机械制造技术基础 第二章 第二节 刀具材料.ppt

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1、第二节刀具材料一、刀具材料应具备的性能二、常用刀具材料1、高速钢2、硬质合金3、陶瓷刀具4、超硬材料刀具5、涂层刀具三、刀具材料选择一、刀具材料应具备的性能1、高硬度及耐磨性硬度是刀具材料应具备的基本特性。一般刀硬度＞1.5工硬度，切削金属所用刀具常温HRC＞60耐磨性：抗磨损能力，它是刀具材料机械性能、组织结构和化学性能的综合反映。通常，刀具材料硬度越高，耐磨性越好。组织中硬质点的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。2、足够强度及韧性刀具在切削加工中要承受很大的压力，且作用在很

2、小的刀尖附近，同时切削过程中通常要出现冲击和振动，为使刀具不发生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。3、高耐热性耐热性：指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要指标。4、良好耐热冲击能力耐热冲击性：刀具材料抵抗热冲击的能力。刀具在断续切削或使用切削液切削时，常受到很大的热冲击（温度变化剧烈），刀具内部会产生裂纹而导致断裂。刀具材料的耐热冲击性与材料的一些物理性能有关。如：材料导热系数大，降低刀具表面的温度梯度；热膨胀系数小，可减小热变形；弹

3、性模量小，可降低因热变形而产生的交变应力幅度；这些均有利于提高材料的耐热冲击性。5、良好工艺性为便于刀具制造，要求刀具材料应具有良好的工艺性能。如：锻造性能、热处理性能、高温塑形变性能力、磨削加工性能、焊接性能等等。6、经济性二、常用刀具材料目前常用刀具材料：（碳素、合金工具钢）1、高速钢2、硬质合金3、涂层刀具4、陶瓷5、金刚石6、立方氮化硼。硬度：由高到低顺序—5→6→4→2→1强度韧性：由高到低顺序—1→2→4→5→6耐热性：由高到低顺序—6→4→2→5→1制造工艺性：由好到坏顺序—1→2→4

4、→5→61、高速钢—加入了较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。⑴特点：强度、韧性、制造工艺性是目前常用刀具材料中最高、最好的；常温硬度HRC60~70，600℃硬度也可达HRC50.用来制作标准通用刀具（麻花钻头、丝锥、铰刀等），复杂成型刀具（各种齿轮加工工具、拉刀等）。⑵高速钢种类：按制造工艺分：粉末冶金高速钢，熔炼高速钢。熔炼高速钢又分：通用型高速钢，高性能高速钢。①通用型高速钢常用牌号：W18Cr4V（W18）；W6Mo5Cr4V2（M2）W18Cr4V（W18）—淬火时过热倾向小

5、（热处理性能好），磨加工性好（含V量少）；碳化物大小、分布不均匀，热塑性差。→用于制造各种小尺寸复杂成形刀具；不宜做麻花钻（热拧）。W6Mo5Cr4V2（M2）—碳化物颗粒细小、分布均匀（因以Mo代替W），韧性、抗弯强度均高于W18，热塑性好；热处理时脱碳倾向严重，磨加工性不如W18（含V高）。→大尺寸、抗冲击的复杂成形刀具，麻花钻（热拧）②高性能高速钢—在通用性高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等合金元素的新钢种。比通用型高速钢具有更高的硬度、耐热性等。常用牌号：含钴超硬高速钢W2Mo9

6、Cr4VCo8（M42）；含铝超硬高速钢：W6Mo5Cr4V2Ai（501）；→常用来加工钛合金、耐热合金、不锈钢等③粉末冶金高速钢—是用高压氩气或氮气雾化融熔的高速钢钢水，直接得到细小的高速钢粉末，然后将这种粉末在高温高压下压制成致密的钢坯，最后将钢坯锻轧成钢材。特点：避免产生粗大碳化物共晶偏析，得到细小均一的结晶组织→具有更高的硬度、强度、韧性；并减小热处理变形。→适合制作切削难加工材料刀具及大尺寸刀具，也适合制作精密复杂刀具。2、硬质合金—以难熔金属碳化物（WC、TiC、TaC、NbC等）为基

7、体，以金属（Co、Ni）为结合剂，用粉末冶金方法制成的一种合金。⑴特点：①硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性比高速钢有大幅提高，硬度一般为74~82HRC，在850℃~1000℃高温时尚能切削。②强度、韧性及制作工艺性比高速钢差。常用制造形状简单标准刀片或焊接式将其焊接在钢刀体上）刀具，也常用在小尺寸的复杂刀具制作。另：通常硬质合金中碳化物含量较高时，硬度较高，但抗弯强度较低；结合剂含量较高时，则抗弯强度较高，但硬度却较低。⑵硬质合金的种类和牌号钨钴类硬质合金（WC，Co）—YG类→K类（ISO）钨钴钛

8、类硬质合金（WC、TiC，Co）—YT类→P类（ISO）钨钴钛钽（铌）类硬质合金（WC、TiC、TaC、NaC，Co）—YW类→M类（ISO）碳化钛（氮）基硬质合金（TiC（N），Ni、Mo）—YN类→金属陶瓷①钨钴类硬质合金：YG类→K类常用牌号：YG3X、YG3、YG6X、YG6、YG8（代号中数字：表示结合剂Go含量；X：表示硬质相碳化物为细颗粒，否则为中颗粒）硬度、耐磨性由高至低的顺序：YG3X→YG3→YG6X→YG6→YG8强度、韧性由高至低的顺序：YG8