金属切削原理与刀具 第二章 刀具材料课件.ppt

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1、第二章刀具材料（1）熟悉刀具材料应具备的性能；（2）掌握常用刀具材料：高速钢、硬质合金的性能、常用牌号及选用；（3）了解新的刀具材料，如涂层硬质合金、陶瓷材料、超硬刀具材料的性能及应用；（4）对刀具材料在金属切削中的重要作用有所了解。基本要求刀具材料是指刀具切削部分的材料。合理选择刀具材料影响到：（1）切削加工生产率（2）刀具耐用度（3）刀具消耗和加工成本（4）加工精度和表面质量按刀具所用材料分：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、金刚石刀具等。§2-1概述刀具材料应具备的性质刀具切削部分承受较大的（1）切削压力（2）切削温度（3）剧烈摩擦（4）冲击振动因此刀具材

2、料应具备以下性能：1、高硬度：刀具材料硬度要高于被加工材料的硬度，切削刃的硬度一般在HRC60以上。2、高耐磨性：抗磨损能力，硬度，耐磨性，金相组织中硬质点（氮化物，碳化物）的硬度高，耐磨性好，硬质点数量多，颗粒越小，分布均匀，则耐磨性越好。3、足够的强度与韧性：抗冲击，承受各种应力而不崩刃、折断。与硬度、耐磨性相矛盾。4、高的耐热性与化学稳定性：耐热性（红硬性）：高温下保持材料硬度、耐磨性、强度、韧性韧性越好，切削速度越高。化学稳定性：（热稳定性）：高温下抗氧化，不与工件材料和介质发生化学反应，（抗氧化、粘结、扩散）刀具磨损慢，表面质量好。5、良好的工艺性：便于

3、刀具制造，（1）锻造性能（2）热处理性能（3）高温塑性变形（4）容削加工性能（5）焊接性能6、经济性：（1）刀具材料发展结合本国资源，资源丰富，则成本极低（2）有的刀具材料（超硬刀具材料）虽然单件成本贵，但寿命长，分摊到每个零件的成本不一定高，要注重经济效益。7、切削加工性能的可预测性：为适应切削加工自动化和柔性制造系统的发展，要求刀具磨损及刀具耐用度等具有良好的可预测性。①高的硬度；②高的耐磨性；③高的耐热性(热稳定性)④足够的强度和韧性；⑤良好的工艺性。刀具切削部分材料性能的基本要求总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要

4、求。选择刀具材料时，各性能之间相互矛盾，如强度，则硬度高；耐磨，则加工工艺困难，要抓住主要矛盾。二、刀具材料类型：工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速钢）硬质合金陶瓷超硬材料（金刚石、立方氮化硼）最常用工具钢耐热性差，但抗弯强度好，价格便宜，焊接与刃磨性好，故广泛用于中低速切削的成形刀具，不宜高速切削。如：碳素工具钢(如T10A、T12A)及合金工具钢(如9SiCr、CrWMn)，因耐热性较差——通常仅用于手工工具和切削速度较低的刀具。硬质合金耐热性好，切削效率高，但刀片强度、韧性、焊接刃磨性不及工具钢，多用于制作车刀、铣刀及各种高效切削工具。陶瓷、金刚石和立方氮

5、化硼等目前仅用于较为有限的场合。目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。碳素工具钢碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一般为0.65～1.35%）。1、常用牌号有T7A、T8A……T13A等2、主要性能淬火后硬度较高，可达HRC61～65；红硬性为200℃～250℃，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不能提高，允许切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、锯条、锉等。在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W）、锰（Mn）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形

6、。1、主要牌号有9SiCrCrWMn2、主要性能淬火后的硬度可达HRC61～65，红硬性为300℃～400℃，允许切削速度Vc=10～15m/min,制作低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。合金工具钢ISO-513-2004（国际标准化组织）将切削用硬质合金分三大类，在此基础上增加了H、S、N三类：P类：用于加工长切屑的钢类材料，相当于我国的YT、YC、SC类。M类：用于加工长或短切屑的黑色金属和有色金属。YW、YM类K类：用于加工短切屑的黑色金属（铸铁），有色金属和非金属材料YG、YD类硬质合金的分类及使用性能H类

7、：用于加工淬火钢、硬铸铁，可实现高速切削切削高硬度的工件。PCBN即聚晶立方氮化硼（PolycrystallineCubicBoronNitride）作为利用人工方法合成的硬度仅次于天然金刚石的新型刀具材料，是目前高速切削铁系金属最合适的刀具材料。S类：用于加工高温合金及耐热材料。包含PVD涂层合金（PVD是英文PhysicalVaporDeposition（物理气相沉积）的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。）及超细颗粒硬质合金，

8、CBN（立