刀具材料142范文

刀具材料刀具材料142142范文范文 课题三刀具材料 教学目的和要求 了解刀具材料应具备的性能 掌握刀具材料的种类及各种刀具材料的性能 能够合理选用刀具材 料并正确使用 教学内容摘要 本课题介绍了刀具材料应具备的性能 刀具材料 的种类以及高速钢 硬质合金的性能 选用 其它刀具材料与刀具 材料的表面涂层 教学重点 难点 教学重点为刀具材料应具备的 性能及高速钢 硬质合金的性能与选用 本课题难点为在不同条件 下刀具材料的合理选择 教学方法和使用教具 教学方法讲授使用教具刀具 刀片实物 教学时数 2学时 教学内容 一 刀具材料应具备的性能1 高的硬度刀具要从工件上切除材料层 因此 其切削部分的硬度必须大于工件材料的硬度 一般刀具材料的常温硬度应高于60HRC以上 2 高的耐磨性刀具材料应具有较高的耐磨性 以抵抗工件与切屑对 刀具的磨损 刀具材料硬度越高 耐磨性就越好 刀具材料中含有耐磨的合金碳 化物越多 晶粒越细 分布越均匀 耐磨性也越好 3 足够的强度与韧性切削过程中 刀具承受着各种应力 冲击和振 动 故要求切削部分的材料必须具备足够的强度和韧性 以抵抗崩 刃和打刀 通常用材料的抗弯强度 b和冲击韧性 表示 4 高的耐热性耐热性是在高温条件下 刀具切削部分材料保持常温 硬度 强度和韧性的能力 也可用红硬性或高温硬度表示 5 良好的工艺性与经济性刀具切削部分的材料应具有良好的工艺性 能 如切削加工性 磨削加工性 锻造 焊接 热处理等性能 同时 还应尽可能采用资源丰富和价格低廉的刀具材料 二 刀具材料的种类刀具切削部分材料主要有工具钢 碳素工具钢 和合金工具钢 高速钢 硬质合金 陶瓷材料和超硬刀具材料等 碳素工具钢和合金工具钢我们这里不做介绍 三 高速钢高速钢是在合金工具钢中加入了较多的W Mo Cr V等 合金元素的高合金工具钢 其合金元素与碳化合形成高硬度的碳化 物 使高速钢具有很好的耐磨性 钨和碳的原子结合力很强 增加了钢的高温硬度 钼的作用与钨基本相同 并能细化碳化物的晶粒 减少钢中碳化物 的不均匀性 提高钢的韧性 高速钢是综合性能较好 应用范围最广泛的一种刀具材料 其抗弯强度较高 韧性较好 热处理后硬度为63 66HRC 易磨出较 锋利的切削刃 故生产中常称oC左右 切削中碳钢材料时切削速度 可达为 锋钢 其耐热性约为600 66030m min左右 它具有较好的工艺性能 可以制造刃形复杂的刀具 如钻头 丝锥 成形刀具 拉刀和齿轮刀具等 高速钢可以加工碳钢 合金钢 有色金属和铸铁等多种材料 高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢 1 普通高速钢普通高速钢可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢两类 1 钨系高速钢早期常见的牌号是W18Cr4V 它具有较好的综合性 能和可磨削性 可制造各种复杂刀具和精加工刀具 2 钨钼系高速钢较常见的牌号是W6Mo5Cr4V2 它具有较好的综合 性能 由于钼的作用 其碳化物呈细小颗粒且分布均匀 故其抗弯强度和 冲击韧性都高于钨系高速钢 并且有较好的热塑性 适于制作热轧 工具 但这种材料有脱碳敏感性大 淬火温度窄 较难掌握热处理工艺等 缺点 W9Mo3Cr4V是我国自行研制的钢种 其硬度 强度 热塑性略高于W6 Mo5Cr4V2 具有较好的硬度和韧性 并且易轧 易锻 热处理温度 范围宽 脱碳敏感性小 成本也更低 2 高性能高速钢高性能高速钢是在普通高速钢的基础上 通过调整 化学成份和添加其它合金元素 使其性能比普通高速钢提高一步的 新型高速钢 此类高速钢主要用于高温合金 钛合金 高强度钢和不锈钢等难加 工材料的切削加工 高性能高速钢有以下几种 1 高碳高速钢含碳量提高到0 9 1 05 其典型牌号为95W18Cr4 V 由于含碳量提高 使钢中的合金元素全部形成碳化物 从而提高钢 的硬度 耐磨性和耐热性 但其强度和韧性略有下降 2 高钒高速钢含钒量提高到3 5 其典型牌号为W6Mo5Cr4V3 由于碳化钒量的增加 提高了钢的耐磨性 一般用于切削高强度钢 但此种钢刃磨比普通高速钢困难 3 钴高速钢普通高速钢中加入钴 从而提高了钢的高温硬度和抗 氧化能力 其典型牌号为W2Mo9CrVCo8 它有良好的综合性能 用于 切削高温合金 不锈钢等难加工材料效果很好 钴高速钢在国外使用较多 我国钴原料价格较贵 使用量尚不多 4 铝高速钢普通高速钢中加入少量的铝 从而提高了钢的耐热性 和耐磨性 它是我国独创的新型高速钢 有良好的综合性能 其典型牌号为W6Mo5Cr4V2Al 它达到了钴高速钢的切削性能 可加 工性好 价格低廉 与普通高速钢的价格接近 但刃磨性差 热处理工艺要求较严格 四 硬质合金硬质合金是用粉末冶金的方法制成的一种刀具材料 它是由硬度和熔点很高的金属碳化物 WC TiC等 微粉和金属粘结 剂 Co Ni Mo等 经高压成形 并在1500 左右的高温下烧结而 成 硬质合金的硬度高达89 94HRA 相当于71 76HRC 耐磨性很好 耐热性为oC 切削速度可达100m min以上 能切削淬火钢等硬材料 但其抗弯800 1000强度低 韧性差 怕冲击和振动 制造工艺性差 硬质合金的发展很快 现已成为主要的刀具材料之一 目前车削刀具大都采用硬质合金 其它刀具采用硬质合金的也日益 增多 如硬质合金端铣刀 立铣刀 镗刀 拉刀 铰刀等 1 钨钴类硬质合金 YG 它由碳化钨和钴构成 其硬度为89 91 5 HRA 耐热性为800 900oC 主要用于加工铸铁 有色金属及非金属 材料 常用牌号有YG 3 YG 6 YG8等 G后面的数字为Co的百分含量 硬质合金中含钴量越多 韧性越好 适合于粗加工 含钴量少者用 于精加工 YG类硬质合金不适合加工钢料 因其切削温度达640 时 刀具与钢 会产生粘结 使刀具发生粘结磨损 2 钨钛钴类硬质合金 YT 它是由碳化钨 碳化钛和钴构成 其硬 度为89 5 92 5HRA 耐热性为900 oC 主要用于加工塑性材料 常用牌号有YT 5 YT 14 YT 15 YT30 T后面的1000数字代表TiC的百分含量 其余为WC和Co 当TiC的含量较多 Co的含量较少时 硬度和耐磨性提高 但抗弯强 度有所下降 它不适合加工含Ti元素的不锈钢 因为两者的Ti元素亲和作用较强 会发生严重的粘结 使刀具磨损加剧 TiC的含量多适于精加工 少则适于粗加工 3 钨钽 铌 钴类硬质合金 YA 它是由碳化钨 碳化钽 碳化铌 和钴构成 有较高的常温硬度 耐磨性 高温强度和抗氧化能力 常用牌号为YA6 适合于对冷硬铸铁 有色金属及其合金进行半精加 工 也可对高锰钢 淬火钢等材料进行半精加工和精加工 4 钨钛钽 铌 钴类硬质合金 YW 它是由碳化钨 碳化钛 碳化 钽 碳化铌 和钴构成 其抗弯强度 疲劳强度 耐热性 高温硬度和抗氧化能力都有很大 的提高 常用牌号有YW 1 YW2 是既能加工钢材 又能加工铸铁 有色金属及其合金 通 用性较好的刀具材料 5 碳化钛基类硬质合金 YN 它是由碳化钛 钼和镍构成 其抗氧化能力 耐磨性 耐热性较高 常用牌号有YN 05 YN10 主要用于对碳钢 合金钢 工具钢 淬火钢 铸铁等进 行精加工 半精加工及粗加工 五 其它刀具材料1 陶瓷陶瓷刀具材料是以人造的化合物为原料 在高压下成形和高温下烧结而形成oC 化学稳定性好 与金属的亲 和能力的 硬度为91 95HRA 耐热性高达1200小 与硬质合金相比 可提高切削速度3 5倍 其最大的缺点是抗弯强度低 冲击韧性差 主要用于对钢 铸铁 高硬度材料 如淬火钢 进行连续切削时的 半精加工和精加工 2 金钢石金刚石分天然和人造两种 天然金刚石由于价格昂贵而用 得很少 人造金刚石是在高温 高压条件下由石墨转化而成的 硬度为10000 HV 金刚石刀具能精密切削有色金属及合金 陶瓷等高硬度 高耐磨材 料 它对铁的化学稳定性较差 不适合加工铁族材料 热稳定性也较差 当温度达到800oC时 在空气中金刚石刀具即发生碳化 会产生急 剧磨损 3 立方氮化硼立方氮化硼硬度为8000 9000HV 耐热性为1400 主要用于对高温合金 淬硬钢 冷硬铸铁进行半精加工和精加工 六 刀具材料的表面涂层刀具材料的韧性和硬度一般不能兼顾 故 一般刀具材料的寿命主要是受磨损的影响 可采用表面涂层处理的 方法解决这一问题 刀