第1章刀具材料

1、第第1章章 刀具材料刀具材料v教學(xué)要求： 了解刀具材料應(yīng)具備的性能，掌握刀具材料的種類及各種刀具材料的性能，能夠合理選用刀具材料并正確使用。v教學(xué)重點(diǎn)： 刀具材料應(yīng)具備的性能及高速鋼、硬質(zhì)合金的性能與選用。v教學(xué)難點(diǎn)： 不同條件下刀具材料的合理選用。1.1 刀具材料應(yīng)具備的性能刀具材料應(yīng)具備的性能v1.高硬度和高耐磨性高硬度和高耐磨性 v2.足夠的強(qiáng)度與沖擊韌性足夠的強(qiáng)度與沖擊韌性 v3.高耐熱性高耐熱性 v4.好的導(dǎo)熱性和小的膨脹系數(shù)好的導(dǎo)熱性和小的膨脹系數(shù)v5.良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性 選擇刀具材料時(shí)，很難找到各方面的性能都是最佳的刀具材料，因?yàn)槠湫阅苤g是相互制約的，所以

2、只能根據(jù)工藝需要保證主要需求的性能。1.2 碳素工具鋼及合金工具鋼碳素工具鋼及合金工具鋼v1.碳素工具鋼碳素工具鋼按照GB/T 13304.12008碳素工具鋼屬于特殊質(zhì)量非合金鋼。碳素工具鋼只適于制造手工用和切削速度很低的刀具，如 銼刀、手用鋸條、絲錐和板牙等。用做切削刀具的碳素工具鋼常用牌號(hào)有：T8A、T10A和T12Av2.合金工具鋼合金工具鋼合金工具鋼是在碳素工具鋼中加入Si、Mn、Ni、Cr、W、Mo、V等合金元素的鋼。加入Cr和Mn可以提高合金工具鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒，減小變形。合金工具鋼的熱硬性可達(dá)325400 ，允許切削速度可達(dá)1015 m/min。合金工具鋼的淬硬

3、性、淬透性、耐磨性和沖擊韌性均比碳素工具鋼高。1.3 高速鋼高速鋼v高速鋼是一種加入了較多的W、Cr、V、Mn等合金元素的高合金工具鋼。 v1.3.1 通用型高速鋼通用型高速鋼v1.鎢系高速鋼鎢系高速鋼 鎢系高速鋼最常用的為W18Cr4V，它具有較好的綜合性能和可磨削性。由于我國(guó)鎢資源豐富的緣故，鎢系高速鋼在我國(guó)應(yīng)用較普遍，但又因鎢價(jià)高，所以其在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的使用逐漸減少。v2.鎢鉬系高速鋼鎢鉬系高速鋼 鎢鉬系高速鋼就是將鎢鋼中的一部分鎢以鉬代替而得到的。它較常見的牌號(hào)有W6Mo5Cr4V2。它具有較好的綜合性能，目前已被各國(guó)廣為應(yīng)用。通用型高速鋼通用型高速鋼廣泛用于制造各種復(fù)雜刀具。其切削速度

4、一般不太高，切削普通鋼料時(shí)為4060 m/min。v1.3.2 高性能高速鋼高性能高速鋼 高性能高速鋼是在通用型高速鋼的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整化學(xué)成份和添加其他合金元素，使其性能比通用型高速鋼進(jìn)一步提高的一種新型高速鋼。v1.高碳高速鋼高碳高速鋼 高碳高速鋼的含碳量為0.9%1.05%。其典型牌號(hào)為95W18Cr4V。v2.高釩高速鋼高釩高速鋼 高釩高速鋼的釩含量為3%5%，由于它同時(shí)加大了含碳量，因而形成VC與V4C3。其典型牌號(hào)為W6Mo5Cr4V3。v3.鈷高速鋼鈷高速鋼 在通用型高速鋼中加入鈷，可以促進(jìn)回火時(shí)從馬氏體中析出鎢、鉬、碳化鎢，以提高彌散硬化效果，從而提高熱穩(wěn)定性，常溫、高溫硬度以

5、及耐磨性。鈷高速鋼的典型牌號(hào)為W2Mo9CrVCo8。v 我國(guó)自行研制成功的低鈷含硅高速鋼Co5Si的性能優(yōu)越，價(jià)格低于國(guó)外的M42和HSP-15，但由于Co5Si的含釩量達(dá)3%，因而其刃磨加工性較差，故不宜用于制造刃形復(fù)雜的刀具。v4.鋁高速鋼鋁高速鋼 鋁高速鋼是在通用型高速鋼中加入少量的鋁。鋁能夠提高鎢、鉬在鋼中的溶解度，從而產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，由于鋁化合物在鋼中能起到“扎釘”的作用，因而可提高鋼的耐熱性、耐磨性、強(qiáng)度及韌性。v鋁高速鋼是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的新型高速鋼。v1.3.3 粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼 粉末冶金高速鋼制造工藝于20世紀(jì)60年代后期在瑞典開發(fā)成功。它是通過(guò)高壓惰性氣體或高壓水霧化高

6、速鋼水而得到細(xì)小的高速鋼粉末，然后壓制或熱壓成形，再經(jīng)燒結(jié)而成的高速鋼。該工藝可在高速鋼中加入較多合金元素而不會(huì)損害材料的強(qiáng)韌性或易磨性。v粉末冶金高速鋼與熔煉高速鋼相比有很多優(yōu)點(diǎn)。 與通用型高速鋼相比，粉末冶金高速鋼硬度更高（550600 仍可保持高硬度60 HRC以上），韌性更好（提高30%40%），更耐磨損，熱處理變形小，磨削加工性能好，材質(zhì)均勻，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，刀具使用壽命長(zhǎng)（耐用度可提高23倍），可以切削各種難加工材料，適合于制造高切除率加工、斷續(xù)切削加工的刀具及各種精密刀具和形狀復(fù)雜的刀具。v粉末冶金高速鋼的缺點(diǎn)是價(jià)格較貴，約為通用型高速鋼的25倍（不同牌號(hào)有所差異）。對(duì)于小型復(fù)雜刀

7、具而言，由于材料費(fèi)用只占刀具總成本的一小部分，因而采用粉末冶金高速鋼十分劃算。而對(duì)于大尺寸的簡(jiǎn)單刀具而言，是否選用粉末冶金高速鋼則需要仔細(xì)斟酌 1.4 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金v1.4.1 硬質(zhì)合金性能分析與性能特點(diǎn)硬質(zhì)合金性能分析與性能特點(diǎn)v1.硬質(zhì)合金性能分析硬質(zhì)合金性能分析v2.硬質(zhì)合金性能特點(diǎn)硬質(zhì)合金性能特點(diǎn)硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500 下也基本保持不變，在1 000 時(shí)仍有很高的硬度。 1）硬度 2）抗彎強(qiáng)度和韌性 v.4.2 硬質(zhì)合金的種類和牌號(hào)硬質(zhì)合金的種類和牌號(hào)v1. P類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金 主要用于加工

8、長(zhǎng)切屑的黑色金屬，用藍(lán)色（包括P01P50)作為標(biāo)志。v2. M類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金 主要用于加工黑色金屬和有色金屬，用黃色作為標(biāo)志，又稱為通用硬質(zhì)合金。v3. K類硬質(zhì)合金類硬質(zhì)合金 主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，用紅色（包括K10K40）作為標(biāo)志。v 每一種硬質(zhì)合金中的各個(gè)牌號(hào)分別以一個(gè)0150之間的數(shù)字表示從最高硬度到最大韌性之間的一系列合金，以供各種被加工材料的不同切削工序及加工條件選用。根據(jù)使用需要，在兩個(gè)相鄰的分類代號(hào)之間，可插入一個(gè)中間代號(hào)，如在P10和P20之間插入可P15，在K20和K30之間可插入K25等，但不能多于一個(gè)。在特殊情況下，P01分類代號(hào)可再細(xì)分，即在其后再加一位數(shù)字，并以一小數(shù)點(diǎn)隔開，如P01.1、P01.2等，以便在這一用途小組作精加工時(shí)能進(jìn)一步區(qū)分不同程度的耐磨性與韌性。v1.4.3 其他硬質(zhì)合金其他硬質(zhì)合金1.涂層硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金 2.添加稀土元素的硬質(zhì)合金添加稀土元素的硬質(zhì)合金3.梯度硬質(zhì)合金梯度硬質(zhì)合金1.5 其他刀具材料其他刀具材料v1