河海大学 工程材料 工具钢.ppt

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1、工程材料A第四章工具钢机电工程学院1第四章工具钢§1概述§2刃具用钢§3模具用钢§4量具用钢2§4.1概述工具钢：制造各种加工工具的钢种工具钢按用途分：刃具、模具、量具§4.1概述第四章工具钢模具刃具量具3工具钢按化学成分分：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢工具钢特征：高硬度：高碳、高碳M高耐磨：碳化物（Cr、W、V、Ti等）红硬性：高温下有足够的硬度尺寸稳定性：加工精度，无残余A§4.1概述第四章工具钢4失效形式：磨损；蹦刀；折断；卷刃等§4.1概述第四章工具钢工具钢基体组织：淬火组织—细小高碳M+均匀细小碳化物球化组织—F基体分布均匀

2、细小粒状碳化物5§4.1概述第四章工具钢机械性能要求：硬度与耐磨性高于被加工材料，能耐热、耐冲击且具有较长的使用寿命。化学成分要求：高碳+碳化物形成元素6§4.2刃具用钢刃具：切削加工工具包括：手用___锯、锉、錾机用___车刀、铣刀、刨刀、钻头、丝锥和板牙等。第四章工具钢切削加工7§4.2刃具用钢第四章工具钢8§4.2刃具用钢一、刃具钢工作条件及性能要求1、工作条件：1）切削受力：压、弯曲、扭转、冲击等2）摩擦产热：切削层金属变形、相互间摩擦、切削速度2、失效形式：弯曲、蹦刃、折断等第四章工具钢9§4.2刃具用钢3、性能要求1）高硬度（

3、60～66HRC）和耐磨性。2）高热硬性，即钢在高温下（500～600℃）保持高硬度（60HRC左右）的能力，这是高速切削加工刀具必备的性能。3）高强度和足够的韧性。热硬性，又称红硬性---即高温下保持高硬度的能力第四章工具钢10§4.2刃具用钢二、刃具钢的钢种衍变1、碳素工具钢第四章工具钢特点：成本低、冷热加工工艺性能好；手用工具和机用低速切削工具；淬透性低、组织稳定性差且无热硬性；综合力学性能（如耐磨性）欠佳；用途：尺寸不大，形状简单、要求不高的低速切削工具。11§4.2刃具用钢第四章工具钢化学成分化学成分：0.65～1.35%

4、C碳素工具钢带碳素工具钢材料12热处理工艺：淬火+低温回火注意：低淬透性，冷却介质强烈及时回火防开裂加热防脱碳氧化§4.2刃具用钢丝锥锉刀手锯条钻头13热处理工艺参数的合理选取问题：如何选取？§4.2刃具用钢第四章工具钢工艺路线：下料→锻造→正火→球化退火→机械加工→加热淬火→低温回火→喷丸→精磨14§4.2刃具用钢预先热处理：球化退火，降低硬度（＜217HBS）便于切削加工、并为淬火作组织准备；若锻造组织不良（如出现网状碳化物缺陷），则应在球化退火之前先进行正火处理，以消除网状碳化物。最终热处理：淬火＋低温回火（180～200℃），回火马

5、氏体＋细粒状渗碳体及少量残余奥氏体。第四章工具钢15§4.2刃具用钢第四章工具钢16§4.2刃具用钢第四章工具钢17§4.2刃具用钢2、合金刃具钢—低合金刃具钢碳素工具钢＋Si、Mn、Cr、W、Mo、V等合金元素，以提高工具钢的综合性能。第四章工具钢低合金工具钢制品18化学成分：①含碳量：0.75~1.50%。②Cr、Mn、Si：提高淬透性和回火稳定性、改善刀具的硬度和耐磨性③W、V：特殊碳化物，除对耐磨性有提高作用外，还可细化基体晶粒、改善刀具的强韧性。§4.2刃具用钢丝锥板牙低合金工具钢扳手19§4.2刃具用钢性能：淬透性和综合力学性能

6、好用途：制造尺寸较大、形状较复杂、受力要求较高的刀具；合金作用：提高淬透性；工作温度：一般不超过250℃，否则硬度和耐磨性迅速下降，甚至丧失切削能力，属于低速切削刃具钢。第四章工具钢20热处理工艺参数的合理选取问题：如何选取？§4.2刃具用钢第四章工具钢工艺路线：下料→锻造→正火→球化退火→机械加工→加热淬火→低温回火→喷丸→精磨热处理工艺、组织与碳素工具钢相同区别：淬火可油淬或等温淬火21第四章工具钢§4.2刃具用钢22§4.2刃具用钢第四章工具钢23§4.2刃具用钢性能特点高的热硬性：600℃，硬度仍大于55～60HRC；高硬度和高耐磨

7、性：使切削时刀刃保持锋利（故也称“锋钢”）；淬透性优良：在空气中冷却也可得到马氏体(故又称“风钢”)。用途：尺寸大、形状复杂、负荷重、工作温度高的各种高速切削刀具。第四章工具钢3、高速钢24§4.2刃具用钢含有大量W、Mo、Cr、V及Co的高碳高合金钢。0.7~1.65%C、0~22%W、0~10%Mo、4%Cr、1~5%V、0~12%Co。其他合金元素Al、Nb、Ti、Si、RE总量<2%。（1）、化学成分25§4.2刃具用钢①Ca、溶入A中，保证M的高硬度；b、与W、Cr、V、Mo等形成足够的合金碳化物，提高硬度、耐磨性、红硬性。

8、G.Steven平衡碳计算式：C%=0.33W%+0.63Mo%+0.036Cr%+0.2V%（1）、化学成分26§4.2刃具用钢②合金元素的作用↑红硬性一方面：形成大量细小、弥