第二章刀具材料.ppt
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1、第二章 刀具材料,刀具材料主要是刀具切削部分的材料。在金属切削过程中,刀具材料的切削性能对生产效率、已加工表面质量、刀具寿命和加工成本影响很大。因此,应当重视刀具材料的正确选用和合理使用,重视新型刀具材料的研制与应用。本章主要介绍常用的刀具材料的性能、牌号、主要化学成分及其使用。,21 刀具材料应当具备的性能,一、刀具切削材料应具备的性能,在切削加工中,刀具切削部分不但要求承受切削过程中的高温、高压及冲击载荷,而且还要受到切屑及工件的强烈摩擦。,1、刀具的工作环境,2、刀具切削材料应具备下列性能:,(1) 高的硬度和耐磨性,1)刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度,否则在高温高压下,就不能保持
2、刀具锋利的几何形状。 2)一般在常温下,刀具硬度都在HRC60以上。,3) 耐磨性指刀具材料抵抗磨损的能力,一般刀具材料的硬度越高,耐磨性越好。但对同硬度的刀具,其耐磨性还取决与它们的显微组织。耐磨性越好的材料碳化物颗粒越多,晶粒越细,分布越均匀。,(2) 足够的强度和韧性 切削时刀具承受很大的切削力和冲击,如车削45钢时,当 =4mm,f=0.5mm/r时刀具要承受约4000N的切削力,因此刀具必须具有足够的抗弯强度和冲击韧性,防止切削过程中刀具发生脆性断裂和崩刃。,(3) 高的耐热性 耐热性又称热硬性或红硬性,是衡量刀具材料切削性能的主要指标。它是指在高温下保持材料硬度的性能,可用高温硬度
3、表示。高温硬度越高,表示材料的耐热性好,刀具材料在高温下抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。耐热性越好的材料允许的切削速度越高。,(4) 良好的工艺性,(5) 经济性,二、常用刀具材料的种类,当前常用刀具材料可分为工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢)、硬质合金、陶瓷、超硬材料四大类。,一、碳素工具钢是含碳量在070135的优质高碳钢,用牌号T8A、T10A、T12A等。,碳素工具钢的优点是价格低廉,切削刃可磨得很锋利,一般用来做切削速度低,尺寸较小的手动工具。如丝锥、锉刀及手锯条等。,1。淬火后硬度为6064HRC,与一般高速钢相近, 2。耐热性很差,当切削刃温度超过200250时,
4、硬度将急剧下降,失去切削能力。因此碳素工具钢只能在8m/min10m/min的切削速度下工作。 3。碳素工具钢的淬透性差,淬火时在水中急剧冷却,容易产生淬火变形和开裂。,二、合金工具钢是在碳素工具钢中加入一定量的合金元素,如钨、铬、钼、钒、锰、硅等组成的工具钢。常用的合金工具钢有9SiCr、CrWMn等。 这些钢淬火后的硬度达6065HRC,与碳素工具钢差别不大,但耐热性稍高,约300400。因此切削速度可比碳素工具钢高20左右。 主要用于制造丝锥、板牙、绞刀等要求热处理变形小的低速刀具。,目前机加工中应用最多的是高速钢和硬质合金。随着难加工材料应用的增加,陶瓷刀具、金刚石等超硬材料的使用量日
5、益增长,它们的显微硬度很高,具有优良的抗磨损性能,刀具寿命长,能保证高的加工精度,应予以足够的重视。,22 高速钢,高速钢是含有较多的钨(W)、(Mo)、铬(Cr)、钒(V)的高合金工具钢。 它具有较高的耐热性,切削温度在500600时仍能保持高硬度,从而允许的切削速度比碳素工具钢和合金工具钢提高13倍, 铬提高了高速钢钢的淬透性,使小型刀具在空气中冷却就能淬硬,且刃磨时能获得锋利的刃口,故高速钢又有“风钢”、“锋钢”之称。 因其刃口颜色呈白色,又称“白钢”。,高速钢是综合性能好、应用广泛的一种刀具材料。它可以承受较大的切削力和冲击,其强度和韧性是现有刀具材料中最高的(其抗弯强度是硬质合金的2
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