第2章+刀具材料.ppt

1、第二章是关于刀具材料。本章主要介绍机械制造业常用刀具材料的种类、机械物理性能和用途。本章着重于了解切削刀具材料中常用的高速钢和硬质合金的性能、等级和用途。此外，还介绍了国内外生产中使用的高性能涂层刀具材料、陶瓷刀具材料和超硬刀具材料的组成、性能和应用。第1节工具材料的性能第2节常用工具材料第3节其他工具材料、内部布置、概述工具材料是指工具切削部分的材料。刀具的切削部分不仅需要一定的几何形状，还需要相应的刀具材料。目前，广泛使用的刀具材料是高速钢和硬质合金。中心钻，高速钢制成的中心钻，麻花钻，图7-1(a)麻花钻的物理照片，(1)高硬度和良好的耐磨性，(2)高强度和韧性，(3)高耐热性(热硬度)

2、，(4)良好的工艺性总之，刀具应该具备的性能主要是在这四个方面，当然，刀具材料的经济性和切削性能图2-1各种刀具材料的硬度和韧性返回3。常用工具材料-碳工具钢。目前，切削中常用的刀具材料包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金和陶瓷。1)碳素工具钢碳素工具钢是一种高含碳量(含碳量一般为0.651.35%)的优质钢。1.常用品牌有T7A、T8AT13A等。2.淬火后硬度较高，达到HRC6165；红色硬度为200250，价格低廉，不耐高温，切割速度无法提高。允许切割速度为10米/分钟，只能制作低速手动工具，如模具、锯片和锉刀。(2)合金工具钢在碳素工具钢中加入一定量的铬、钨、锰等合金元素，可以

3、提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，减少热处理过程中的变形。1.主要等级有：9SiCr CrWMn 2。主要性能：淬火后硬度可达HRC6165，红色硬度为300400，允许切削速度Vc=1015m/min，制造出速度慢、形状复杂、淬火后变形小的刀具。如冲模、拉刀、手动铰刀(孔加工)等。3.常用工具材料-合金工具钢3。高速钢高速钢是一种高合金工具钢，含有钨、钼、铬和钒等合金元素。高速钢的性能：3.普通刀具材料的分类高速钢：3.普通刀具材料高速钢：4.硬质合金=硬质相(碳化钛或碳化钨)粘结相(钴、镍、钼等)。)；1.主要性能；3.普通切削工具材料。硬质合金。硬质合金是一种粉末冶金产品，由具有高耐热性和

4、耐磨性的金属碳化物(碳化钨、碳化钛、碳化钽、碳化铌等)烧结而成。)和金属粘合剂(钴、镍、钼等。)在高温下。硬度为HRA8 993，能承受8501000的高温，耐磨性好。允许切削速度可达100300mm/min，可加工包括淬火钢在内的多种材料，因此得到广泛应用。然而，硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，切削刃不锋利，加工困难，难以制造复杂形状的整体工具，因此目前还不能完全替代高速钢。常用的硬质合金有三种：钨钴(YG)、钨钴钛(YT)和普通硬质合金(YW)。相应的国际标准化组织标准为K、P、M，硬质合金牌号的表示方法为：Y、G6、X，硬汉语拼音的第一个字母，G6钨钴合金和钴含量，T15钨钴钛合金和碳

5、化钛含量，钨钴钛钽合金。氮钨钛镍钼合金，附加字母表示X细晶碳粗晶氮加铌元素A加钽元素，(2)分类1，钨钴硬质合金YG:(国际标准化组织： K级)碳化钨钴常用品牌：YG3，YG6，YG8(3，6，8，代表应用的一氧化碳含量占3%，6%，8%)，3。常用工具材料-硬质合金，2。钨钴钛硬质合金：(磷型)硬质相(碳化钨-碳化钛)结合相(钴)。常用品牌：YT5、YT14、YT15、YT30(数字表示碳化钛的百分比)。用途：主要用于加工钢铁和有色金属，一般不需要加工含Ti、3的材料。常用工具材料-硬质合金，3。添加稀有金属硬质合金(M型)、钨钽(铌)钴硬质合金(YA)和钨钛钽(铌)钴硬质合金(YW)，在钨

6、钴钛硬质合金(YT)中添加TaC(NbC)可提高其抗弯强度、疲劳强度和冲击韧性，并提高其韧性。这种合金可用于加工铸铁和有色金属，也可用于加工钢材，因此常被用作普通硬质合金，主要用于加工难加工材料。4.碳化钛基硬质合金(YN)该合金具有高耐磨性、高耐热性和抗氧化性，良好的化学稳定性，与工件材料的亲和力小，抗粘结能力强。主要用于钢和铸铁的精加工、半精加工和粗加工。3。常用刀具材料硬质合金，不同硬质合金等级的性能和应用范围如下表所示，2-3，TiC62%，(3)涂层硬质合金的选择涂层硬质合金采用韧性好的基体(如硬质合金刀片或高速钢等)。)，通过化学气相沉积和真空溅射在硬质合金表面涂覆厚度为512米的

7、涂层材料，以提高工具的耐磨性。涂层材料有TiC、tin、Al2O3等。适用于各种钢和铸铁的半精加工和精加工，也适用于小载荷精加工。3。常用的刀具材料涂层硬质合金、涂层硬质合金刀片(机夹式可转位非刃磨刀片)，(1)陶瓷材料陶瓷材料主要由氧化铝(Al2O3)或氮化硅(Si3N4)等制成。在压制成型后烧结。陶瓷因其高硬度、稳定的化学性能和抗氧化性而广泛应用于高速切削。与传统硬质合金刀具相比，陶瓷刀具具有以下优点：(4)其他刀具材料陶瓷材料；(2)立方氮化硼，一种新型合成工具材料。在高温下，立方氮化硼的硬度高达80009000HV，仅次于金刚石，具有良好的热稳定性，能承受1000以上的切削温度。它最大

8、的优点是在12，001，300的高温下不会与铁族金属发生反应。因此，它适用于淬硬钢和激冷铸铁的粗车和精车，以及高温合金、热喷涂材料、硬质合金和其它难加工材料的高速切削。立方氮化硼刀具(只有一小部分刀头材料)金刚石分为人造金刚石和天然金刚石，是目前已知最坚硬的，硬度约为HV10000，因此具有良好的耐磨性，但其缺点是抗弯强度和韧性差，对铁的亲和力大，因此金刚石刀具不能加工黑色金属，在800时，金刚石中的碳与铁族金属发生反应，刀具磨损迅速。钻石价格昂贵，难以打磨，很少使用。主要用作磨具和磨料，有时也用于修整砂轮。(金刚石笔)、金刚石晶体刀具材料、天然单晶金刚石晶体、聚晶金刚石刀具(只是刀头材料的一小部分)、金刚石砂轮、激光金刚石切割芯片，本章重点总结，1。工具应该具备的几个基本属性：2 .常用工具材料：金属