3技能训练应知篇之刀具材料

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1、技能训练应知篇项目三、刀具材料在切削过程中，刀具直接承担切除工件余量和形成已加工表面的任务。刀具切削性能的优劣，取决于构成刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。其中，刀具材料对刀具的使用寿命、加工质量、加工效率和加工成本影响极大。应当重视刀具材料的正确选择和合理使用，重视新型刀具材料的研制。第一节刀具材料应具备的性能刀具由切削部分和夹持部分组成。刀具材料是指刀具切削部分的材料。刀具的切削能力直接影响生产率、加工质量和加工成本等。刀具的切削性能，主要取决于刀具材料。刀具切削时，切削部分要与切屑、工件相互接触，承受很大的压力和强烈的摩擦、高温、切

2、削力、冲击和振动。工作环境十分恶劣，因此，刀具材料必须具备以下性能：1．高的硬度和耐磨性以满足刀具抵抗机械摩擦磨损的需要。硬度一般在HRC60以上。耐磨性是材料硬度、强度、化学成分、显微组织等的综合效果。2．足够的强度和韧性以满足刀刃在承受重载荷及机械冲击时不致破损的需要。为避免崩刃和折断，刀具材料应具有足够的强度和韧性。3．高的耐热性以满足刀具热稳定性的需要。高温下应有高硬度、耐磨性、强度和韧性，才能完成切削。4．良好的导热性和较小的膨胀系数是提高加工精度的需要。导热系数大，有利于降低切削温度；线膨胀系数小，加工误差小。5．稳定的化学性能和良

3、好的抗粘结性能是提高刀具抗化学磨损的需要。良好的性能能保障刀具在高温、高压下保持抗扩散、抗氧化能力，与工件材料亲和力小，粘结磨损小。6．良好的工艺性能和经济性是便于使用和推广的需要。良好的工艺性能满足各种加工的需要；良好的综合经济性使得刀具价格不高，获取方便，有利于推广使用。刀具材料的种类很多，常用的刀具材料主要有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金（包括超细晶粒硬质合金、涂层刀具）、陶瓷和超硬刀具材料（金刚石、立方氮化硼）等四大类。目前最常用的刀具材料是各类高速钢和各种硬质合金，其中硬质合金刀具的使用量占刀具使用总量的60%

4、以上。碳素工具钢和合金工具钢是早期使用的刀具材料，由于耐热性很差，现在主要用于手工工具或低速切削刀具，已较少使用。第二节高速钢一、高速钢的特点高速钢是加入了钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢。具有较好的耐磨性和较高的热硬性，可在500650℃的温度下进行切削加工；还具有高的强度和高的冲击韧性，以及较好的工艺性能，刃磨时能获得锋利的刃口，被称为锋钢，另有钨钢和白钢之称。1．高速钢中添加元素的作用特点高速钢具有较高的硬度和较好的耐磨性，主要是在原有材料中添加的W、Mo、Cr、V等合金元素与C化合形成了高硬度碳化物，

5、并经近熔点淬火和低温回火热处理的结果。（1）钨（W）W和C的原子结合力很强，WC能够提高马氏体受热时的分解稳定性，使高速钢在550~600℃时仍能保持高硬度，增加了高速钢的热硬性。（2）钼（Mo）　与W作用基本相同，1%的钼可替代2%的钨。钼能细化碳化物晶粒，提高钢中碳化物均匀性，提高高速钢的韧性。（3）铬（Cr）　在高速钢中的主要作用是提高淬透性，也可以提高回火稳定性，并能抑制碳化物晶粒的长大。（4）钒（V）V与C的结合力比W的更强，以稳定的VC形式存在，VC晶粒细小，分布均匀，硬度很高。钒使钢的热硬性提高的作用比W更强烈，并能阻止高温时晶粒

6、长大。2．高速钢的分类高速钢根据切削性能，可分为普通高速钢和高性能高速钢；根据化学成分，可分为钨系、钨钼系和钼系高速钢；根据制造方法，可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。二、普通高速钢普通高速钢工艺性能好，切削性能可满足一般工程材料的常规加工要求。常用的品种有：1．W18Cr4V钨系高速钢也称18-4-1，其中W、Cr、V的质量分数（即质量含量，下同）分别为18%、4%、和1%。它具有较好的综合性能和刃磨工艺性，可制造各种复杂刀具，但强度和韧性不够，精加工寿命不高，且热塑性差，正在减少应用。2．W6Mo5Cr4V2钨钼系高速钢也称6-5-4-2，

7、其中W、Mo、Cr、V的质量分数分别为6%、5%、4%和2%。它具有较好的综合性能和刃磨工艺性。由于Mo的作用，其碳化物呈细小颗粒且均匀分布，故刀具抗弯强度和冲击韧性都高于钨系高速钢，并具有较好的热塑性，适于制作热轧刀具和大尺寸刀具。但有脱碳敏感性大和淬火温度窄、热处理工艺较难掌握等缺点。3．W9Mo3Cr4V钨钼系高速钢也称9-3-4-1，W、Mo、Cr、V的质量分数分别为9%、3%、4%和1%。这是根据我国资源研制的牌号。其抗弯强度与韧性均比6-5-4-2好。高温热塑性也好，而且淬火过热、脱碳敏感性小，有良好的切削性能。三、高性能高速钢高性

8、能高速钢是在普通高速钢中增加碳、钒（C、V），添加钴、铝（Co、Al）等合金元素的新钢种。耐磨性和耐热性有显著提高，其常温硬度可达HRC67~70，能