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1、现代新型刀具材料新发展于启勋，张京英（北京理工大学机械与车辆工程学院，北京100081）摘要：论述了刀具和刀具材料在人类历史发展中所起的重要作用•回顾了早期机械制造中曾经用过的刀具材料。重点阐述了现代军工产品加工屮所用新型刀具材料（高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料）的化学成分、制造方法、性能和应用范围。对21世纪中刀具材料的发展动向也作出了预测与展望。关键词：刀具；刀具材料；切削加工；军工产品TheNewDevelopmentofCuttingToolMaterialsforMachiningMilitaryProductsAbstra
2、ct：Theimportantroleofcuttingtoolandtoolmaterialinthehuman'shistoryisexpounded.Thetoolmaterialsusedintheearlystagearelookedback.Thechemialcontends,manufacturingmethods,cuttingperformancesandapplicationareaofmordentoolmaterialsformachiningMilitaryproducts（highspeedsteel,ce
3、mentedcarbide,ceramics,superhardmaterials）areexpounded.Thedevelopmenttrendofnewtoolmaterialsinthecomingcenturyalsobecalculatedandprospected.Keywords:cuttingtoo,toolmaterial,cuttingprocess,militaryproducts刀具材料的发展在人类的生活、生产和战争中有着很大的重要性。在古代，“刀”和“火”是两项最伟大的发明，它们的发明和应用是人类登上历史舞台
4、的重要标志。刀具材料的进步曾推动着人类社会文化和物质文明的发展。例如，在人类历史中曾有过旧石器时代、新石器时代、青铜器时代和铁器时代等。材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素。其屮，刀具材料的性能起着关键作用。20世纪是刀具材料大发展的历史时期。各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。1刀具材料的发展历史用石料或铜合金来作为刀具材料，那是古代的事。18世纪中叶,在欧洲出现了
5、工业革命以后，切削刀具一直是用碳素工具钢制造，其成分与现代的T10、T12相近。碳素工具钢有较高的硬度，切削刃能够磨得很锋利，但只能承受200〜250°C的切削温度，用以切削普通钢材只能用5~8m/min的切削速度，故切削效率很低。1865年，英国罗伯特・墨希特(RobertMushet)发明了合金工具钢，其牌号有9CrSi、CrWMn等，能承受350°C的切削温度，切削速度可提高到8~12m/mino随着机器生产规模的扩大，对加工效率的要求FI益提高,上述两种工具钢材料的性能已不敷要求。1898年，美国机械工程师泰勒(F.W.Tayl
6、or)和冶金工程师怀特(M.White)发明了高速钢。当时的成分是：CO.67%,W18.91%,Cr5.47%,MnO.11%,VO.29%,Fe余量。它能承受550-600°C切削温度,切削普通钢材，可采用25〜30m/min的切削速度。高速钢的出现，使切削速度和切削效率比碳素工具钢、合金工具钢分别提高了4倍和2.5倍以上。从19世纪末到20世纪初，高速钢曾使切削水平出现了一个飞跃，使美国和世界各国的机械制造业得到迅速发展，并取得了巨大的经济效益。随着人类生活、生产水平的提高，高速钢刀具已不能满足高加工效率和高加工质量的新要求。人们
7、寻求性能更高的新型刀具材料。20世纪20年代中期到30年代初，出现了磚钻类和磚钛钻类硬质合金。硬质合金常温硬度达HRA89-93,能承受800-900£以上的切削温度，切削速度为高速刀具的3~5倍，因而逐渐得到应用。第二次世界大战期间，由于大批量、高效率生产兵器的需要，美、英、苏、德各国己部分使用硬质合金刀具：二战后逐步扩大使用。解放后，我国从苏联引进少量硬质合金。20世纪50年代中期以后，开始自行生产并广泛使用。20世纪后半期，工件材料的力学性能不断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要求日益提高，工件的结构和形状不断复杂化和多
8、样化，对刀具提出了更新、更高的要求，硬质合金刀具在这些新的要求中发挥了重大作用。而且硬质合金本身也有发展，出现了许多新品种，其性能不断提高。但硬质合金较脆，韧性不足，可加工性远远低于高速钢，开始时只能用于车
