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·刀具材料的选择

                                  刀具材料的选择

    刀具材料性能的优劣是影响切翻效率高低的一个基本因素。刀具新材料的出现,往往能

决定性地提高切削速度或解决难加工材科的切刖加工问题。本文主要介绍日前常用刀具材料

的性能及其适用范围,为学会选用刀具材料和学习后继章节打下基础。


    对刀具切削部分材料的要求


    在金属切削加工过程中,刀具的切削部分是在较大的切削力、较高的切削温度和剧烈的

摩擦条件下进行工作的。刀具耐用度的长短和切削效率的高低,首先取决于刀具材料是否具

备优良的切削性能。此外,刀具材料的工艺性能对刀具本身的制造与刃磨质量也有显著影

响。因此,刀具切削部分的材料应满足下列要求:


    一,切削性能方面


    1.高的硬度:刀具材料的硬度要高于工件材料的硬度。一般用工具钢制造的刀具其常温

硬度应在HRC60以上; 其它刀具材辩(如硬质含金等)的硬度则更高。


    2.高的耐磨性:一般刀具材料的硬度越高耐磨性也越好.但耐磨性还和刀具材料中的

硬质点的种类、致量、大小、分布情况以及刀刃与刀面的光洁度等有关。


    3.足够的强度和韧性:刀具材料的强度通常用抗弯强度o<帕或公斤力/毫米:2Θ)表示,

韧性用冲击值a.(公斤力·米/厘米2)表示。只有具备足够的强度和韧性,才能防止刀具的脆性

断奠囊崩刃等.


    4.高的耐热性:所谓耐热性是指在高温下保持上述性能的能力,一般用红硬性襄示.高

温下硬度越高则红硬性越好。它是评定刀具材料切削性能优劣的主要标志。


    二、工艺性能方面


    1.热处理性能好。例如热处理变形小,脱碳层薄和淬透性好等。对热成形刀具来说,还

要求高温型性要好。这是工具钢刀具应具备的重要工艺性能。


    2.磨削性能好。磨削性能可用磨削比表示。所胃磨削比是指磨削金属体积与砂轮消耗体

积之比。磨削比越大则磨削性能越好。


    3.其它工艺性能(如被切削加工性能,焊接性能等)好。


    此外,刀具材料还应尽量满足资源丰富,价格低廉的要求,否则使不能大量推广采用。

    目前最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。


    2  工  具  钢


    工具铜分碳素工具钢、合金工具钢和高速钢三大类。


    Θ   帧(牛顿/米2)为位国际制单位,它与工程制单位公斤力/毫米2的长算关系是:

          1帧= 1.02 X10一7公斤力/毫米2,或1公斤力毫米2=98.07×106帧=9.807兆帧。


    一,碳素工具钢(简称碳工钢)


    为含碳量在0.7~1.3%的优质高碳钢,用来制造刀具的主要牌号有T10A人和T12A。

    硬工钢热处理后的硬度为HRC60-64,其红硬性约为200℃,因此允许的切削速度根低。

此外,碳工钢的淬透性差,热处理时变形较大。其主要优点是价格低廉,刃口容易磨得锋利。

碳工钢一般只用作手用刀具或形状简单、尺寸较小的低速刀具,如镗刀,手用锯条,手用铰

刀等。


    二,含金工具钢(简称合工钢)


    在碳工钢中加入一些合金元素,如铬,钨,硅、锰等即成合工钢。


    合工钢热处理后的硬度与碳工钢相同,红硬性较碳工钢略高(250~300'C),耐磨性也有

所提高.采用合工钢来制造某些刀具的主要原因是因为它具有较高的热处理工艺性能,淬火

时在油中冷却,其热处理变形很小,淬透性较好。


    合工钢常用的牌号有9SiCr,GCrl5和C rW M n等,主要用于制造一些低速、细长刀更,

如圆板牙、手用铰刀、硬质合金钻头的刀体等。


    由于碳工钢与合工钢的红硬性差,目前已很少用这类材料来制造刀具。


    三,高速钢


    高速饲是一种含钨,铬,钼,钒等合金元素较多的工具钢。由于它的红硬性较碳工钢和

合工铜显著提高,允许的切削速度比硬工钢高二倍以上,因此称之力高速工具钢,或简称高

速钢。


    虽然膏速钢的硬度、耐磨性和耐热性都不如硬质合金,但由于用这种材料制造的刀具的刃

口强度和切性比硬质合金高,能承受较大的冲击载荷,能用于旋转切削中心刃口线速度很低

(趋近予0)的刀具,能用于钢性较差的机床,可加工从有色金属到高温合金范围广泛的材

料;以及这种材料的工艺性能较好,能锻造和容易磨出锋利的刃口等原因,因此到目前为止,

高速钢仍然制造造刀具(尤其是形状比较复杂的刀具)的一种使用量最多的材料.


    高速钢按用途和性能可分为通用高速钢和高性能高速钢;按化学成分可分为钨系,

钨一目系,钼一钨系和钼系四类。


    1.通用高速钢:通用高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢,其牌号有W18Ct4V、

W6M05Cr4 V2和W14Cr4VMnRe。


    W18Cr4 V(18-4-1):属钨系高速钢。经热处理后其常温硬度为HRC62~65或HRC63

~66,红硬性可达6 2 0℃.抗弯强度约为3430兆帕(或350公厅力/毫米2),磨削性能较好,

是我国高速钢中用得最多的一个牌号。


    W6M05Cr4V2(6-5-4-2)属钨-钼系高速钢。与W18Cr4V相比,其抗弯强度,冲击韧

性和高温塑性较高;热赴理后的硬度与红硬性相近;但其磨削性能稍差。 W6M05Cr4V2是国

外用得较多的一种通用高速钢,目前国内主要用于热成形刀具(如热轧钻头)及承受冲击力

较大的刀具。


    Wl4Cr4VMnRe:是适用高速钢中的一个新牌号。其抗弯强度介于W18Cr4V和W6M05

Cr4V2之间,其它性能与W18Cr4V相近。由于其高温性较好,故能代替W6M05Ct4V2供

制造热轧钻头之用。


    2.高性能.高速钢:高性能高速钢是通过改变高速钢的化学成分来改进其切削性能而发

展起来的高速钢。目前列入冶金都标准的有高碳高速钢,高钒高速钢,超硬高速钢三种六个


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