2023-机械制造技术基础金属切削原理2

第一节 刀具材料应具备的性能
第一节 刀具材料应具备的性能
四、良好的热物理性能和耐热冲击性能 刀具材料的导热性愈好，切削热愈容易从切削
区散走，有利于降低切削温度。 刀具在断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。
第一节 刀具材料应具备的性能
一、高的硬度和耐磨性 硬度是刀具材料应具备的根本特性.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，一 般都在60HRC以上。 耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀 具材料的硬度越高，耐磨性就越好。组织中 硬质点的硬度越高，数量越多，颗粒越小， 分布越均匀，那么耐磨性越高。
第一节 刀具材料应具备的性能
三、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，那么刀具的切削性 能愈好，允许的切削速度也愈高。 除高温硬度外，刀具材料还应具有在高温下抗 氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散的能 力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。
各种复杂刀具。 主要用途：复杂刀具、精加工刀具。
第二节 高速钢
钨钼系高速钢：主要合金元素除钨外，以较多的 钼〔含Mo2%以上〕代替钨的高速钢。 典型牌号： W6Mo5Cr4V2 〔简称6-5-4-2或M2〕 化学成分：含W6%，Mo5%,Cr4%，V2%， C0.9% 常温硬度：HRC63~66。 高温硬度：600℃时HRC47~48。 抗弯强度：约3.8GPa(380kgf/mm2)。 冲击韧性：约0.45MJ/m22)。 主要特性：高温塑性好，但热处理较难，可磨削性差。 主要用途：热轧刀具。
第一节 刀具材料应具备的性能
一、高的硬度和耐磨性
刀具材料的耐磨性不仅取决于它的硬度,而且也和它 的化学成分、强度、显微组织及磨擦区的温度有关。
可用下式表示材料的耐磨性WR：
WR
K E H 0.5 0.8 1.43 Ic
式中： H——材料硬度〔GPa)。硬度愈高，耐磨性愈好；
KIc——材料的断裂韧度，〔MPa.m1/2). KIc愈大，那么材料受应力引起的断裂愈 小，故耐磨性愈好；
第一节 刀具材料应具备的性能
五、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。 六、经济性 经济性是刀具材料的重要指标之一。 常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、硬质合金、 陶瓷、金刚石、立方碳化硼等。 碳素工具钢、合金工具钢，因耐热性较差，仅用于一些 手工工具及切削速度较低的刀具；陶瓷、金刚石和立 方氮化硼仅用于有限的场合；目前刀具材料中用得最 多的仍是高速钢和硬质合金。
用刀具切削金属时，直接负担切削工作的是刀具的 切削局部。
刀具切削性能的好坏，取决于构成刀具切削局部 的材料、切削局部的几何参数及刀具结构的选择和 设计是否合理。切削加工生产率和刀具耐用度的上 下，刀具消耗和加工本钱的多少，加工精度和表征 质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料 的合理选择。
刀具材料的开展受着工件材料开展的促进和影 响。
第二节 高速钢
高速钢是一种参加了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。它具有 较高的热稳定性，切削温度在500~650℃时尚能进行切削。它所允许的切削速度 比碳素工具钢和合金工具钢提高约1~3倍。 高速钢具有高的强度和韧性，具有一定的硬度和耐磨性，适合于各类切削刀具的要求， 也可用于在刚性较差的机床上加工。 高速钢刀具制造工艺简单，容易磨成锋得切削刃，能锻造，故在复杂刀具〔钻头、丝 锥、成形刀具〕制造中，高速钢仍占主要地位。 高速钢材料性能较硬质合金和陶瓷稳定,在自动机床上使用较可靠. 按用途不同，高速钢可分为通用型高速钢和高性能高速钢。 按制造工艺方法不同，高速钢可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。
四、良好的热物理性能和耐热冲击性能 刀具材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数R表示,R的定义 式为:
R b (1 ) E
导热系数;抗拉强度;泊松比;弹性模量;热膨胀系数; 导热系数大,使热量容易散走,降低刀具表征的温度梯度;热膨 胀系数小,可减少热变形;而弹性模量小,可以降低因热变形而 产生的交变应力幅度;它们均有利于材料耐热冲击性能的提高. 耐热冲击性能好的刀具材料，在切削加工时可使用切削液。
E——材料的弹性模量〔GPa)。E小时，由于磨粒引起的显微应变，有助于产生较低 的应力，故耐磨性提高
第一节 刀具材料应具备的性能
二、足够的强度和韧性 要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程中
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，刀具材料就必须具有足 够的强度和韧性。
第一节 刀具材料应具备的性 能
第二章 刀具材料(2学时)
根本要求： 熟悉刀具应具有的性能，掌握高速钢、硬
质合金等常用刀具的性能及应用。 第一节 刀具材料应有备的性能 第二节 高速钢、硬质合金及涂层刀具 第三节 其它刀具材料及刀具材料开展 重点：高速钢、硬质合金刀具的性能及应用。 难点：按生产实际情况合理选用刀具材料。
第二章 刀具材料(2学时)
第二节 高速钢
第二节 高速钢
一、通用型高速钢 这类高速钢含碳量为0.7%~0.9%。按钢中含
钨量的不同，可分为含w12%或w18%的钨 钢，含W6%或W8%的钨钼系钢，含W2% 或不含钨的钼钢。 这类钢按其耐热性可称为是中等热稳定性高速 钢。
第二节 高速钢
一、通用型高速钢 通用型高速钢一般可分为钨钢、钨钼钢。 钨钢的典型牌号：W18Cr4V〔简称18-4-1〕 化学成分：含W18%，Cr4%，V1%，C0.8% 常温硬度：HRC63~66。 高温硬度：600℃时HRC48.5。 抗弯强度：约3.3GPa(330kgf/mm2)。 冲击韧性：约0.29MJ/m2(3kg.m/cm2)。 主要特性：工艺性〔特别是可磨性〕好，可用于制造

第二章 刀具材料(2学时)
切削加工最早使用的刀具材料是碳素工具钢, 以后又开展了合金工具钢、高速钢、硬质合 金、人造金刚石、立方氮化硼等各种刀具材 料。就用量来看，目前95%以上的机用刀具 都是由高速钢和硬质合金制造的，所以目前 的刀具材料可以说仍然是高速钢与硬质合金 的时代。
第一节 刀具材料应具备的性能