刀具材料具备的性能及高速钢.doc

课题名称：刀具材料具备的性能及高速钢授课方式：讲授课型：理论所需学时：2学时教具：无教学目的：1让学生认识刀具才材料应具备的重要性能；2.让学生掌握不同种类高速钢材料的性能；教学重点与难点：重点：掌握刀具才材料应具备的重要性能；难点：学会分析并掌握不同种类高速钢材料的性能；教学过程及内容：考勤（5分钟）；导入新课（15分钟）1、 横向进给对刀具标注角度的影响；（复习） 横向进给量f越大或工件直径d越小，前角增大，后角减小甚至为负值，因此对于横向切削不宜f过大；2、复习各切削层参数及对参数的影响因素；（复习） （1）切削厚度（ac=f sinkr，进给量和主偏角） （2）切削宽度（aw=ap/sinkr，背吃刀量和主偏角） （3）切削面积（Ac=acaw=f ap，进给量和背吃刀量，与主偏角无关）3、影响刀具切削性能好坏的因素；（新课）讲授新课1、 刀具材料具备的性能（1） 高的硬度和耐磨性 1、硬度（抵抗变形的能力），硬度必须高于材料的硬度，要去刀刃硬度一般在60HRC（HRC表示洛氏硬度值，单位为MPa或GPa）以上； 2、耐磨性（抵抗磨损的能力） 在不考虑摩擦区温度及化学磨损等因素影响的情况下，主要受硬度、断裂韧度、弹性模量的影响；（2） 足够的强度和韧性 3、强度（抵抗破坏的能力） 4、韧性（抵抗折断的能力）在切削过程中通常要出现的冲击和振动的条件下工作而不产生崩刃和折断，要求刀具材料就必须具备足够的强度和韧性，不同刀具材料的强度和韧性见表。（3） 高的耐热性耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温下保持硬度、强度、韧性的性能。刀具材料的高温硬度越高，刀具的切削性能越好，允许的切削速度也越高。（4） 良好的热物理性和耐热冲击性能（良好的热物理性）刀具材料的导热性越好，切削热越容易从切削区散走，有利于降低切削温度。（耐热冲击性能）刀具在连续切削或使用切削液切削时，常常受到很大的热冲击（温度变化剧烈），因而刀具内部会产生裂纹而导致断裂。可用耐热冲击系数R表示，导热系数越大，热量越容易散走；热膨胀系数越小，热变形越小；弹性模量越小，热变形产生的交变应力幅度越小。他们均有利于提高耐热冲击性能。（5） 良好的工艺性如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形的性能、磨削加工性能等等。（六）经济性2、 高速钢是一种加入较多钨W、钼Mo、铬Cr、钒V等合金元素的高合金工具钢。（1） 高速钢的性能1、 有较高的热稳定性；2、 有较高的强度韧性；3、 制造工艺简单；4、 切削性能较稳定；（2） 高速钢的用途分类（通用型高速钢和高性能高速钢）1、 通用型高速钢：含碳量为0.7%-0.9%，按耐热性又称为中等热稳定性高速钢。由于其具有良好的热稳定性及切削性能，因此广泛用于制造各种复杂刀具，成为切削硬度在250-280HBS以下的大部分结构钢和铸铁的基本品种，应用最为广泛，占高速钢总产量的75%-80%。切削速度不太高，切削普通钢材时不高于40-60m/min。（1）按含钨量不同，分为：钨钢和钨钼钢钨钢：牌号为W18Cr4V（简称W18），含W18%，Cr4%，V1%，在600时高温硬度为48.5HRC，可用于制造各种复杂刀具。 优点：热热倾向小，耐磨性好，塑性变形抗性较大。缺点：强度和韧性不够，不易做大截面刀具，热塑性差。由于这些缺点，且市场钨价较贵，因此很多国家基本上不用这个牌号了。（2）钨钼钢：牌号W6Mo5Cr4V2（简称M2），钨6%，钼5%且W+1.4-1.5Mo=12%-13%时，钼对钢的强度和韧性有好的影响。优点：良好的力学性能，热塑性好，耐磨性好，在低速时与W18热稳定性一样。缺点：在较高速切削时切削性能略低于W18，热处理时脱碳倾向大（疲劳强度降低），易氧化，淬火温度范围较窄。2、高性能高速钢：在通用型高速钢中再加一些含碳量、含钒量及钴、铝等合金元素的新钢种。按耐热性又称高热稳定性高速钢。优点：加热到630-650仍可保持60HRC的硬度，有更好的切削性能，耐用度为通用型的1.5-3倍。缺点：用中等速度加工软材料时，优越性不显著。这类钢只有在各自的规定切削条件下使用才可达到良好的切削性能，例如高碳高速钢的强度和韧性较通用高速钢低，高钒高速钢的耐磨性差，含钴高速钢的成本高。超硬高速钢：硬度能达到67-70HRC的高速钢，含碳量比相似的通用高速钢高020%-0.25%。可按成分分为：含钴的超硬度高速钢和不含钴的超硬度高速钢。含钴的超硬度高速钢（M42）优点：允许较高的切削速度，磨加工性好，耐用度高，加工材料的硬度越高，效果越明显；缺点：含钴量高，成本高。不含钴的超硬度高速钢（501）是一种含铝的超硬高速钢，优点：有良好的切削性能，与上者相比成本低，故被广泛使用；缺点：磨加工性较差，热处理温度难控制。（三）高速钢的工艺方法分类（熔炼高速钢和粉末冶金高速钢）1、粉末冶金高速钢（粉冶钢）是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水，直接得到细小的高速钢粉末，再将粉末在高温高压下压制成致密钢坯，最后将钢坯锻轧成钢材或刀具形状的一种高速钢。优点：（1）可得到细小均匀的结晶组织，因此有良好的力学性能。碳化物分布更均匀，致使强度和韧性增强，变形抗力变大。（2）磨加工性提高，磨削效率提高，磨削表面粗糙度显著减小。（3）淬火变形减小（4）耐磨性提高20%-30%。（5）热成形时合格较高。应用：适于制造切削难加工材料的刀具及大尺寸刀具（如：滚刀、插齿刀等），也适于制造精密刀具和磨加工量大的复杂刀具，对于高压动载荷下使用的刀具（连续切削刀具）也适用。课堂小结一、刀具材料具备的性能1、高的硬度和耐磨性2、足够的强度和韧性3、高的耐热性4、良好的热物理性和耐热冲击性能5、良好的工艺性6、经济性二、高速钢1、高速钢的性能2、高速钢的用途分类3、高速钢的工艺方法分类提问提问板书设计：一、刀具材料具备的性能（6） 高的硬度和耐磨性 1、硬度 2、耐磨性（7） 足够的强度和韧性 3、强度（抵抗破坏的能力） 4、韧性（抵抗折断的能力）（8） 高的耐热性耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。（9） 良好的热物理性和耐热冲击性能（良好的热物理性）（耐热冲击性能）（10） 良好的工艺性（六）经济性二、高速钢（一）高速钢的性能5、 有较高的热稳定性；6、 有较高的强度韧性；7、 制造工艺简单；8、 切削性能较稳定；（二）高速钢的用途分类（通用型高速钢和高性能高速钢）1、通用型高速钢：含碳量为0.7%-0.9%，按耐热性又称为中等热稳定性高速钢。具有良好的热稳定性及切削性能，应用广泛，占高速钢总产量的75%-80%。不高于40-60m/min。（1）按含钨量不同，分为：钨钢和钨钼钢钨钢：牌号为W18Cr4V（简称W18），含W18%，Cr4%，V1%， 优点：热热倾向小，耐磨性好，塑性变形抗性较大。缺点：强度和韧性不够，热塑性差，且市场钨价较贵；钨钼钢：牌号W6Mo5Cr4V2（简称M2）优点：良好的力学性能，热塑性好，耐磨性好，在低速时与W18热稳定性一样。缺点：在较高速切削时切削性能较低，热处理时脱碳倾向大，易氧化，淬火温度范围较窄。2、高性能高速钢：按耐热性又称高热稳定性高速钢。优点：热切削性能好，耐用度高。缺点：只有在各自的规定切削条件下使用才可达到良好的切削性能；超硬高速钢：含碳量比相似的通用高速钢高020%-0.25%。可按成分分为：含钴的超硬度高速钢和不含钴的超硬度高速钢。含钴的超硬度高速钢（M42）优点：允许较高的切削速度，磨加工性好，耐用度高，加工材料的硬度越高，效果越明显；缺点：含钴量高，成本高。不含钴的超硬度高速钢（501）是一种含铝的超硬高速钢，优点：有良好的切削性能，与上者相比成本低，故被广泛使用；缺点：磨加工性较差，热处理温度难控制。（三）高速钢的工艺方法分类（熔炼高速钢和粉末冶金高速钢）1、粉末冶金高速钢优点