《刀具材料》PPT课件

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1、第2章刀具材料2.1刀具材料应具备的性能和种类2.2工具钢2.3高速钢2.4硬质合金2.5其他刀具材料2.1刀具材料应具备的性能和种类2.1.1刀具材料应具备的性能刀具在切削过程中，和工件直接接触的切削部分要承受极大的切削力，尤其是切削刃及紧邻的前、后刀面，长期处在切削高温环境中工作。并且切削中的各种不均匀、不稳定因素，还将对刀具切削部分造成不同程度的冲击和振动。如：切削钢材时，切屑对前刀面的挤压应力高达2FPa～3FPa；高速切削钢材时切屑与前刀面接触区的温度常保持在800℃～900℃，中心区甚至超过1000℃。为了适应如此繁重的切削负荷和恶劣的工作条件，刀具材料应具备以下几方面性能。2.1

2、刀具材料应具备的性能和种类1.足够的硬度和耐磨性硬度是刀具材料应具备的基本性能。刀具硬度应高于工件材料的硬度，常温硬度一般须在60HRC以上。耐磨性是指材料抵抗磨损的能力，它与材料硬度、强度和组织结构有关。材料硬度越高，耐磨性越好；组织中碳化物和氮化物等硬质点的硬度越高、颗粒越小、数量越多且分布越均匀，则耐磨性越高。2.足够的强度与韧性切削时刀具要承受较大的切削力、冲击和振动，为避免崩刀和折断，刀具材料应具有足够的强度和韧性。材料的强度和韧性通常用抗弯强度和冲击值表示。2.1刀具材料应具备的性能和种类3.较高的耐热性和传热性耐热性：指刀具材料在高温下保持足够的硬度、耐磨性、强度和韧性、抗氧化性

3、、抗黏结性和抗扩散性的能力(亦称为热稳定性)。热硬性：材料在高温下仍保持高硬度的能力称为热硬性(亦称高温硬度、红硬性)，它是刀具材料保持切削性能的必备条件。刀具材料的高温硬度越高，耐热性越好，允许的切削速度越高。刀具材料的传热系数大，有利于将切削区的热量传出，降低切削温度。2.1刀具材料应具备的性能和种类4.较好的工艺性和经济性为了便于刀具加工制造，刀具材料要有良好的工艺性能，如热轧、锻造、焊接、热处理和机械加工等性能。注意：上述几项性能之间可能相互矛盾(如硬度高的刀具材料，其强度和韧性较低)。没有一种刀具材料能具备所有性能的最佳指标，而是各有所长。所以在选择刀具材料时应合理选用。各种刀具材料

4、的主要物理力学性能见表2-1。2.1.2刀具材料的分类刀具材料可分为工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢)、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料(包括金刚石、立方氮化硼等)五大类。2.1刀具材料应具备的性能和种类2.2工具钢2.2.1碳素工具钢碳素工具钢是含碳量为0.65%～1.3%的优质碳素钢，常用钢号有T7A、T8A、T10A、T12A等。特点：工艺性能良好，经适当热处理，硬度可达60HRC～64HRC，有较高的耐磨性，价格低廉。但热硬性差，在200℃～300℃时硬度开始降低，故允许的切削速度较低(5m/min～10m/min)。应用：用于制造手用刀具、低速及小进给量的机用刀具。2.2工具钢2.

5、2.2合金工具钢特点：合金工具钢是在碳素工具钢中加入适当的合金元素铬(Cr)、硅(Si)、钨(W)、锰(Mn)、钒(V)等炼制而成的(合金元素总含量不超过3%～5%)，提高了刀具材料的韧性、耐磨性和耐热性。其耐热性达325℃～400℃，所以切削速度(10m/min～15m/min)比碳素工具钢提高了。应用：用于制造细长的或截面积大、刃形复杂的刀具，如铰刀、丝锥和板牙等。2.2工具钢2.3高速钢高速钢是富含W、Cr、Mo(钼)、V等合金元素的高合金工具钢。在工厂中常称为白钢或锋钢。2.3.1高速钢的特点与碳素工具钢、合金工具钢相比，高速钢的热硬性很高，在切削温度高达500℃～650℃时，仍能保持

6、60HRC的高硬度，因此允许切削速度可提高l～2倍(25m/min～30m/min)。同时，高速钢还具有较高的耐磨性以及较高的强度和韧性。2.3高速钢与硬质合金相比，其最大优点是可加工性好并具有良好的综合力学性能。其退火硬度为207HBS～255HBS，与优质中、高碳钢的退火硬度相近，能够用一般材料刀具顺利切削加工出各种复杂形状；在加热状态下(900℃～1100℃)能反复锻打制成所需的毛坯；高速钢的抗弯强度是硬质合金的3～5倍，冲击韧性是硬质合金的6～10倍；经过仔细研磨，高速钢刀具钝圆半径可小于，其锋利性比硬质合金优良。总之，高速钢的切削性能比工具钢好得多，而可加工性能又比硬质合金好得多。应

7、用：高速钢仍是世界各国制造复杂、精密和成形刀具的基本材料，是应用最广泛的刀具材料之一。2.3高速钢2.3.2常用高速钢材料的分类与性能及应用分类：普通高速钢、高性能高速钢和粉末冶金高速钢。1.普通高速钢特点：工艺性能好，具有较高的硬度、强度、耐磨性和韧性。可用于制造各种刃形复杂的刀具。切削普通钢料时的切削速度通常不高于40m/min～60m/min。普通高速钢又分为钨系高速钢和钨钼系高速钢两类。(