机械加工刀具材料

1、金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具 第一章第一章 刀具材料刀具材料 2005-4-222 内内 容容 安安 排排 常用刀具材料 其他刀具材料 刀具材料刀具材料 刀具材料应 具备的性能 概述 2005-4-223 一、一、概概 述述 n刀具材料是指刀具上刀具材料是指刀具上 参与切削部分的材料。参与切削部分的材料。 刀具的切削部分不但刀具的切削部分不但 要求具有一定的几何要求具有一定的几何 形状，还要求有相应形状，还要求有相应 的刀具材料。的刀具材料。目前广泛应用的刀具材料有目前广泛应用的刀具材料有高速钢高速钢和和硬质硬质 合金合金。 2005-4-224 1. 1.高的硬度和良好的耐磨性高的硬

2、度和良好的耐磨性 2.2.高的强度和韧性高的强度和韧性 3.3.高的耐热性高的耐热性 4.4.良好的工艺性良好的工艺性 总之，刀具应具备的性能主要就这四个总之，刀具应具备的性能主要就这四个 方面，当然还有方面，当然还有经济性经济性、切削性能的可预测切削性能的可预测 性性等要求。等要求。 二、刀具材料应具备的性能二、刀具材料应具备的性能 2005-4-225 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金 工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。 一）碳素工具钢一）碳素工具钢 碳素

3、工具钢是一种含碳素工具钢是一种含C C量较高的优质钢（含量较高的优质钢（含C C一般为一般为0.650.65 1.35%1.35%）。）。 1 1、常用牌号、常用牌号有有 T7AT7A、T8AT8AT13AT13A等等 2 2、主要性能、主要性能 淬火后硬度较高，可达淬火后硬度较高，可达HRC61HRC616565；红硬性为；红硬性为 200200250250，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不能，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不能 提高，允许切削速度提高，允许切削速度V VC C10m/min,10m/min,只能制作低速手用刀具，只能制作低速手用刀具， 如板牙、锯条、锉等。如板牙、锯

4、条、锉等。 2005-4-226 2005-4-227 二）合金工具钢二）合金工具钢 在碳素工具钢中加入一定量的铬（在碳素工具钢中加入一定量的铬（CrCr）、钨（）、钨（WW）、）、 锰（锰（MnMn）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐磨）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐磨 性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。 1 1、主要牌号、主要牌号有有 9SiCr CrWMn9SiCr CrWMn 2 2、主要性能、主要性能 淬火后的硬度可达淬火后的硬度可达HRC61HRC616565，红硬性，红硬性 为为300300400400，允许切削速度，允许切削

5、速度VcVc=10=1015m/min,15m/min,制作制作 低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。如低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。如 板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 2005-4-228 三）高速钢三）高速钢 高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。 ( (一一) )高速钢的性能高速钢的性能 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 2005-4-229 （二）高速钢的分类（二）高速钢的分类 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 2005-4-2210 四）硬质合金四）硬质合金

6、 硬质合金 = 硬质相（TiC或WC） + + 粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co 比较常用） n（一）主要性能（一）主要性能 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 2005-4-2211 钨钴类硬质合金（YG） 钨钴钛类硬质合金（YT） 添加稀有金属硬质合金（YA、YW） 碳化钛基硬质合金（YN） 硬质合金 （二）分类（二）分类 n1 1、钨钴钛类硬质合金、钨钴钛类硬质合金YGYG： WC + CoWC + Co n常用牌号：常用牌号：YG3YG3、YG6YG6、YG8YG8（3 3、6 6、8 8、代表、代表CoCo含量占含量占3%3%、6%6%、8%8%） n应用：应用： n n主要用于加

7、工铸铁、青铜等脆性材料，不适合加工钢料，因为在主要用于加工铸铁、青铜等脆性材料，不适合加工钢料，因为在640640时发生严重时发生严重 粘结，使刀具磨损，耐用度下降。粘结，使刀具磨损，耐用度下降。 YG3（精加工） YG6（半精加工） YG8（粗加工） Co的含量 韧性 强度 HRC 耐磨性 Co的含量 韧性 强度 HRC 耐磨性 脆性 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 2005-4-2212 n2、钨钴钛类硬质合金（钨钴钛类硬质合金（YTYT）：）：硬质相（硬质相（WC+TiCWC+TiC）+ +粘结相（粘结相（CoCo） n常用牌号：常用牌号：YT5YT5、YT14YT14、YT15YT1

8、5、YT30YT30（数字表示（数字表示TiCTiC的百分含量）的百分含量） n应用：应用： n n主要用于加工钢材及有色金属，一般不用与加工含主要用于加工钢材及有色金属，一般不用与加工含TiTi的材料的材料, ,如如 1Cr15Ni9Ti,Ti1Cr15Ni9Ti,Ti与与TiTi的亲合力较大，使刀具磨损较快。的亲合力较大，使刀具磨损较快。 YT5（粗加工） YT14、YT15（半精加工） YT30（精加工） TiC含量 硬度 耐磨性 脆性 韧性 TiC含量 硬度 耐磨性 脆性 韧性 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 2005-4-2213 3 3、添加稀有金属硬质合金、添加稀有金属硬质合金

9、 钨钽（铌）钴类硬质合金（钨钽（铌）钴类硬质合金（YAYA）和钨钛钽（铌）钴类硬质合金）和钨钛钽（铌）钴类硬质合金 （YWYW），是在钨钴钛类硬质合金（），是在钨钴钛类硬质合金（YTYT）中加入）中加入TaC(NbCTaC(NbC), ),可提高其抗弯可提高其抗弯 强度、疲劳强度和冲击韧性，提高和金的高温硬度和高温强度，提高抗强度、疲劳强度和冲击韧性，提高和金的高温硬度和高温强度，提高抗 氧化能力和耐磨性。这类合金可以用于加工铸铁及有色金属，也可用于氧化能力和耐磨性。这类合金可以用于加工铸铁及有色金属，也可用于 加工钢材，因此常成为通用硬质合金，他们主要用于加工难加工材料。加工钢材，因此常成为

10、通用硬质合金，他们主要用于加工难加工材料。 4 4、碳化钛基硬质合金（、碳化钛基硬质合金（YNYN） 这种合金有很高的耐磨性，有较高的耐热性和抗氧化能力，化学稳这种合金有很高的耐磨性，有较高的耐热性和抗氧化能力，化学稳 定性好，与工件材料的亲合力小，抗粘结能力较强。主要用于钢材、铸定性好，与工件材料的亲合力小，抗粘结能力较强。主要用于钢材、铸 铁的精加工、半精加工和粗加工。铁的精加工、半精加工和粗加工。 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 2005-4-2214 （三）涂层硬质合金的选用（三）涂层硬质合金的选用 涂层硬质合金是采用韧性较好的基体（如硬质合金刀片涂层硬质合金是采用韧性较好的基体（如

11、硬质合金刀片 或高速钢等），通过化学气相沉积和真空溅射等方法，对或高速钢等），通过化学气相沉积和真空溅射等方法，对 硬质合金表面涂层厚度为硬质合金表面涂层厚度为5 512m12m的涂层材料以提高刀具的涂层材料以提高刀具 的抗磨损能力。的抗磨损能力。 涂层材料为涂层材料为TiCTiC、TiNTiN、AlAl2 2O O3 3等。适合于各种钢材、铸等。适合于各种钢材、铸 铁的半精加工和精加工，也适合于负荷较小的精加工。铁的半精加工和精加工，也适合于负荷较小的精加工。 三、常用刀具材料三、常用刀具材料 2005-4-2215 （一）陶瓷材料（一）陶瓷材料 陶瓷材料主要是以氧化铝（陶瓷材料主要是以氧化

12、铝（AlAl2 2O O3 3）或氮化硅（）或氮化硅（Si Si3 3N N4 4） 等为主要成分，经压制成型后烧结而成的刀具材料。陶等为主要成分，经压制成型后烧结而成的刀具材料。陶 瓷的硬度高，化学性能稳定，耐氧化，所以被广泛用于瓷的硬度高，化学性能稳定，耐氧化，所以被广泛用于 高速切削加工中。陶瓷刀具和传统硬质合金刀具相比，高速切削加工中。陶瓷刀具和传统硬质合金刀具相比， 具有以下优点：具有以下优点： 四、其他刀具材料四、其他刀具材料 2005-4-2216 （二）立方氮化硼（二）立方氮化硼 它是一种人工合成的新型刀具材料。它是它是一种人工合成的新型刀具材料。它是 立方氮化硼在高温、其硬度

13、很高，可达立方氮化硼在高温、其硬度很高，可达80008000 9000HV,9000HV,仅次于金刚石，并具有很好的热稳定仅次于金刚石，并具有很好的热稳定 性，可承受性，可承受10001000以上的切削温度，它的最大以上的切削温度，它的最大 的优点是在高温的优点是在高温1200120013001300时也不会与铁时也不会与铁 族金属起反应。因此既能胜任淬火钢、冷硬铸族金属起反应。因此既能胜任淬火钢、冷硬铸 铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂铁的粗车和精车，又能胜任高温合金、热喷涂 材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削材料、硬质合金及其他难加工材料的高速切削 。 2005-4-2217 （三）金刚石（三）金刚石 分为人造和天然两种，是目前已知最硬的分为人造和天然两种，是目前已知最硬的 ，硬度约为，硬度约为HV10000,HV10000,故其耐磨性好，不足故其耐磨性好，不足 之处是抗弯强度和韧性差，对铁的亲和作之处是抗弯强度和韧性差，对铁的亲和作 用大，