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1、关于刀具材料的性能及分类第1页，讲稿共14张，创作于星期日1.3.2 普通刀具材料v1.3.2 普通刀具材料普通刀具材料v1高速钢高速钢v（1）概念概念：v高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元素较多的高速钢是一种含有钨、钼、铬、钒等合金元素较多的工具钢工具钢 v（2）性质性质：v、高速钢具有良好的热稳定性、高速钢具有良好的热稳定性 v、高速钢具有较高强度和韧性、高速钢具有较高强度和韧性 v、高速钢具有一定的硬度、高速钢具有一定的硬度(6370HRC)和耐磨性和耐磨性 第2页，讲稿共14张，创作于星期日v（3）高速钢的分类）高速钢的分类v、普通高速钢、普通高速钢v A、钨系高速钢钨系高速钢 v
2、优点优点：钢磨削性能和综合性能好，通用性强。：钢磨削性能和综合性能好，通用性强。v缺点缺点：碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够强，：碳化物分布常不均匀，强度与韧性不够强，热塑性差，不宜制造成大截面刀具。热塑性差，不宜制造成大截面刀具。v B、钨钼钢钨钼钢 v优点优点：减小了碳化物数量及分布的不均匀：减小了碳化物数量及分布的不均匀 v缺点缺点：高温切削性能和：高温切削性能和W18相比稍差。相比稍差。第3页，讲稿共14张，创作于星期日v、高性能高速钢、高性能高速钢 v优点优点：具有较强的耐热性：具有较强的耐热性 v缺点缺点：强度与韧性较普通高速钢低，高钒高速钢磨削：强度与韧性较普通高速钢低，高钒高
3、速钢磨削加工性差。加工性差。v、粉末冶金高速钢、粉末冶金高速钢 v优点：优点：无碳化物偏析，提高钢的强度、韧性和硬度，无碳化物偏析，提高钢的强度、韧性和硬度，硬度值达硬度值达6970HRC；保证材料各向同性，减；保证材料各向同性，减小热处理内应力和变形；磨削加工性好，磨削效小热处理内应力和变形；磨削加工性好，磨削效率比熔炼高速钢提高率比熔炼高速钢提高23倍；耐磨性好。倍；耐磨性好。第4页，讲稿共14张，创作于星期日v2硬质合金硬质合金v（1）概念概念：v硬质合金是由难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末硬质合金是由难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金方法制成。冶金方法制成。v（2）硬质合金的）硬质合
4、金的性能特点性能特点v硬质合金硬质合金优点优点：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物：硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量高，热熔性好含量高，热熔性好,热硬性好，切削速度高。热硬性好，切削速度高。v硬质合金硬质合金缺点缺点：脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不：脆性大，抗弯强度和抗冲击韧性不强。抗弯强度只有高速钢的强。抗弯强度只有高速钢的1/31/2，冲击韧性只有，冲击韧性只有高速钢的高速钢的1/41/35。v硬质合金硬质合金力学性能力学性能主要由组成硬质合金碳化物的种主要由组成硬质合金碳化物的种类、数量、粉末颗粒的粗细和粘化剂的含量决定。类、数量、粉末颗粒的粗细和粘化剂的含量决定。第5页，讲稿共14张，创
5、作于星期日v（2）普通硬质合金的种类、牌号及适用范围）普通硬质合金的种类、牌号及适用范围v按其化学成分的不同按其化学成分的不同可分为可分为：v、钨钴类钨钴类（WC+Co）v合金钴含量越高，韧性越好，适于粗加工，钴含量低，合金钴含量越高，韧性越好，适于粗加工，钴含量低，适于精加工。适于精加工。v、钨钛钴类钨钛钴类（WC+TiC+Co）v类合金有较高的硬度和耐热性，主要用于加工切屑成呈类合金有较高的硬度和耐热性，主要用于加工切屑成呈状的钢件等塑性材料。状的钢件等塑性材料。v、钨钛钽（铌）钴类钨钛钽（铌）钴类（WC+TiC+TaC（Nb）+Co）v不但适用于加工冷硬铸铁、有色金属及合金半精加工，不但
6、适用于加工冷硬铸铁、有色金属及合金半精加工，也能用于高锰钢、淬火钢、合金钢及耐热合金钢的也能用于高锰钢、淬火钢、合金钢及耐热合金钢的半精加工和精加工。半精加工和精加工。第6页，讲稿共14张，创作于星期日v、碳化钛基类碳化钛基类（WC+TiC+Ni+Mo）v用于精加工和半精加工，对于大长零件且加工精度较高用于精加工和半精加工，对于大长零件且加工精度较高的零件尤其适合，但不适于有冲击载荷的粗加工和低速的零件尤其适合，但不适于有冲击载荷的粗加工和低速切削。切削。v（3）超细晶粒硬质合金）超细晶粒硬质合金 v超细晶粒硬质合金多用于超细晶粒硬质合金多用于YG类合金，它的硬度和耐类合金，它的硬度和耐磨性得
7、到较大提高，抗弯强度和冲击韧度也得到提高，磨性得到较大提高，抗弯强度和冲击韧度也得到提高，已接近高速钢。适合做小尺寸铣刀、钻头等，并可用已接近高速钢。适合做小尺寸铣刀、钻头等，并可用于加工高硬度难加工材料。于加工高硬度难加工材料。第7页，讲稿共14张，创作于星期日1.3.3 特殊刀具材料v1陶瓷刀具陶瓷刀具v（1）材料组成：材料组成：主要由硬度和熔点都很高的主要由硬度和熔点都很高的Al2O3、Si3N4等氧化物、氮化物组成，另外还有少量的金属等氧化物、氮化物组成，另外还有少量的金属碳化物、氧化物等添加剂，通过粉末冶金工艺方法碳化物、氧化物等添加剂，通过粉末冶金工艺方法制粉，再压制烧结而成。制粉
8、，再压制烧结而成。v（2）常用种类：常用种类：Al2O3基陶瓷和基陶瓷和Si3N4基陶瓷基陶瓷v（3）优点：优点：有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命比硬有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命比硬质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削力比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面光力比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面光洁度。洁度。v（4）缺点：缺点：强度和韧性差，热导率低。陶瓷最大强度和韧性差，热导率低。陶瓷最大缺点是脆性大，抗冲击性能很差。缺点是脆性大，抗冲击性能很差。v（5）适用范围：适用范围：高速精细加工硬材料高速精细加工硬材料。第8页，讲稿共14张
9、，创作于星期日v2金刚石刀具金刚石刀具v（1）分类：分类：天然金刚石刀具；人造聚晶金刚石刀天然金刚石刀具；人造聚晶金刚石刀具；复合聚晶金刚石刀具。具；复合聚晶金刚石刀具。v（2）优点：优点：极高的硬度和耐磨性，人造金刚石硬度达极高的硬度和耐磨性，人造金刚石硬度达10000HV，耐磨性是硬质合金的，耐磨性是硬质合金的6080倍；切削刃倍；切削刃锋利，能实现超精密微量加工和镜面加工；很高锋利，能实现超精密微量加工和镜面加工；很高的导热性。的导热性。v（3）缺点：缺点：耐热性差，强度低，脆性大，对振动很敏耐热性差，强度低，脆性大，对振动很敏感。感。v（4）适用范围：适用范围：用于高速条件下精细加工有
10、色金属及用于高速条件下精细加工有色金属及其合金和非金属材料。其合金和非金属材料。第9页，讲稿共14张，创作于星期日v3立方氮化硼刀具立方氮化硼刀具v（1）概念）概念：立方氮化硼（简称：立方氮化硼（简称CBN）是由六方氮化硼）是由六方氮化硼为原料在高温高压下合成。为原料在高温高压下合成。v（2）优点）优点：硬度高，硬度仅次于金刚石，热稳定：硬度高，硬度仅次于金刚石，热稳定性好，较高的导热性和较小的摩擦系数。性好，较高的导热性和较小的摩擦系数。v（3）缺点）缺点：强度和韧性较差，抗弯强度仅为陶瓷刀：强度和韧性较差，抗弯强度仅为陶瓷刀具的具的1/51/2。v（4）适用范围）适用范围：适用于加工高硬度
11、淬火钢、冷硬铸：适用于加工高硬度淬火钢、冷硬铸铁和高温合金材料。它不宜加工塑性大的钢件和镍铁和高温合金材料。它不宜加工塑性大的钢件和镍基合金，也不适合加工铝合金和铜合金，通常采用基合金，也不适合加工铝合金和铜合金，通常采用负前角的高速切削。负前角的高速切削。第10页，讲稿共14张，创作于星期日1.3.4 涂层刀具v（1）概念：概念：涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体上涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体上或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性较高的难熔金属或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性较高的难熔金属化合物而制成。化合物而制成。v（2）常用的）常用的涂层材料涂层材料有：有：TiC、TiN、Al2O
12、3等等 v（3）涂层形式：涂层形式：可以采用单涂层和复合涂层可以采用单涂层和复合涂层 v（4）优点：优点：涂层刀具具有高的抗氧化性能和抗粘结性能，涂层刀具具有高的抗氧化性能和抗粘结性能，因此具有较高的耐磨性因此具有较高的耐磨性 v（5）适用范围：适用范围：主要用于车削、铣削等加工，由于成本较主要用于车削、铣削等加工，由于成本较高，还不能完全取代未涂层刀具的使用。不适合受力大和冲高，还不能完全取代未涂层刀具的使用。不适合受力大和冲击大的粗加工，高硬材料的加工以及进给量很小的精密切削。击大的粗加工，高硬材料的加工以及进给量很小的精密切削。第11页，讲稿共14张，创作于星期日2.常用刀具材料 种种
13、类类常常 用用 牌牌 号号主主 要要 性性 能能主主 要要 应应 用用碳素工具钢碳素工具钢含碳量较高的优含碳量较高的优质碳钢质碳钢T8A、T10A、T12A淬火后硬度高（达淬火后硬度高（达6365HRC）、价廉，）、价廉，但耐热性差（但耐热性差（200以下）以下）制造小型、手动和低速切制造小型、手动和低速切削工具，如手用锯条和锉削工具，如手用锯条和锉刀等刀等合金工具钢合金工具钢碳素工具钢中加碳素工具钢中加入少量入少量Cr、Si、W、Mn等元素等元素9SiCr、CrWMn、CrW5、GCr15淬透性、耐热性（淬透性、耐热性（220250）有所提）有所提高，热处理变形小，高，热处理变形小，制造手用
14、铰刀、圆板牙、制造手用铰刀、圆板牙、丝锥、刮刀等丝锥、刮刀等高速钢高速钢含含Cr、W、V等等元素较多的合金元素较多的合金工具钢工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2它的耐热性大大提高（它的耐热性大大提高（540650），），从而耐磨性也有所提高，强度、韧度和从而耐磨性也有所提高，强度、韧度和工艺性都较好工艺性都较好广泛用于制造较为复杂的广泛用于制造较为复杂的各种刀具，如麻花钻、铣各种刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀和齿轮刀具等，刀、拉刀和齿轮刀具等，也可用以制作车刀、刨刀也可用以制作车刀、刨刀等简单刀具。等简单刀具。硬硬质质合合金金钨钴类钨钴类【由由WC和和Co组成组成】以高硬度、高熔以高硬度、
15、高熔点的金属炭化物点的金属炭化物（WC、TiC等）等）作基体，以作基体，以Co等等为粘结剂的粉末为粘结剂的粉末冶金制品冶金制品YG3、YG6、YG8(数字表示含钴量的数字表示含钴量的百分数百分数)【相当于相当于ISO标准的标准的K类类】其相对塑韧性好，但切削塑性材料时耐其相对塑韧性好，但切削塑性材料时耐磨性差，磨性差，Co含量少的，相对较脆、较耐含量少的，相对较脆、较耐磨磨适用于加工铸铁、青铜等适用于加工铸铁、青铜等脆性材料脆性材料钨钴钛类钨钴钛类【由由WC、TiC和和Co组组成成】YT5、YT15、YT30(数字表示数字表示TiC含量的百分数含量的百分数)【相相当于当于ISO标准的标准的P类
16、类】其耐热性，耐磨性均优于其耐热性，耐磨性均优于YG类，但韧类，但韧性较差。性较差。TiC含量愈多，则耐热性、耐含量愈多，则耐热性、耐磨性愈高，韧性愈小。磨性愈高，韧性愈小。适用加工一般钢件适用加工一般钢件钨钛钽（铌）钴钨钛钽（铌）钴类类【由由WC、TiC、TaC（NbC）和和Co组成组成】YW1、YW2【相当相当于于ISO标准的标准的M类类】兼有兼有YG、YT类的大部分优良性能，被类的大部分优良性能，被称为通用合金，但价高称为通用合金，但价高既可加工铸铁也可加工钢，既可加工铸铁也可加工钢，适合耐热钢、高锰钢和不适合耐热钢、高锰钢和不绣钢的加工绣钢的加工陶陶 瓷瓷 材材 料料，它通常制成刀，它通常制成刀片片陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐热性高，陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐热性高，许用的切削速度较高，且价廉，它的主许用的切削速度较高，且价廉，它的主要缺点是性脆，怕冲击，抗弯强度低，要缺点是性脆，怕冲击，抗弯强度低，在加入各种金属元素制成在加入各种金属元素制成“金属陶瓷金属陶瓷”后，其抗弯强度可大大提高后，其抗弯强度可大大提高可用于切削高硬度等难加可用于切削高硬度等难加工材料的精加工工材料的精加工第12页，讲稿共14张，创作于星期日第13页，讲稿共14张，创作于星期日感谢大家观看10/12/2022第14页，讲稿共14张，创作于星期日