金属切削原理 2第二章 刀具材料.pdf

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1、金属切削原理与刀具PrincipleofMetalCuttingandCuttingToolsPrincipleofMetalCuttingandCuttingTools第二章刀具材料主讲：张东民1第二章刀具材料主要内容2.1刀具材料应具备的性能2.2高速钢2.3硬质合金2.4涂层刀具2.5其它刀具材料2.6刀具材料的发展2刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。刀具切削性能的优劣，不仅取决于刀具切削部分的几何参数，还取决于刀具切削部分所选配的刀具材料。目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。3第二章刀具

2、材料2.1刀具材料应具备的性能（1）高的硬度和耐磨性影响耐磨性的因素：硬度；硬质点性质数量和分布；显微组织；抗粘结性工具钢HRC60～65高速钢HRC60～70硬质合金HRA89~94陶瓷HRA91~95立方氮化硼HV8000～金刚石HV1000(CBN)90004（2）足够的强度和韧性抗弯强度σ(GPa或者Kg/mm2)b冲击韧性a(KJ/m2或者Kg/cm2))k（3）高的耐热性(热稳定性)与化学稳定性高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能，允许切削速度高。表2-1各种刀具材料的物理力学性能图2-1

3、不同刀具材料的硬度与温度的关系5常用刀具材料的耐热性常用刀具材料的耐热性6（4）良好的热物理性能（导热性）、耐热冲击性好利于切削热传导，降低切削区温度，延长刀具寿命。断续切削（如铣削）或使用切削液时，经受热冲击（温度变化剧烈），产生热裂纹。（5）良好的工艺性有锻造、焊接、热处理、磨削加工性能等，便于刀具的制造。（6）经济性。资源丰富，价格低廉。7常用刀具材料的种类¢碳素工具钢（T10A）、合金工具钢（9SiCr,CrWMn）¢高速钢¢硬质合金¢陶瓷¢金刚石超硬材料¢立方氮化硼常用刀具材料：高速钢、硬质合金

4、8聚晶立方氮化硼PCBN刀具材料PVD物理气相沉积910第二章刀具材料2.2高速钢(HHS)¢高速钢HHS：W、Mo、Cr和V含量较高的合金工具钢，许用切削速度高于一般的合金工具钢。¢W、Mo溶于基体，提高红硬性；W、Mo、Cr等形成高硬度的碳化物，提高硬度和耐磨性。¢热处理后硬度可达62～66HRC,抗弯强度约3.3GPa，有较高的热稳定性、耐磨性、耐热性。切削温度在500～650°C时仍能进行切削。¢由于热处理变形小、能锻易磨，所以特别适合于制造结构和刃型复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺

5、纹刀具和拉刀等1112高速钢HHS的分类°按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢。W18以前M213°按制造工艺可分为:熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。°按基本化学成份可分为:钨系(W18Cr4V,W18)和（钨）钼系(W6Mo5Cr4V2,M2)。14常用高速钢的牌号与性能°通用型高速钢（1）钨钢W18Cr4V(18-4-1，W18钢)由于钨价高，热塑性差，碳化物分布不均匀等原因，目前国内外已很少采用。（2）（钨）钼钢，用钼取代部分钨，W6Mo5Cr4V2（M2）。我国W9Mo3Cr4V2（

6、W9）°高性能高速钢高性能高速钢是指在通用型高速钢中增加碳、钒、钴或铝等合金元素，使其常温硬度可达67～70HRC，耐磨性与热稳定性进一步提高。可以用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工材料。典型牌号有M42、501。°粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水而得到细小的高速钢粉末，然后再热压锻轧制成。适用于制造精密刀具、大尺寸(滚刀、插齿刀)刀具、复杂成形刀具、拉刀等。高速钢的主要物理力学性能见表2-2(p21)。15常用高速钢的牌号与性能钨系高速钢工艺性好，通用

7、性好；但硬W18Cr4V通W18度不高用钼系高速钢韧性好、碳化物细小均匀；W6Mo5CrM2但易脱碳，淬火温度范围窄4V2高钴高速钢高温硬度高，基体强度高，W2Mo9CrM42耐磨性好；但价格昂贵。4VCo8高碳高钒高速钢高温硬度高，韧性好，耐磨W12Cr4V4高性好；但价格昂贵，难刃Mo性磨。M2Al能高钒含铝高速钢耐磨性好，硬度高，可磨性W6Mo5Cr501差4V2Al稀土高速钢晶粒细小，碳化物分布均W14Cr4V匀，韧性最好；但价格较MnRe16贵HHS的选择¢根据工件材料的性质：一般选择通用型，难

8、加工材料选高钴、高钒高速钢。¢根据工件的形状和刀具的类型：简单刀具可选择高钒高速钢，复杂刀具可选择钨系、钼系低钴高速钢（不可选高钒高速钢），钻头选钼系高速钢。¢根据加工方式：断续加工选用韧性较好的钼系高速钢和稀土高速钢。若选用高钴、高钒高速钢必须采用适当的热处理，提高其韧性。172.3硬质合金一、硬质合金的特点由高硬度高熔点的金属碳化物和金属粘结剂组成，经过粉末冶金方法制造。硬质合金=硬质相（TiC、WC、TaC、NbC）+粘