金属刀具教案1-1

1、 教师备课教案（首页）学 科金属刀具授 课内 容 第一章 刀具材料 第1节 刀具材料应具备的性能授课时数课 型讲 授教 具教材授课班级与时间教学目的1、 了解刀具的特点、性能、要求2、 切削金属材料的过程、切削用量的选择教学重点与难点重点：1、刀具材料的要求2、刀具材料的性能、种类、牌号难点：1、了解相关的组成，定义，名词内容 2、加工切削对象，材料的力学性能分析提问设计1、 刀具材料应具备哪些性能？2、 碳素钢结构适合制造何种刀具？为什么？作业布置练习题目P9、 1、2、3、4、5、6、7、8、题预习内容P10 第二章 金属切削的基本知识学生学习状态知识与技能基础通过学习，了解刀具材料的组成

2、，性能特点及使用场合，分析相关名词定义等知识班级学风状况学习积极认真，风气良好 教师备课教案（续页） NO 1 （章） 1 （节） 1 （页）学与教（知识与技能）的过程设计相关学科知识延伸与德育渗透 第一章 刀具材料 【教学组织】 同学们学习了机械加工的基本理论知识对机械加工有了一定的认识，那么你们了解刀具及刀具材料？，车削加工就是使用各种机器设备的方法、包括使用刀具，（金属材料）进行改变其形状大小，尺寸要求的一种特殊加工手段的过程，我们就了解一下刀具及刀具材料吧。【教学过程】 复习 ；学习了大量的机械加工的课程如机械制图公差.金属材料机械基础等课程，学习它们为了什么？ 引入；为了机械加工制造

3、零件，制造过程中我们就要使用刀具、学习金属切削的原理及刀具、就是为了加工制造零件、下面我们就介绍一下这门课程吧。【新课教学】 第1节 刀具材料应具备性能刀具就是在车床上使工件的旋转运动和直线进给运动配合来切除工件上多余的材料，达到图样设计要求的一种加工所使用的一种特殊材料。刀具材料应具备的性能： 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、良好的物理特性 5、良好的工艺性、经济性高的硬度和耐磨性：硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大。切削金属所用刀具的切削刃的硬度，刀具材料常温硬度一般要求大于60HRC。耐磨性是材料抵抗磨损的

4、能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。组织中硬质点（碳化物、氮化物等）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。足够的强度和韧性：为承受切削负荷、振动和冲击，刀具材料必须具备足够的强度和韧性。高的耐热性（热稳定性）：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、耐磨性、强度和韧性的性能。刀具材料的高温硬度愈高，则刀具的切削性能愈好，允许的切削速度也愈高。 良好的物理特性：刀具材料应具备良好的导热性、大的热容量以及优良的热冲击性能。 教师备课教案（续页） NO 1 （章） 1 （节） 2 （页）学与教（知识与技能）的过程设计相关学科知识延伸与

5、德育渗透 良好的工艺性能：为便于刀具制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能、磨削加工性能等等。经济性：经济性是刀具材料的重要指标之一。刀具材料的发展应结合成本的考虑。 第2节 碳素工具钢及合金工具钢 1、碳素工具钢：碳素工具钢（如T10A、T12A）、由于碳素工具钢在切削温度高于250300C时马氏体分解，所以硬度降低。故碳素工具钢只适用于制造手工用和切削速度很低的刀具，如：锉刀、手用锯条、丝锥和板牙等。 2、合金工具钢：合金工具钢（如9SiCr、CrWMn）高速钢、由于加入Mn、Cr合金元素提高了钢的淬透性和回火稳定性细化晶粒。合金工具钢的热硬性可达3

6、25400C允许切削速度1015m/min性能比碳素工具钢高。 第3节 高速钢 它是一种加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金钢。热处理后硬度可达6266HRC，抗弯强度约3.3GPa，有较高的热稳定性 、耐磨性 、耐热性。切削温度在500650C时仍能进行切削。由于热处理变形小、能锻易磨，所以特别适合于制造结构和刃型复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹刀具和拉刀等。一、通用型高速钢：这类高速钢含碳量为0.70.9，合金元素主要成分有W、Mo、Gr、V等。主要牌号：1、钨系高速钢：W18Cr4V（1841）由于钨价高，热塑性差，碳化物分布不均匀等原因，目前国内外已很少采用。2、钨

7、钼系高速钢 ：它是钨钢中部分钨用钼取代而获得的一种高速钢。典型牌号W6Mo5Cr4V2（6542），简称M2钢。强度、韧性、热塑性好，但热处理时易脱炭、氧化，且淬火温度范围窄等，用于热轧刀具或热成形刀具。另一种是W9Mo3Cr4V（9341）简称W9。其碳化物均匀界于M2与W18之间，热稳定性优于M2。二、高性能高速钢：高性能高速钢是指在通用型高速钢中增加碳、钒、钴或铝等合金元素，使其常温硬度可达6770HRC，耐磨性与热稳定性进一步提高。典型牌号：1、高碳高速钢9W6Mo5Cr4V22、高钒高速钢W6Mo5Cr4V33、钴高速钢W6Mo5Cr4V2Co5、W18Cr4VCo54、超硬高速钢W

8、2Mo9Cr4VCo8（M42）W6Mo5Cr4V2Al（501）5、可以用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工材料。 教师备课教案（续页） NO 1 （章） 1 （节） 3 （页）学与教（知识与技能）的过程设计相关学科知识延伸与德育渗透 3、 粉末冶金高速钢：粉末冶金高速钢是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水而得到细小的高速钢粉末，然后再热压锻轧制成。优点1. 可有效地解决一般熔炼高速钢在铸造时要产生的粗大碳化物共晶偏析，得到细小均匀的结晶组织。这就使这种钢有良好的力学性能。强度和韧性分别是熔炼钢的2倍和2.53倍。2. 这种钢的磨加工性很好，磨削表面粗糙度可显著减小。3.

9、由于粉冶钢物理力学性能的高度各向同性，可减小淬火时的变形（只及熔炼钢的1/21/3）。4. 粉冶钢的耐磨性可提高20%30%5. 适用于制造精密刀具、大尺寸（滚刀、插齿刀）刀具、复杂成形刀具、拉刀等。 第4节 硬质合金硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物（碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等）和金属粘结剂（Co、Mo、Ni等）用粉末冶金工艺制成。1、 硬质合金性能分析与性能特点1、硬质合金性能分析硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500C以下基本保持不变，在1000C时仍有很高的硬度。2、 硬质合金性能特点 硬质

10、合金刀具常温硬度为8993HRA，化学稳定性好，热稳定性好，耐磨性好，耐热性达8001000C。硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高510倍，切削钢时，切削速度可达220m/min。 硬质合金以其优良的性能被广泛用作刀具材料。大多数车刀、端铣刀等均由硬质合金制造。2、 硬质合金的种类和牌号 P类：用于加工长切屑（塑性）黑色金属。相当我国YT类硬质合金； K类：用于加工短切屑（脆性）黑色金属、有色金属和非金属材料。相当于我国的YG类； M类：可加工长切屑和短切屑黑色金属和有色金属。相当于我国的YW类。 K类：钨钴类硬质合金 代号为YG。这类合金是由WC和Co组成。合金中含钴量愈高，韧性愈好，

11、适合于粗加工，反之用于精加工。我国生产的常用牌号有YG3X、YG6X、YG6、YG8等，含Co量分别为3%、6%、6%、8%。YG（K）类硬质合金，有较好的韧性、磨削性、导热性。硬度为8991.5HRA，抗弯强度为1.11.5GPa比YT类高。适合于加工产生崩碎切屑及有冲击载荷的脆性金属材料。如黑色金属、有色金属以 教师备课教案（续页） NO 1 （章） 1 （节） 4 （页）学与教（知识与技能）的过程设计相关学科知识延伸与德育渗透 及非金属材料，低速时也可加工钛合金等耐热钢。P类：钨钛钴类硬质合金 代号为YT。它以WC为基体，添加TiC，用Co作粘结剂烧结而成，常用牌号有YT5、YT14、Y

12、T15及YT30，TiC含量分别为5%、14%、15%和30%，相应的钴含量为10%、8%、6%及4%主要用于加工钢料；不宜加工不锈钢和钛合金；适合于精加工。这类合金的硬度为89.592.5HRA，抗弯强度为0.91.4GPa。随着合金成分中TiC含量的提高和Co含量的降低，硬度和耐磨性提高，抗弯强度则降低 。YT类硬质合金的突出优点是耐热性好。M类：钨钛钽（铌）类硬质合金 代号为YW。它在YT（P）类硬质合金中加入TaC或NbC，这样可提高抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、抗氧化能力、耐磨性和高温硬度等。它既适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。以上三类硬质合金的主要成分都是WC，故可统称为

13、WC基硬质合金。3、 其他硬质合金 硬质合金还包括涂层硬质合金、添加稀土元素硬质合金和梯度硬质合金。 1、 涂层硬质合金、在韧牲较好的刀具基体上，涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韧性。2、 添加稀土元素硬质合金3、 梯度硬质合金 第5节 其他刀具材料1、 陶瓷刀具材料： 以氧化铝或以氮化硅为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。 优点：硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小、抗粘结和抗扩散能力强； 缺点：脆性大、抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃，所以使用范围受到限制；可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。1

14、、 氧化铝基陶瓷刀具材料：2、 氮化硅基陶瓷刀具材料3、 氮化硅氧化铝复合陶瓷刀具材料 2、 超硬刀具材料人造金刚石、立方氮化硼高硬度材料的统称为超硬刀具材料。1、人造金刚石材料 碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。优点： 由于硬度极高，其显微硬度达到10000HV，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤。缺点： 热稳定性差，切削温度超过700800时，就会完全失去其硬度； 教师备课教案（续页） NO 1 （章） 1 （节） 5 （页）学与教（知识与技能）的过程设计相关学科知识延伸与德育渗透 强度低，脆性大，对振动敏感，只宜微量切削，与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工钢材。可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达6570HRC的材料；也可用于加工高硬度的非金属材料，如玻璃等；还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。2、立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温、高压下加入催化剂转化而成。特点：它有很高的硬度（其显微硬度为80009000HV）及耐磨