金属材料与热处理刀具材料课件

1、金属切削原理与刀具金属切削原理与刀具 第二章第二章 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（一）高的硬度和良好的耐磨性（一）高的硬度和良好的耐磨性（二

2、）高的强度和韧性（二）高的强度和韧性（三）高的耐热性（三）高的耐热性（四）良好的工艺性（四）良好的工艺性 总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求。 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

3、.651.35%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、锯条、锉等。 2005-4-2262005-4-227二）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

4、（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

5、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 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

6、、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、钨钴类硬质合金、钨钴类硬质合金YGYG： WC + Con常用牌号：YG3、YG6、YG8（3、6、8、代表Co含量占3%、6%、8%）n应用：n n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640时发生严重 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

7、具材料2005-4-2212n2、钨钴钛类硬质合金（YT）：硬质相（WC+TiC）+粘结相（Co）n常用牌号：YT5、YT14、YT15、YT30（数字表示TiC的百分含量）n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Ti的材料,如1Cr15Ni9Ti,Ti与Ti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2005-4-22133 3、添加稀有金属硬质合金、添加稀有金属硬质合金 钨钽（铌）钴类硬质合金（钨钽（铌）钴类硬

8、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，提高硬质合金的高温硬度和高温强度，提强度、疲劳强度和冲击韧性，提高硬质合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。料。

9、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

10、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铝（AlAl2 2O O3 3）或氮化硅（）或氮化硅（Si Si3

11、3N N4 4）等为主要成分，经压制成型后烧结而成的刀具材料。）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，所以被广泛用陶瓷的硬度高，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于高速切削加工中。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、其硬度很高，可达立方氮化硼在高温、其硬度很高，可达800080009000HV,9000

12、HV,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

13、，硬度约为，硬度约为HV10000,HV10000,故其耐磨性好，不足之处故其耐磨性好，不足之处是抗弯强度和韧性差，对铁的亲和作用大，故是抗弯强度和韧性差，对铁的亲和作用大，故金刚石刀具不能加工黑色金属，在金刚石刀具不能加工黑色金属，在800800时，时，金刚石中的碳与铁族金属发生扩散反应，刀具金刚石中的碳与铁族金属发生扩散反应，刀具急剧磨损。金刚石价格昂贵，刃磨困难，应用急剧磨损。金刚石价格昂贵，刃磨困难，应用较少。主要用作磨具及磨料，有时用于修整砂较少。主要用作磨具及磨料，有时用于修整砂轮。轮。2005-4-2218金刚石砂轮2005-4-2219填空题填空题:51刀具切削部分材料必须具备

14、( ).( ).( ).( ).( ) 切削性能。 高的硬度丶高的耐磨性丶足够强度和韧性丶高的耐热性丶良好的工乧性52. 刀具材料有( ).( ).( ).( ).( ).( ) 。 碳素工具钢丶合金工具钢丶高速钢丶硬质合金丶陶瓷丶超硬刀具材料53. 一般刀具柄部材料选用( ) 。 45钢54. 高速钢工艺性能较能加工制成( ) 齿轮刀具55. 高性能高速钢是在普通高速钢中加入( ) 钴丶钒丶铝56. 秎未冶金高速钢是杷炼好的高速钢钢水置于保护气罐中, 用高压氩气雾化成细小粉末, 用高温高压( )。 压制而成57. 采用真空溅射的方法在刀具表面涂覆层碳化钛或氮化钛( )。 堤高刀具耐用度200

15、5-4-2220填空题58. 硬质合金的性能( ).( )。 硬度高丶熔点高59. 钨钴类硬质合金由( ) 组成。 碳化钨和钴60. 钨钴类硬质合金牌号用( ) 表示。 YG61. 含钴量越多其韧性越大, 抗蛮强度( ) 越好62. 钨钴类硬质合金与钢的粘結温度较低( ) 适用于加工铸铁63, 钨钴钛类硬质合金由( ) 组成 碳化钨丶碳化钛和钴64. 钨钴钛类硬质合金牌号用( ) 表示 YT65. 含钛量越高其硬度越高, 越怕( ) 冲击和振动66. 钛的作用阻止硬质合金颗粒向工件钢料中扩散, 提尚粘结温度, 减少刀具( ) 磨埙2005-4-222167.YT刀具不适应加工含Ti元素的村料,

16、 因为它们之间( ) 作用 亲和68. 钨钽钴类硬质合金是由( ) 组成 WC十TaC十（ NbC) 十Co69. 钨钽钴类硬质合金牌号( ) YA70.YA牌号硬质合金适于冷硬铸铁半精加工外还可以对( ) 对高锰钢精加工71. 碳化钛基硬质合金, 以( ) 为主体 TiC 72. 碳化钛基硬质合金牌号是( ) YN73.YN硬质合金性能具有().().().() 较高抗氧化丶耐磨丶耐热性及抗月牙洼磨损能力74. 表面涂层硬质合金, 是采用( ).( ) 为基体, 通过化学气相沉积和真空溅喷等方法喷涂一层TiC 和TiN丶三氧化二铝 YG8丶YT1575. 涂层刀片适于对各种钢料丶铸铁的( ) 精加工丶半精加工丶负荷较轻粗加工2005-4-222276. 可制作刀具材科的陶瓷有( ).( ).( ) 高氧化铝丶复合氧化铝丶复合氮化硅陶瓷77. 超硬材料有( ).( ) 天然金刚石丶人造金刚石78. 天然金刚石和人造金刚石, 都是碳的同素( ) 体 异型79. 立方氮化硼是由软的六方氮化硼在高温高