或加熱和加壓焊接方法，把兩個(gè)或兩個(gè)以上金屬材料焊接到一起，接口處能滿足使用目的的特性。 冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度一般用彎曲角度（外角）或彎心直徑d 對材料厚度a 的比值表示，a 愈大或d/a 愈小，則材料的冷彎性愈好。 沖壓性能：金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進(jìn)行沖壓叫冷沖壓。檢驗(yàn)方法用杯突實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。 鍛造性能：金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。 第二章 常用工程材料 在機(jī)械、工程等工業(yè)領(lǐng)域中，

8、采用的材料種類及品種繁多、涉及范圍及其廣泛。其分類如下： 隨著生產(chǎn)的迅速發(fā)展，特別是電子產(chǎn)業(yè)、航空航天技術(shù)的突飛猛進(jìn)，不斷地對材料的性能提出了愈來愈高的要求。而傳統(tǒng)單一材料往往不能全面滿足強(qiáng)度、韌性、重量和穩(wěn)定性等方面的要求，為使各種材料之間的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，獲得性能更加優(yōu)越的材料，人們研制出各種新型復(fù)合材料。就是由兩種或兩種以上不同材料的組合材料，其性能通常兼有組成材料的各種優(yōu)點(diǎn)，有著非常廣闊的發(fā)展前景。 中國經(jīng)過幾十年的努力，鋼鐵工業(yè)已同過去的僅能生產(chǎn)100 多個(gè)鋼種、400 多個(gè)品種的鋼材發(fā)展到現(xiàn)在能生產(chǎn)1000 多個(gè)鋼種、4 萬多個(gè)品種的鋼材，特別是國防工業(yè)和高精尖技術(shù)，包括原子彈、氫彈、導(dǎo)

9、彈、核潛艇、通訊衛(wèi)星、火箭等需要的關(guān)鍵金屬材料。都已由國內(nèi)自行研制開發(fā)成功，最大限度滿足了其需要。 第一節(jié) 合 金 鋼 2-1 概 述 合金鋼為了改善鋼的組織和性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上，有目的地加入一些元素而制成的鋼。加入的元素稱為合金元素。常用的合金元素有錳、鉻、鎳、硅、鉬、鎢、釩、鈦、鋯、鈷、鈮、銅、鋁、硼、稀土(RE) 等。 根據(jù)我國的資源情況，富產(chǎn)的元素有硅、錳、鉬、鎢、釩、硼及稀土元素，而鉻、鎳，特別是鈷稀缺。選用合金鋼時(shí)，應(yīng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，優(yōu)先考慮我國資源豐富的鋼種。與碳鋼相比，合金鋼的性能顯著提高，應(yīng)用日益廣泛，但價(jià)格高于碳鋼。 一、合金鋼的分類 (一) 按用途分類 1、合金

10、結(jié)構(gòu)鋼用于制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)的鋼。主要包括低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼等。 2、合金工具鋼用于制造各種工具的鋼。主要包括合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼等。 3、特殊性能鋼具有某種特殊物理或化學(xué)性能的鋼。主要包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等等。 (二) 按合金元素的總含量分類 Me10。、高合金鋼。 3 按正火后的組織分類) 三(將一定截面的試樣(25mm)，在靜止空氣中冷卻后，按所得組織可分為珠光體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼和鐵素體鋼等。 二、合金鋼的編號 (一) 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號由三部分組成，即“兩位數(shù)字+元素符號十?dāng)?shù)字”。前面兩位數(shù)字代表鋼中

11、平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍；元素符號代表鋼中所含的合金元素，其后面的數(shù)字表示該元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍，當(dāng)其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)Me1.5時(shí)一般只標(biāo)出元素符號而不標(biāo)數(shù)字，當(dāng)其Me1.5、2.5、3.5時(shí)，則在c= 0.6，平60Si2Mn鋼，表示平均、3、4。例如元素符號后相應(yīng)地標(biāo)出2Mn1.5的合金結(jié)構(gòu)鋼。如為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號后1.5均，平均si面加符號“A”。 （二) 合金工具鋼 合金工具鋼牌號的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，區(qū)別僅在于碳含量的表示方法不c1，cr約為高速鋼不論其碳含量多少，在牌號中都不予標(biāo)出，但當(dāng)合金的其它成分相同，僅碳含量不同時(shí)，則在碳含量高的牌號前冠以“C”字母，如W6M05Cr4

12、V2鋼和c= 0.951.050.9，后者，其余成CW6M05Cr4V2鋼，前者c=0.8分相同。 (三) 特殊性能鋼 特殊性能鋼的牌號表示方法與合金工具鋼的基本相同，只是當(dāng)其平均c0.03和c0.08時(shí)，在牌號前分別冠以“00”及“0”。 如0Crl9Ni9 鋼表示平均c0.08，cr 19，Ni 9的不銹鋼。 (四) 滾動(dòng)軸承鋼 高碳高鉻軸承鋼屬于專用鋼，為了表示其用途，在牌號前加以“G” (“滾”字的漢語拼音首字母) ，鉻含量以其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍來表示，碳的含量不標(biāo)出，其c= 鋼，表示平均GCrl5SiMn 它合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼同。例如1.5，Si和Mn 都小于1.5的滾動(dòng)軸承

13、鋼。 2-2 合金元素在鋼中的作用 一、強(qiáng)化鐵素體 大多數(shù)合金元素都能溶于鐵素體，形成合金鐵素體。合金元素溶入鐵素體后，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用，使其強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌性下降。 二、形成合金碳化物 合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小，可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。 非碳化物形成元素有：鎳、鈷、銅、硅、鋁、氮、硼等。它們不與碳形成碳化物而固溶于鐵的晶格中，或形成其它化合物。 鋼中形成的合金碳化物主要有以下兩類： (1) 合金滲碳體。它是合金元素溶人滲碳體 (置換其中的鐵原子) 所形成的化合物。合金滲碳體與Fe3C的晶體結(jié)構(gòu)相同，但比Fe3C略為穩(wěn)定，硬度也略高，是一般低合金鋼中碳化

14、物的主要存在形式。 (2) 特殊碳化物。它是中強(qiáng)或強(qiáng)碳化物形成元素與碳形成的化合物，其晶格類型與滲碳體完全不同。特殊碳化物，特別是間隙相碳化物，比合金滲碳體具有更高的熔點(diǎn)、硬度與耐磨性，也更穩(wěn)定，不易分解。在鋼中存在彌散分布的特殊碳化物時(shí)，將顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度與耐磨性而不降低韌性，這對提高工具鋼的使用性能極為有利。 三、阻礙奧氏體晶粒長大 強(qiáng)碳化物形成元素釩、鈮、鋯、鈦等容易形成特殊碳化物，鋁在鋼中常以AIN、Al2O3的細(xì)小質(zhì)點(diǎn)存在，它們都彌散地分布在奧氏體晶界上，由于比較穩(wěn)定，不易分解溶入奧氏體，從而對奧氏體晶粒長大起機(jī)械阻礙作用。 因此，合金鋼 (除錳鋼外) 在淬火加熱時(shí)不易過熱，有

15、利于獲得細(xì)馬氏體組織，同時(shí)也有利于提高加熱溫度，使奧氏體中溶入更多的合金元素，以改善鋼的淬透性和性能。這是合金鋼的重要特點(diǎn)之一。 四、提高鋼的淬透性 合金元素(除鈷外)溶入奧氏體后，都能降低原子擴(kuò)散速度，增加過冷奧氏體的穩(wěn)，臨界冷卻速度減小，從而提高鋼的6-3) 見圖 (曲線位置向右移動(dòng)C定性，使淬透性。 注意：若合金元素未溶人奧氏體，將不能增加奧氏體的穩(wěn)定性，因而也就不能提高鋼的淬透性，反而會降低鋼的淬透性。 五、提高淬火鋼的回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時(shí)，抵抗軟化(強(qiáng)度，硬度下降)的能力。 淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變都是依靠原子的擴(kuò)散進(jìn)行的。由于合金元素溶人馬氏體，使原子擴(kuò)散速度減慢，因而在

16、回火過程中，馬氏體不易分解，殘余奧氏體不易轉(zhuǎn)變，碳化物不易析出，析出后也不易聚集長大。這就使淬火鋼的強(qiáng)度、硬度下降緩慢，提高了鋼抵抗軟化的能力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。 合金鋼的回火穩(wěn)定性高于碳鋼，在相同的回火溫度下，合金鋼比相同含碳量的碳鋼具有更高的強(qiáng)度和硬度；在達(dá)到相同硬度的情況下，合金鋼可以在較高的溫度下回火。 高的回火穩(wěn)定性使鋼在較高溫度下仍能保持高的硬度和耐磨性。鋼在高溫 ( 550 ) 下保持高硬度 (60HRC) 的能力叫熱硬性。這種性能對工具鋼具有重要的意義。 2-3 合金結(jié)構(gòu)鋼 一、低合金結(jié)構(gòu)鋼 c0.20)、低合金元素(低合金結(jié)構(gòu)鋼的成分特點(diǎn)是低碳(一般合金元素總量Me3)

17、 ，以錳為主加元素，并輔加以釩、鈦、鈮、硅、銅、磷等，有時(shí)還加入微量稀土元素。 性能特點(diǎn)： 1、具有高的屈服強(qiáng)度與良好的塑性和韌性。其屈服強(qiáng)度比碳鋼提高3050b) 提高得更明顯。 以上，尤其是屈強(qiáng)比 (s2、良好的焊接性。由于這類鋼的含碳量低，合金元素少，塑性好，不易在焊縫區(qū)產(chǎn)生淬火組織及裂紋，且成分中的碳化物形成元素釩、鈦、鈮可抑制焊縫區(qū)的晶粒長大，故它的焊接性良好。 3、較好的耐蝕性。加入銅、磷，提高了鋼材抵抗海水、大氣、土壤腐蝕的能力。 低合金結(jié)構(gòu)鋼一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，其組織為鐵素體和珠光體。被廣泛用 于橋梁、船舶、車輛、建筑、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道等。常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌

18、號、性能及用途可查表獲得。其中16Mn（Q345）是我國發(fā)展最早、產(chǎn)量最大、各種性能配合較好的鋼材，故應(yīng)用最廣。 二、合金滲碳鋼 滲碳鋼通常是指經(jīng)滲碳、淬火、低溫回火后使用的鋼。它主要用于制造表面承受強(qiáng)烈摩擦和磨損，同時(shí)承受動(dòng)載荷特別是沖擊載荷的機(jī)器零件。這類零件都要求表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有較高的強(qiáng)度和足夠的韌性。 =0.100.20%) c由滲碳鋼可分為碳素滲碳鋼和合金滲碳鋼。碳素滲碳鋼 (于淬透性低，僅能在表面獲得高的硬度，而心部得不到強(qiáng)化，故只適用于較小的滲碳件。 c一般在0.10.25合金滲碳鋼的平均之間，以保證滲碳件心部有足夠高的塑性與韌性。 合金滲碳鋼的性能特點(diǎn)： 1、

19、滲碳淬火后，滲碳層硬度高，具有優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度； 2、滲碳件心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度； 3、具有良好的熱處理工藝性能，在高的滲碳溫度(900950)下奧氏體晶粒不易長大，淬透性也較好。 合金滲碳鋼的熱處理，一般是滲碳后直接淬火和低溫回火。 熱處理后滲碳層的組織由回火馬氏體+粒狀合金碳化物+少量殘余奧氏體組成，表面硬度一般為5864HRC。心部組織與鋼的淬透性及工件截面尺寸有關(guān)，完全淬透時(shí)為低碳回火馬氏體，硬度為4048HRC；多數(shù)情況下，是由托氏體+回火馬氏體+少量鐵素體組成，硬度為2540HRC。 20CrMnTi 是應(yīng)用最廣泛的合金滲碳鋼，可用來制造汽車、拖拉機(jī)的變速齒輪。

20、為了節(jié)約鉻，常用 20Mn2B 或 20MnVB 等鋼代替20CrMnTi。 三、合金調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)鋼通常是指經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用的鋼，一般為中碳的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼。它主要用于制造承受多種載荷、受力復(fù)雜的零件，如機(jī)床主軸、連桿、汽車半軸、重要的螺栓和齒輪等。 c在0.250.50之間。合金調(diào)質(zhì)鋼的平均碳含量過低，不易淬硬，回火后硼等，錳、硅、主加元素有鉻、鎳、則韌性不足。達(dá)不到所需硬度；碳含量過高，以增加鋼的淬透性，同時(shí)還強(qiáng)化鐵素體。輔加元素有鉬、鎢、釩、鈦等，主要是防止淬火加熱產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，細(xì)化晶粒和提高回火穩(wěn)定性，進(jìn)一步改善鋼的性能。 合金調(diào)質(zhì)鋼具有良好的淬透性、熱處理工藝性及良好的綜

21、合力學(xué)性能。 合金調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理一般為淬火后高溫回火 （調(diào)質(zhì))，組織為回火索氏體，具有高的綜合力學(xué)性能。 若零件表層要求有很高的耐磨性，可在調(diào)質(zhì)后再進(jìn)行表面淬火或化學(xué)熱處理等。 40Cr鋼是典型的合金調(diào)質(zhì)鋼，其強(qiáng)度比40鋼高20，并有良好的塑性和淬透性，因此被廣泛用于各類機(jī)械設(shè)備的主軸，汽車半軸、連桿及螺栓、齒輪等。 四、合金彈簧鋼 彈簧鋼是指用來制造各種彈簧和彈性元件的鋼。彈簧是利用其在工作時(shí)產(chǎn)生的彈性變形來吸收能量，以緩和振動(dòng)和沖擊，或依靠彈性儲存能量，以驅(qū)動(dòng)機(jī)件完成規(guī)定的動(dòng)作。因此，要求彈簧材料具有高的彈性極限，尤其要具有高的屈強(qiáng)c在0.45比，高的疲勞強(qiáng)度以及足夠的塑性和韌性。合金

22、彈簧鋼的平均0.70之間，以保證高的彈性極限與疲勞強(qiáng)度。彈簧鋼根據(jù)彈簧尺寸和成形方法的不同，其熱處理方法也不同。 1、熱成形彈簧 當(dāng)彈簧絲直徑或鋼板厚度大于1015mm時(shí)，一般采用熱成形。其熱處理是在成形后進(jìn)行淬火和中溫回火，獲得回火托氏體組織，具有高的彈性極限與疲勞強(qiáng)度，硬度為4045HRC。 2、冷成形彈簧 對于直徑小于8-10mm的彈簧，一般采用冷拔鋼絲冷卷而成。 若彈簧鋼絲是退火狀態(tài)的，則冷卷成形后還需淬火和中溫回火；若彈簧鋼絲是鉛浴索氏體化狀態(tài)或油淬回火狀態(tài)，則在冷卷成形后不需再進(jìn)行淬火和回火處理，只需進(jìn)行一次200-300的去應(yīng)力退火，以消除內(nèi)應(yīng)力，并使彈簧定形。 彈簧經(jīng)熱處理后，

23、一般還要進(jìn)行噴丸處理，使表面強(qiáng)化，并在表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，以提高彈簧的疲勞強(qiáng)度和壽命。60Si2Mn鋼是應(yīng)用最廣的合金彈簧鋼，被廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)上的板簧、螺旋彈簧以及安全閥用彈簧等。彈簧鋼也可 機(jī)床主軸等。如彈簧夾頭、用以制造高強(qiáng)度的耐磨件，進(jìn)行淬火及低溫回火處理，五、滾動(dòng)軸承鋼 滾動(dòng)軸承鋼是用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體 (滾針、滾柱、滾珠) 、內(nèi)外套圈的專用鋼。滾動(dòng)軸承在工作時(shí)，滾動(dòng)體與內(nèi)、外套圈之間是點(diǎn)接觸或線接觸，接觸應(yīng)力極大；滾動(dòng)或滑動(dòng)摩擦，易使軸承工作表面產(chǎn)生接觸疲勞破壞與磨損，因而要求滾動(dòng)軸承材料具有高的硬度和耐磨性、高的疲勞強(qiáng)度、足夠的韌性和一定的耐蝕性。 滾動(dòng)軸承鋼是高碳鉻

24、鋼，其平均c為0.951.15，以保證軸承鋼具有高的強(qiáng)度、硬度和形成足夠的碳化物以提高耐磨性。 合金元素鉻的作用是提高淬透性，并形成細(xì)小均勻分布的合金滲碳體，以提高鋼的硬度、接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性。在制造大型軸承時(shí)，為了進(jìn)一步提高淬透性，還向鋼中加入硅、錳等合金元素。 滾動(dòng)軸承鋼的熱處理主要為球化退火、淬火和低溫回火。 球化退火為預(yù)先熱處理，其目的是降低鋼的硬度以利于切削加工，并為淬火作好組織上的準(zhǔn)備。 淬火和低溫退火是決定軸承鋼性能的最終熱處理，獲得的組織為極細(xì)的回火馬氏體、細(xì)小而均勻分布的粒狀碳化物和少量的殘余奧氏體，硬度為6165HRC。 對于精密軸承零件，為了保證尺寸的穩(wěn)定性，可在淬火后

25、進(jìn)行一次冷處理，以減少殘余奧氏體的量，然后低溫回火、磨削加工，最后再進(jìn)行一次人工時(shí)效，消除磨削產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。GCrl5、GCrl5SiMn鋼是應(yīng)用最多的軸承鋼。前者用作中、小型滾動(dòng)軸承，后者用于較大型滾動(dòng)軸承。 2-4 合金工具鋼 合金工具鋼按主要用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼三大類。 一、合金刃具鋼 合金刃具鋼主要用來制造刀具，如車刀、銑刀、鉆頭、絲錐等。對刃具鋼的性能要求是：高的硬度和耐磨性，高的熱硬性，足夠的強(qiáng)度、塑性和韌性。 合金刃具鋼分為低合金刃具鋼和高速鋼兩類。 (一) 低合金刃具鋼 低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素的鋼。其c= 的范圍內(nèi)，以保證鋼

26、的淬硬性和形成合金碳化物的需要。由于合1.50.75金元素的加入量不大，故鋼的熱硬性仍不太高，一般工作溫度不得高于300。 9SiCr是最常用的低合金刃具鋼，被廣泛用來制造各種薄刃工具，如板牙、絲錐、鉸刀等。 低合金刃具鋼的熱處理與碳素工具鋼基本相同。刃具毛坯鍛造后的預(yù)先熱處理采用球化退火，切削加工后的最終熱處理采用淬火和低溫回火。最終熱處理后的組織為細(xì)回火馬氏體、粒狀合金碳化物及少量的殘余奧氏體，一般硬度可達(dá)6065HRC。 (二) 高速鋼 用高速鋼制作的刃具在使用時(shí)，能以比低合金刃具鋼刀具更高的切削速度進(jìn)行切削，因而被稱為高速鋼。它的特點(diǎn)是熱硬性高達(dá)600，切削時(shí)能長時(shí)間保持刃口鋒利，故又

27、稱為“鋒鋼”，并且還具有高的強(qiáng)度、硬度和淬透性。淬火時(shí)在空氣中冷卻即可得馬氏體組織，因此，又俗稱為“風(fēng)鋼”、“白鋼”。 1高速鋼的成分特點(diǎn) 在0.75高速鋼的含碳量較高，1.60的范圍內(nèi)，高的碳含量是為了在淬c火后獲得高碳馬氏體，并保證形成足夠的碳化物，從而保證其高硬度、高的耐磨性和良好的熱硬性。 鉻在高速鋼淬火加熱時(shí)，幾乎全部溶人奧氏體中，增加了奧氏體的穩(wěn)定性，從而顯著提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性。釩是強(qiáng)碳化物形成元素，其碳化物VC非常穩(wěn)定，極難溶解，硬度極大 (可達(dá)8385HRC) ，從而提高鋼的硬度和耐磨性。未溶的VC能顯著阻礙奧氏體長大。 2高速鋼的鍛造 高速鋼鑄態(tài)組織中含有大量的魚骨狀

28、碳化物 (見圖6-4)，分布很不均勻，顯著降低了鋼的力學(xué)性能，特別是韌性。而且用熱處理方法不能根本改變碳化物的分布狀態(tài)，只能用反復(fù)鍛造的方法將碳化物打碎，并使其盡可能均勻分布。鍛造比最好大于10，鍛后 必須緩冷，以免開裂。 3高速鋼的熱處理 高速鋼的熱處理包括退火、淬火和回火，其特點(diǎn)是退火溫度低，淬火溫度高，回火溫度高且次數(shù)多。 退火。為了消除坯料在鍛造時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，細(xì)化晶粒，為 (1) 切削加工和淬火作準(zhǔn)備，高速鋼在鍛后必須及時(shí)進(jìn)行球化退火。退火溫度為Ac+3050，退火后的組織為索氏體和粒狀合金碳化物，硬度為207255HBW。 l (2) 淬火。高速鋼的淬火加熱溫度很高(12

29、001300)，目的是為了使碳化物盡可能多地溶人奧氏體，從而提高淬透性、回火穩(wěn)定性和熱硬性。 由于高速鋼的導(dǎo)熱性較差，故淬火加熱時(shí)必須進(jìn)行一至二次預(yù)熱。 (3) 回火。高速鋼淬火后應(yīng)立即回火，一般在550570回火三次。 在此溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，鎢、鉬、釩的碳化物從馬氏體和殘余奧氏體中析出，呈彌散分布，使鋼的硬度明顯上升；同時(shí)由于殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，也使硬度上升，從而形成二次硬化，保證了鋼的高硬度、高耐磨性及熱硬性。進(jìn)行多次回火，其目的是為了逐步減少殘余奧氏體的量和消除內(nèi)應(yīng)力。高速鋼回火后的組織為回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體，硬度可達(dá)63 66HRC。 4常用的高速鋼 常用的高速鋼

30、有 W18Cr4V、W6M05Cr4V2 和 W9M03Cr4V 三種。 W18Cr4V 是我國發(fā)展最早的高速鋼，其特點(diǎn)是熱硬性較高，過熱敏感性較小，加工性好。 W6M05Cr4V2 鋼是用鉬代替一部分鎢而發(fā)展起來的，其特點(diǎn)是具有良好的熱塑性，碳化物分布較均勻，耐磨性和韌性也較好，正在逐步取代 W18Cr4V 鋼。 W9M03Cr4V 鋼是近幾年發(fā)展起來的通用型高速鋼，具有上述兩種鋼的共同優(yōu)點(diǎn)，比 W18Cr4V 鋼的熱塑性好，比W6M05Cr4V2 鋼的脫碳傾向小，硬度高，因此得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用。 二、合金模具鋼 模具鋼可分為冷作模具鋼和熱作模具鋼。 (一) 冷作模具鋼 冷作模具鋼用于制

31、造使金屬在冷態(tài)下產(chǎn)生變形的模具，如冷沖模、冷擠壓模、冷鐓模、拉絲模等。 這些模具在工作中要承受很大的壓力、彎曲力、沖擊力和強(qiáng)烈的摩擦，要求具有高的硬度(5862HRC)和耐磨性，足夠的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)要求熱處理變形小。冷作模具鋼的化學(xué)成分、熱處理特點(diǎn)基本上與刃具鋼相似。對于小型冷作模具， 等。9Mn2V 、CrWMn、9SiCr、T10A可用碳素工具鋼和低合金刃具鋼制造。如其熱處理一般也是球化退火、淬火和低溫回火。 對于大型模具常用 Cr12 型鋼制造。Cr12 型鋼是最常用的冷作鋼，牌號有 Cr12 和 Cr12MoV 等。 Cr12 型鋼的最終熱處理有兩種方法： 1、低溫淬火和低溫回火法

32、(一次硬化法) 這種方法可使模具獲得高硬度和高耐磨性，淬火變形小。一般承受較大載荷和形狀復(fù)雜的模具采用此法處理。 2、高溫淬火和高溫 (510520) 多次回火法 (二次硬化法)這種方法能使模具獲得高的熱硬性和耐磨性，但韌性較差。一般承受強(qiáng)烈摩擦，在400450條件下工作的模具適用此法。Cr12 型鋼經(jīng)淬火及回火后的組織為回火馬氏體、粒狀碳化物和少量殘余奧氏體。 (二) 熱作模具鋼 熱作模具鋼用于制造在受熱狀態(tài)下對金屬進(jìn)行變形加工的模具，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等。 這類模具在工作中除承受較大的沖擊載荷、很大的壓力、彎曲力外，還受到熾熱金屬在模腔中流動(dòng)所產(chǎn)生的強(qiáng)烈摩擦力，同時(shí)還受到反復(fù)的加熱

33、和冷卻。因此，要求熱作模具鋼應(yīng)具有高的熱硬性和高溫耐磨性，良好的綜合力學(xué)性能，高的熱疲勞強(qiáng)度和較好的抗氧化能力，同時(shí)還要求具有高的淬透性、導(dǎo)熱性。 熱作模具鋼一般是中碳合金鋼，其c = 0.30.6，以保證鋼具有高強(qiáng)度、高韌性、較高的硬度(3552HRC)和較高的熱疲勞強(qiáng)度。熱鍛模具鋼的最終熱處理與調(diào)質(zhì)鋼相似，淬火后高溫 (550左右) 回火，以獲得回火索氏體回火托氏體組織。 熱壓模具鋼的熱處理是淬火后在略高于二次硬化峰值的溫度 (600左右) 回火23次，獲得的組織為回火馬氏體和粒狀碳化物，以保證模具的熱硬性。 制作熱鍛模的典型鋼種有5CrMnMo和5CrNiMo鋼。 制作熱壓模的常用鋼為3

34、Cr2W8V鋼。 三、合金量具鋼 量具在使用過程中經(jīng)常受到磨損和碰撞。因此，要求量具鋼必須具備高硬度 (6265HRC) 、高耐磨性、高的尺寸穩(wěn)定性及足夠的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)還要求熱處理變形小等。對于形狀簡單、尺寸較小、精度要求不高的量具(如簡單卡規(guī)、制) 等15Cr、(20或用滲碳鋼制造；T12A、T10A可用碳素工具鋼，)低精度量塊等造，并經(jīng)滲碳淬火處理；或用中碳鋼 (50、60鋼等) 制造，并經(jīng)高頻表面淬火處理。 精度要求高或形狀復(fù)雜的量具，一般用合金工具鋼或滾動(dòng)軸承鋼 (如9SiCr、Cr2、CrWMn、GCrl5等) 制造。 量具的最終熱處理主要是淬火和低溫回火，目的是獲得高硬度和高耐

35、磨性。 對于精度要求高的量具，為保證尺寸穩(wěn)定性，常在淬火后立即進(jìn)行一次冷處理，以降低組織中的殘余奧氏體量。 在低溫回火后還應(yīng)進(jìn)行一次穩(wěn)定化處理 (100150、2436h) ，以進(jìn)一步穩(wěn)定組織和尺寸，并消除淬火內(nèi)應(yīng)力。有時(shí)在磨削加工后，還要在120150保溫8h進(jìn)行二次穩(wěn)定化處理，以消除磨削產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，從而進(jìn)一步穩(wěn)定尺寸。 2-5 特殊性能鋼 一、不銹鋼 (一) 馬氏體不銹鋼 cr = 121410.4c = 0.1，這類鋼的，屬于鉻不銹鋼。馬氏體不銹鋼只在氧化性介質(zhì)中耐腐蝕，在非氧化性介質(zhì)中耐蝕性很低，而且隨鋼中含碳量的增多，耐蝕性下降。 鋼中碳含量較低的1Cr13、2Cr13鋼，具有

36、良好的抗大氣、海水、蒸汽等介質(zhì)腐蝕的能力，且有較好的塑性和韌性，用于制造耐腐蝕的結(jié)構(gòu)零件。如汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥和醫(yī)療器械等。碳含量較高的3Cr13、3Cr13Mo鋼，熱處理后硬度可達(dá)50HRC左右，強(qiáng)度也較高，用于制造防銹的醫(yī)用手術(shù)工具及刃具、不銹鋼軸承、彈簧等。 馬氏體不銹鋼的熱處理：用作高強(qiáng)零件時(shí)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，如1Crl3、2Crl3；用作彈性元件時(shí)進(jìn)行淬火和中溫回火處理；用作工具和刃具時(shí)進(jìn)行淬火和低溫回火處理。 (二) 鐵素體不銹鋼 cr = 1230c 0.12，也屬于鉻不銹鋼， 常用鐵素體不銹鋼的典型鋼種是 Cr17 型不銹鋼。 (960這類鋼由于碳含量降低，鉻含量又較高，使鋼從室

37、溫加熱到高溫 1100) ，其組織始終是單相鐵素體，故其耐腐蝕性(對硝酸、氨水等) 和抗氧化性 (在700以下) 均較好。但其強(qiáng)度低，不能用熱處理強(qiáng)化。因此，主要用于要求較高耐腐蝕性而受力不大的構(gòu)件，如化工設(shè)備中的容器、管道，食品工廠的設(shè)備等。 (三) 奧氏體不銹鋼 奧氏體不銹鋼是應(yīng)用最廣的不銹鋼，典型鋼種是18-8型不銹鋼，屬于鉻鎳Ni= 8，cr = 1719不銹鋼。這類鋼含碳量很低 (，c0.12) 12。有時(shí)還向鋼中加入鈦、鈮、鉬等，以防晶界腐蝕。 這類鋼在室溫下為單相奧氏體組織，加熱時(shí)沒有相變發(fā)生，故奧氏體不銹鋼具有很好的塑性、韌性和焊接性，強(qiáng)度、硬度低、無磁性，耐腐蝕性和耐熱性很好

38、，但切削加工性較差，易粘刀和產(chǎn)生加工硬化。這類鋼廣泛用于在強(qiáng)腐蝕介質(zhì) (硝酸、磷酸及堿水溶液等)中工作的設(shè)備、管道、貯槽等，還廣泛用于要求無磁性的儀表、儀器元件等。 這類鋼的熱處理主要是固溶處理。奧氏體不銹鋼在退火狀態(tài)下是奧氏體和少量的碳化物組織。為了獲得單相奧氏體組織，提高鋼的耐蝕性，并使鋼軟化，將鋼加熱到1100左右，使所有碳化物都溶人奧氏體，然后水淬快冷至室溫，即得單相奧氏體組織。這種處理方法稱為固溶處理。 對于含鈦或鈮的鋼，在固溶處理后還應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化處理，以防晶界腐蝕的發(fā)生。 二、耐熱鋼 在高溫下具有一定的熱穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性的鋼稱為耐熱鋼。 按照性能，耐熱鋼可分為： 抗氧化鋼：在高溫下具

39、有較好的抗氧化及抗其它介質(zhì)腐蝕的性能； 熱強(qiáng)鋼：在高溫時(shí)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗腐蝕性能。 按照組織類型，耐熱鋼可分為珠光體耐熱鋼、鐵素體耐熱鋼、奧氏體耐熱鋼及馬氏體耐熱鋼等。 (一) 珠光體耐熱鋼 珠光體耐熱鋼是低合金耐熱鋼，鋼中含的合金元素總量不超過35。故以下，承受載荷不大的耐熱零件，如鍋600耐熱性不高。主要用于工作溫度在爐鋼管、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、耐熱緊固件、石油熱裂裝置等。 常用鋼號有15CrMo、12CrMoV、35CrMoV 等。這類鋼一般在正火、回火狀態(tài)下使用，組織為細(xì)珠光體或索氏體+部分鐵素體。 (二) 鐵素體耐熱鋼 cr11)()、鉻含量高，并 鐵素體耐熱鋼的碳含量較低

40、(c 0.20含有一定量的硅、鋁等，以提高鋼的抗氧化能力，加入少量的氮，主要是提高鋼的強(qiáng)度。 這類鋼的抗氧化性能高(鉻含量越高，抗氧化性越高)，但高溫強(qiáng)度仍較低，焊接性較差，主要用于制造工作溫度較高、受力不大的構(gòu)件，如退火爐罩、吊掛、熱交換器、噴嘴、滲碳箱等。常用鋼號有0Cr13Al、2Cr25N等。主要熱處理是退火，其目的是消除鋼在冷加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 (三) 馬氏體耐熱鋼 馬氏體耐熱鋼含有大量的鉻，并含有鉬、鎢、釩等合金元素，以提高鋼的再結(jié)晶溫度和形成穩(wěn)定的碳化物，加入硅以提高鋼的抗氧化能力和強(qiáng)度。 這類鋼的抗氧化性、熱強(qiáng)性均高，硬度和耐磨性良好，淬透性也很好。廣泛用于制造工作溫度在65

41、0以下、承受較大載荷且要求耐磨的零件，如汽輪機(jī)葉片、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥等。常用鋼號有1Cr13Mo、4Cr9Si2、1Crl2WMoV等。馬氏體耐熱鋼一般在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，組織為回火索氏體。 (四) 奧氏體耐熱鋼 奧氏體耐熱鋼與奧氏體不銹鋼一樣，含有大量的鉻和鎳，以保證鋼的抗氧化性和高溫強(qiáng)度，并使組織穩(wěn)定。加入鈦、鉬、鎢等元素是為了形成彌散分布的碳化物，以進(jìn)一步提高鋼的高溫強(qiáng)度。 這類鋼的耐熱性優(yōu)于珠光體耐熱鋼和馬氏體耐熱鋼，并具有很好的冷塑性變形性能和焊接性能，塑性、韌性也較好，但切削加工性較差。這類鋼廣泛用于汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、航空、艦艇、電爐等工業(yè)部門。如加熱爐管、爐內(nèi)傳送帶、爐內(nèi)支架、汽

42、輪機(jī)葉片、內(nèi)燃機(jī)重負(fù)荷排氣閥等。 常用鋼號有0Cr18NillTi、4Cr14Ni14W2Mo 等。 這類鋼與奧氏體不銹鋼一樣，需經(jīng)過固溶處理等才能使用。若零件的工作溫度超 ，則應(yīng)考慮選用鎳基、鐵基、鉬基耐熱合金及陶瓷合金等。700過三、耐磨鋼 耐磨鋼是指在強(qiáng)大沖擊和擠壓條件下才能硬化的高錳鋼，其典型鋼種是Mn= 11141.45，。這種鋼ZGMn13型。它的主要成分為c = 0.9極易產(chǎn)生加工硬化，使切削加工困難。因此，大多數(shù)高錳鋼零件都是鑄造成形的。 高錳鋼的鑄態(tài)組織為奧氏體和粗大的碳化物(沿晶界析出)，力學(xué)性能低，尤其是韌性和耐磨性低。只有使高錳鋼獲得單相奧氏體組織，才能使鋼在使用時(shí)顯示

43、出良好的耐磨性和韌性。使高錳鋼獲得單相奧氏體組織的方法是“水韌處理”，即將鋼加熱到10501100保溫，使碳化物全部溶人奧氏體，然后在水中快冷以防止碳化物析出，使鋼在室溫下獲得均勻單一的奧氏體組織。 當(dāng)高錳鋼零件在工作中受到強(qiáng)烈沖擊或強(qiáng)大擠壓力作用時(shí)，表面因塑性變形會產(chǎn)生強(qiáng)烈的加工硬化，而使表面硬度顯著提高到500550HBW，因而獲得高的耐磨性，心部仍保持原來的高韌性狀態(tài)。 當(dāng)舊表面磨損后，新露出的表面又可在沖擊和摩擦作用下形成新的耐磨層。因此，這種鋼具有很高的耐磨性和抗沖擊能力。 高錳鋼在一般機(jī)器零件的工作條件下并不耐磨。因此，高錳鋼主要用于制造車輛履帶、破碎機(jī)顎板、球磨機(jī)襯板、挖掘機(jī)鏟斗

44、、鐵路道岔、防彈鋼板等。 第3章 金屬切削加工原理 主要內(nèi)容 3-1、金屬切削加工的基本概念 3-2、金屬切削過程 3-3、提高生產(chǎn)率的途徑 3-4、金屬切削機(jī)床的基本知識 本章重難點(diǎn) 1、金屬切削過程中的各種物理現(xiàn)象 2、刀具角度的標(biāo)注 3-1 金屬切削加工 用切削工具將坯料或工件上的多余材料切除，以獲得所要求的尺寸、形狀、位置精度和表面質(zhì)量的加工方法。 3.1.1 切削運(yùn)動(dòng)與工件上形成的表面 機(jī)床為實(shí)現(xiàn)切削加工所必需具有的加工工件與工件間的相對運(yùn)動(dòng)。包括主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 主運(yùn)動(dòng)：是指在切削加工中形成機(jī)床切削速度或消耗主要?jiǎng)恿Φ墓ぷ鬟\(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)：是指在切削加工中，時(shí)工件的多余材料不斷被

45、去除的工作運(yùn)動(dòng)。 注釋: 1、主運(yùn)動(dòng)可以使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以是往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 2、主運(yùn)動(dòng)可以是工件來實(shí)現(xiàn)（車外圓）,主運(yùn)動(dòng) 也可以是刀具來實(shí)現(xiàn)（切斷、刨、銑加工）。 3、主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以一個(gè)以上。 3.1.2 切削用量指在單位時(shí)間內(nèi)工件和刀具沿主運(yùn)動(dòng)方向的 切削速度 相對位移 切 削 切削深度 三 待加工表面到已加工表面間的垂直距離要 素刀具與工件在進(jìn)給方指在主運(yùn)動(dòng)一個(gè)循環(huán)內(nèi)， 進(jìn)給量 向上的相對位移 刀具結(jié)構(gòu)與材料3.1.3 一、刀具材料 刀具材料刀具上切削部分的材料。 1刀具材料應(yīng)具備的性能一般要求在刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，(1) 高的硬度和耐磨性。 60HRC以上。主

46、要是指刀具承受切削力和沖擊而不發(fā)生脆性斷裂和崩(2) 足夠的強(qiáng)度與韌性。 刃的能力。指刀具材料在高溫下保持高的硬度、好的耐磨性良好的耐熱性（熱硬性）(3) 和較高的強(qiáng)度等綜合性能。耐熱性愈好，刀具材料允許的切削速度愈高。較好的化學(xué)穩(wěn)定性。包括抗氧化、抗粘結(jié)能力，化學(xué)穩(wěn)定性愈高，刀具磨損(4) 越慢，加工表面質(zhì)量越好。 (5) 良好的工藝性。 常用刀具材料2的優(yōu)質(zhì)高碳鋼。常用于制造低速、簡單1.20.7碳素工具鋼。(1) 含碳量為 的鉗工手用工具。等元素，形成合金工具W、MnCr(2) 合金工具鋼。在碳素工具鋼中加入少量的 鋼。常用于制造低速、復(fù)雜的刀具。其熱硬性和耐磨性都有顯著(3) 高速工具

47、鋼。因鋼中含有大量高硬度的碳化物，被廣泛用于制造較復(fù)雜的，熱硬性達(dá)65HRC提高，淬火硬度達(dá)62550600 刀具。硬質(zhì)合金。它是用硬度及熔點(diǎn)都很高的碳化鎢、碳化鈦以及粘結(jié)劑鈷，(4) 和熱硬性(90092HRA) 采用粉末冶金的方法制成的。有很高的硬度( 87。但它的抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，生產(chǎn)中常將硬質(zhì)合金刀片用焊接或1000C) 、鎢鈷鈦類機(jī)械夾固的方法固定在刀體上使用。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類(YG) (YW)三大類。(YT) 和通用類）其它刀具材料。陶瓷、人造金剛石和立方氮化硼也可作為刀具材料，它們（5的硬度、耐磨性、熱硬性均高于前述各種材料，但這些材料的脆性大，抗彎強(qiáng)度 和沖擊韌性很

48、差，主要用于高硬度材料的半精加工和精加工。 二、刀具的組成 刀具切削部分的組成要素1. 刀桿：起夾持作用) 三面刀頭:( 前刀面：切屑流過的表面 主后刀面：刀具上與加工表面相對的表面 副后刀面：刀具上與已加工表面相對的表面) (兩刃 主切削刃：刀具上前刀面與主后刀面的交線 副切削刃：刀具上前刀面與副后刀面的交線) 一尖 ( 主切削刃與副切削刃的交點(diǎn) 車刀切削角度的坐標(biāo)平面 通過主切削刃上的某一點(diǎn)，基面： 與主運(yùn)動(dòng)方向相垂直的平面 通過主切削刃上的某一點(diǎn)，切削平面： 于加工表面相切并垂直于基面的平面 并同時(shí)垂直于基面和切削平面的平面正交平面：通過主切削刃上的某一點(diǎn)， 刀具的標(biāo)注角度 3. 主切削

49、刃與進(jìn)給方向間的夾角 主偏角 前刀面與基面間的夾角前角 正交平面內(nèi) 主后刀面與切削平面間的夾角 后角 副切削刃與進(jìn)給方向的夾角 副偏角 主切削刃與基面間的夾角刃傾角切削平面內(nèi) 主偏角r主切削刃與進(jìn)給方向間的夾角 影響切削層的形狀，切削刃的工作長度和單位切削刃上的負(fù)荷。減少r，主切削刃單位長度上的負(fù)荷減少，刀具磨損小，耐用。 副偏角r副切削刃與進(jìn)給方向間的夾角 影響已加工表面的粗糙度和刀尖強(qiáng)度，減少r，減少表面的粗糙度的數(shù)值，還可提高刀具強(qiáng)度。過小，會使副切削刃與已加工面的摩擦增加，引起震動(dòng)，降低表面質(zhì)量。 前角0前刀面與基面間的夾角 前角大，刃口鋒利，切屑變小，切削力小，切削輕快。但易產(chǎn)生崩刃

50、。 后角0主后刀面與切削平面間的夾角 增大后角可減少摩擦，提高工件加工質(zhì)量和刀具耐用度，并使切削刃鋒利。 刃傾角-主切削刃與基面之間夾角。它主要影響刀頭的強(qiáng)度和排屑方向 4刀具結(jié)構(gòu) 3-2 金屬的切削過程切削熱、如金屬變形、切削力、金屬在切削過程中，會出現(xiàn)一系列物理現(xiàn)象，如積屑刀具磨損等，這些都是以切屑形成過程為基礎(chǔ)而生產(chǎn)中出現(xiàn)的許多問題， 瘤、振動(dòng)、卷屑、斷屑等，都與切削過程密切相關(guān)。 3.2.1 切屑的形成過程及切屑種類 1. 切屑的種類 節(jié)狀切屑背面呈較大的鋸齒狀，底面有不貫一般加工中等硬度鋼材時(shí)，切削速度切穿的裂紋 較低，切削深度和進(jìn)給量較大時(shí)產(chǎn)生工切削過程平穩(wěn)切削力變化小呈連綿不斷的

51、帶狀或螺旋與刀具觸的底層光滑，背面呈毛絨在必須采取斷屑措表面光潔采用較在加工塑性較差的材料時(shí)粒在節(jié)狀切屑的整個(gè)剪切面上，切應(yīng)力超的前角或負(fù)前角的刀具并以極低的狀過了材料的破裂強(qiáng)度時(shí)，整個(gè)單元被切大的切削深度和進(jìn)給量進(jìn)切切削速度、離形成粒狀切屑 屑行切削時(shí)形成的 崩切削層金屬發(fā)生彈性變形后，一般不經(jīng)工件材料脆性越大，刀具前角越小，碎過塑性變形就突然崩裂而形成形狀不規(guī)切削深度和進(jìn)給量越大，越易產(chǎn)生此切類切削 則的崩碎切屑 屑 積屑瘤2. ）積屑瘤的形成 （1使切屑與前刀面之間產(chǎn)生很大的由于金屬的擠壓和強(qiáng)烈摩擦，切削過程中，切屑底層與前刀面之間的摩應(yīng)力和很高的切削溫度。當(dāng)應(yīng)力和溫度條件適當(dāng)時(shí)，當(dāng)滯擦力很大，使得切屑底層流出速度變得緩慢，形成一層很薄的“滯流層”，滯流層的金屬與切屑分離而流層與前刀面的摩擦阻力超過切屑內(nèi)部的結(jié)合力