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(guó)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(guò)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(lèi)：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(lái)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(lèi)，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(lèi)，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(qián)極低，原 材料來(lái)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(lèi)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(chēng)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(lái)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(guò)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(guò)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(chē)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(chē)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(kāi)展要求不斷提高切削加工生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)本錢(qián)， 特別是數(shù)控機(jī)床的開(kāi)展，要求開(kāi)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(lái)，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(guó)迅速開(kāi)展起來(lái)。 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(wú)法 滿(mǎn)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(kāi)展到光學(xué)玻璃加工，石材加工，陶瓷加工等傳