高速钢刀具使用寿命的研究

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1、摘要：现代金属切削加工正超着高速、高精度、高效、智能和环保的方向发展，对刀具性能和使用寿命的要求越来越高，如何提高高速钢刀具使用寿命是提高生产率、降低生产成本的一个重要手段。随着科学技术的发展，出现许多科学的方法来延长刀具的使用寿命。本文在综合介绍高速钢刀具使用寿命影响因素的基础上，对目前应用于提高高速钢刀具使用寿命的主流方法进行介绍和分析。关键词：高速钢刀具；使用寿命；影响因素；生产率；主流方法1引言近年来，中国的刀具消耗连续位居世界首位，且需求量呈逐渐上升的趋势，每年都有大量的刀具材料和资源在制造过程中被消耗掉。在发

2、展低碳经济的需求下，寻求延长刀具使用寿命的方法是提高刀具利用率，节约制造成本的有效手段之一。高速钢刀具是一种比普通刀具要坚韧，更容易切割的刀具，是一种新产品。在机械制造中用于切削加高速钢高速钢工，绝大多数的刀具是机用的，也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以，越是坚韧的刀具越能被广泛应用，高速钢刀具完全符合这一特点。而且高速钢刀具因其具有良好的红硬性，稳定的切削加工性，而受到厂家广泛采用，但因其使用寿命较短，所以如何提高高速钢刀具的使用寿命是各个厂家提高生产率、降低生产成本的一个重要手段。中国

3、是当今的高速钢生产大国，其生产量约为全球总产量的40%。高速钢因其韧性好、具有良好的工艺性，适用于各类刀具的制造，在刀具市场上起着无足重轻的地位，将成为世界第一大刀具消耗国，每年因此消耗大量宝贵的钨、钼等稀有资源。若将现有刀具的使用寿命提高一倍，甚至只是50%，都将产生巨大的经济和社会效益。一次，寻求提高高速钢刀具使用寿命的研究方法将具有很大意义。本文首先介绍了影响高速钢刀具使用寿命的因素，接着对目前应用于提高高速钢刀具寿命的方法进行可简单介绍与分析，并对其中存在的优劣进行了分析讨论，指出了今后的发展方向。2高速钢刀具使

4、用寿命的影响因素2.1碳化物对刀具寿命的影响高速钢是高碳高合金莱氏体钢，包含大量的合金碳化物，碳化物对高速钢的性能和质量起着关键的作用。对于高速钢来讲，碳化物是一把双刃剑，它既保证了高速钢具有很高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能，但同时也是产生各种质量问题的重要根源。高速钢中的碳化物，按其在钢种存在的具体特征及实际生成情况，可分为一次碳化物和二次碳化物两大类。前者是钢液凝固过程中直接从液体中析出，包括各种先共晶和共晶碳化物；后者书在凝固或热处理过程中从固态基体中析出的。高速钢中的碳化物的化学成分可能在交款的范围变动，同一

5、类型的碳化物在不同的钢种会有不同的成分；即使是在同一钢种，也会因生成条件不同而有差别。(1)一次碳化物对刀具寿命的影响：研究表明，高速钢之所以有较高的耐磨性是与它含有大量的合金碳化物是分不开的。多年来，美国对高速钢中的一次碳化物对刀具寿命的影响进行大量深入的研究，对一次碳化物的类型、尺寸及分布的定量研究及系统的磨损试验表明，一次碳化物对提高高速钢耐磨性作用不大，刀具的耐磨性不取决于一次碳化物的比率。由于一次碳化物的尺寸较大，粒子间距大，它对耐磨性的作用只相当于回火硬化峰值时的马氏体水平。然而一次碳化物的不良分布和大块碳化

6、物的存在，对刀具寿命则有坏影响。(2)二次碳化物对刀具寿命的影响：由于金相检测技术的飞跃发展，可直接在显微镜下观察到回火时析出的极为细小的二次碳化物。研究表明，高速钢回火时析出的碳化物尺寸仅为几微米，并且极为弥散。在提高回火温度或延长回火时间时，回火碳化物开始聚集长大，于是析出硬化饿作用逐渐消失。回火时析出的及其细小弥散的碳化物对刀具寿命有决定性作用。基于上述理论，从提高刀具寿命的角度出发，淬火加热时，在保证刀具强度和韧性的前提下，应尽量使碳化物溶入基体，冷却时应尽量避免碳化物的析出，以保证回火后得到最大限度的二次硬化效

7、果，否则将给刀具带来不利的影响。(3)碳化物不均匀度：碳化物的不均匀性造成的严重影响表现为：对热塑性的影响，碳化物不均匀会降低钢的苏醒，削弱基体的强度，以及由于造成应力集中，降低钢的热塑性，在锻造和轧扭过程中易裂；对热处理的影响。碳化物集中处碳及合金元素较高，所以过热敏感性较大，在碳化物集中处常出现过热，并沿着碳化物带状处造成裂纹。由于偏析处化学成分不均匀，混晶现象难免，碳化物堆积处残留奥氏体含量增加，从而容易引起回火不充分现象；对力学性能的影响。碳化物不均匀度使钢的强度及塑性下降，造成刀具在使用时容易产生崩刃及磨损。2

8、.2刀具磨损磨损是引起刀具失效的主要原因之一，刀具磨损一般发生在刀具材料的表面，若能采取合理的表面技术，则可以有效延长刀具的寿命。在正常切削条件下，高速钢刀具的磨损原因主要以磨料磨损和部分黏着磨损为主。国内外的学者和刀具企业进行了大量的研究工作，来提高高速钢刀具的耐磨性。3提高高速钢刀具使用寿命的方法3.1氧氮处理法