23刀具材料PPT课件
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工具钢 合金工具钢 多用于低速切削刀具
常刀 用具 的材 刀料 具的 材分 料类
高速钢 硬质合金
一般氮化硅陶瓷
推广使用新型刀
超硬刀 具材料
立方氮化硼 金刚石
具材料
（一）高速钢
广高它泛速 所用钢 允于是 许制一 的造种 切结加削构入速和了度刃较比形多碳复钨素杂（工的具W刀钢）具及、，合钼如金（成工M形具o车钢）刀 、高铬1铣~（ 刀3倍C、r。钻）高头、速、钒钢切（具齿V有）刀较等、高合螺的金纹硬元刀度素具（的和6高拉3合~刀6金等6H工。R具C钢），、 俗耐磨称性锋和钢耐或热白性钢（。约600~650°C）；有足够的强度 常 和韧性；有良好的工艺性。 用 的 刀 具 材 料
2(M2)
磨加工性也好,目前广泛应用。但是，它有
脱碳敏感性大、淬火温度范围窄等缺点。
2.高性能高速钢
在普通高速钢中加入碳、钒、钴、铝等合金元素 ，使耐磨性和耐热性进一步提高的新型高速钢。
常
用
高性能高速钢在630～650℃时仍可保持HRC60
的 刀
的硬度,具有更好的切削性能,耐用度较普通高速钢
具 高1.3～3倍。可使用50~100m/min的切削速度，
高速钢的分类
按其性能用途
普通高速钢（通用高速钢）
不同可分为
高性能高速钢
常
用
的
按其制造工艺方
熔炼高速钢
刀 具
法的不同可分为
粉末冶金高速钢
材
料
钨系
按其化学成分 不同可分为
钨钼系
钼系
1.普通高速（工具）钢
有良好的综合性能,在600℃时其高温硬度为
钨系高速钢
HRC48.5, 淬火时过热倾向小，碳化物含量
LOGO
机械制造技术
第二章 金属切削的基本知识
机制教研室
LOGO
第二章 金属切削的基本知识
第三节 刀具材料
第三节 刀具材料
一
本
节 教
二
学
内
容
一 刀具材料应具备的性能
二
常用的刀具材料
第三节 刀具材料
本节教学要 求：
（1）熟知刀具材料应具备的性能和常用刀具 本 节 材料； 教 （2）了解新型刀具材料。 学 要 求
常用牌号：W6Mo5Cr4V2Al。铝的加入提高了耐 磨性和耐热性，具有良好的切削性能，耐用度比 W18Cr4V大1~4倍，价格低。但是淬火温度范围窄， 氧化脱碳倾向较大，磨削性能较差。
3.粉末冶金高速钢
在用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水,直接得
到细小的高速钢粉末,高温下压制成致密的钢坯,而
后锻压成材或刀具形状。
2.高的耐磨性
备 的
在切削过程中，刀具要经受剧烈地摩擦，所以必须
性 具备良好的耐磨性。硬度越高，耐磨性越好。含有耐
能
磨的合金碳化物越多、晶粒越细、分布越均匀，则耐
磨性也越好。
2.足够的强一度、和韧刀性具材料应具备的性能
切削过程中，刀具要承受切削力、冲击和振
刀 具
动，刀具材料必须具备足够的抗弯强度和冲击韧
第三节 刀具材料
本节教学重点：
本 （1）刀具材料应具备的性能
节 教
（2）常用刀具材料的性能及选用。
学
重 本节教学难点：
点
难 常用刀具材料的选用
点
第三节 刀具材料
一、刀具材料应具备的性能
1.高的硬度
刀 具
刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度，一般
材 在常温条件下，其硬度应在60HRC以上。
料
应 具
材 料
度，以免产生脆性破坏和塑性变形。
应
具
备
的
性
能
3.高耐化的热学耐性 稳热定是一性性指和、是刀化刀具指学材刀具稳料具材定在材料性高料应温在具下高备保温持下的高 不性硬 易能度 和、 工耐 件磨 材性 料
、及强周度 围和 介韧 质性 发的 生能化力学。反耐应热的性能越力好。，化允 学许 稳加 定工 性时 越的 好切 ，
材 料
同时能适用于加工不锈钢、耐热钢、高强度钢等难
加工材料。
2.高性能高速钢
常 用 的 刀 具 材 料
高 性 能 高 速 钢 的
类
型
高碳 高速 钢
高钒 高速 钢
钴高 速钢
铝高 速钢
常用牌号：9W18Cr4V。含碳量提高到0.9％~1.05 ％，使钢中合金元素全部形成碳化物，从而提高钢的 硬度、耐磨性与耐热性。但其强度与韧性略有下降。
常 ➢硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高 用 速钢
的 刀
➢抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差
具
YG (K) 类
YT (P)类
YW (M)类
材 料
分 类
WC+ Co 短切屑黑色金属
WC+ TiC+ Co 加工长切屑的
WC+ TiC+ TaC+ Co 钢材、铸铁等
有色金属非金属 黑色金属
常用牌号：W6Mo5Cr4V3。含钒量提高到3％~5％。 碳化钒量增加提高了钢的耐磨性。一般用于制造加工 高强度钢的刀具等。可磨性比普通高速钢差。
常用牌号：W6Mo5Cr4V2Co8。钴的加入可提高 钢的高温硬度、抗氧化能力、回火硬度和导热系数， 降低摩擦系数，有良好的综合性能。允许有较高的 切削速度，特别适用于加工高温合金和不锈钢等难 加工材料。但含钴量较高，故价格昂贵。
常
用 其强度和韧性分别是熔炼高速钢的2倍和2.5～3倍;
的 刀
磨加工性能好;物理机械性能高度各向同性,淬火变形
具 小；耐磨性能提高20％～30％，适合制造切削难加
材 料
工材料的刀具、大尺寸刀具(如滚刀、插齿刀)、精密
刀具、磨加工量大的复杂刀具、高压动载荷下使用的
刀具等。
（二）硬质合金
金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)＋金属粘 接剂 (Co、Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。 Ta （钽）、Nb（铌）
刀 削刀速具度 的越 磨高 损， 越抵慢抗。塑性变形的能力越强，有利于改善
具 材
加工质量和提高生产率，有利于延长刀具寿命。
料
应
具
备
的
性
能
（4）良好的一工、艺刀性具材料应具备的性能
为便于制造，刀具材料应具有锻造、焊接、
刀 热处理、磨削加工等性能。
具
材
料 应
（5）良好的经济性
具
备
的
性
能
二碳、素常工用具钢的刀具耐度材热高性，料差价，格但便抗宜弯，强故
W18Cr4V(
常
W18)
较高，塑性变形抗力较大。可以制造各种复 杂刀具。但碳化物分布不均匀，影响精加工 刀具的寿命，且强度和韧度不够。另外，热
用
塑性差，不适于制造热轧刀具。
的
刀 具 材 钨钼系高速钢 料 W6Mo5Cr4V
具有良好的机械性能,抗弯强度比W18高10 ％～30％,韧性高50％～70％,可做尺寸较 小、承受冲击力较大的刀具,热塑性特别好, 适用于制造受冲击力较大的刀具和热轧刀具。
常刀 用具 的材 刀料 具的 材分 料类
高速钢 硬质合金
一般氮化硅陶瓷
推广使用新型刀
超硬刀 具材料
立方氮化硼 金刚石
具材料
（一）高速钢
广高它泛速 所用钢 允于是 许制一 的造种 切结加削构入速和了度刃较比形多碳复钨素杂（工的具W刀钢）具及、，合钼如金（成工M形具o车钢）刀 、高铬1铣~（ 刀3倍C、r。钻）高头、速、钒钢切（具齿V有）刀较等、高合螺的金纹硬元刀度素具（的和6高拉3合~刀6金等6H工。R具C钢），、 俗耐磨称性锋和钢耐或热白性钢（。约600~650°C）；有足够的强度 常 和韧性；有良好的工艺性。 用 的 刀 具 材 料
2(M2)
磨加工性也好,目前广泛应用。但是，它有
脱碳敏感性大、淬火温度范围窄等缺点。
2.高性能高速钢
在普通高速钢中加入碳、钒、钴、铝等合金元素 ，使耐磨性和耐热性进一步提高的新型高速钢。
常
用
高性能高速钢在630～650℃时仍可保持HRC60
的 刀
的硬度,具有更好的切削性能,耐用度较普通高速钢
具 高1.3～3倍。可使用50~100m/min的切削速度，
高速钢的分类
按其性能用途
普通高速钢（通用高速钢）
不同可分为
高性能高速钢
常
用
的
按其制造工艺方
熔炼高速钢
刀 具
法的不同可分为
粉末冶金高速钢
材
料
钨系
按其化学成分 不同可分为
钨钼系
钼系
1.普通高速（工具）钢
有良好的综合性能,在600℃时其高温硬度为
钨系高速钢
HRC48.5, 淬火时过热倾向小，碳化物含量
LOGO
机械制造技术
第二章 金属切削的基本知识
机制教研室
LOGO
第二章 金属切削的基本知识
第三节 刀具材料
第三节 刀具材料
一
本
节 教
二
学
内
容
一 刀具材料应具备的性能
二
常用的刀具材料
第三节 刀具材料
本节教学要 求：
（1）熟知刀具材料应具备的性能和常用刀具 本 节 材料； 教 （2）了解新型刀具材料。 学 要 求
常用牌号：W6Mo5Cr4V2Al。铝的加入提高了耐 磨性和耐热性，具有良好的切削性能，耐用度比 W18Cr4V大1~4倍，价格低。但是淬火温度范围窄， 氧化脱碳倾向较大，磨削性能较差。
3.粉末冶金高速钢
在用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水,直接得
到细小的高速钢粉末,高温下压制成致密的钢坯,而
后锻压成材或刀具形状。
2.高的耐磨性
备 的
在切削过程中，刀具要经受剧烈地摩擦，所以必须
性 具备良好的耐磨性。硬度越高，耐磨性越好。含有耐
能
磨的合金碳化物越多、晶粒越细、分布越均匀，则耐
磨性也越好。
2.足够的强一度、和韧刀性具材料应具备的性能
切削过程中，刀具要承受切削力、冲击和振
刀 具
动，刀具材料必须具备足够的抗弯强度和冲击韧
第三节 刀具材料
本节教学重点：
本 （1）刀具材料应具备的性能
节 教
（2）常用刀具材料的性能及选用。
学
重 本节教学难点：
点
难 常用刀具材料的选用
点
第三节 刀具材料
一、刀具材料应具备的性能
1.高的硬度
刀 具
刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度，一般
材 在常温条件下，其硬度应在60HRC以上。
料
应 具
材 料
度，以免产生脆性破坏和塑性变形。
应
具
备
的
性
能
3.高耐化的热学耐性 稳热定是一性性指和、是刀化刀具指学材刀具稳料具材定在材料性高料应温在具下高备保温持下的高 不性硬 易能度 和、 工耐 件磨 材性 料
、及强周度 围和 介韧 质性 发的 生能化力学。反耐应热的性能越力好。，化允 学许 稳加 定工 性时 越的 好切 ，
材 料
同时能适用于加工不锈钢、耐热钢、高强度钢等难
加工材料。
2.高性能高速钢
常 用 的 刀 具 材 料
高 性 能 高 速 钢 的
类
型
高碳 高速 钢
高钒 高速 钢
钴高 速钢
铝高 速钢
常用牌号：9W18Cr4V。含碳量提高到0.9％~1.05 ％，使钢中合金元素全部形成碳化物，从而提高钢的 硬度、耐磨性与耐热性。但其强度与韧性略有下降。
常 ➢硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高 用 速钢
的 刀
➢抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差
具
YG (K) 类
YT (P)类
YW (M)类
材 料
分 类
WC+ Co 短切屑黑色金属
WC+ TiC+ Co 加工长切屑的
WC+ TiC+ TaC+ Co 钢材、铸铁等
有色金属非金属 黑色金属
常用牌号：W6Mo5Cr4V3。含钒量提高到3％~5％。 碳化钒量增加提高了钢的耐磨性。一般用于制造加工 高强度钢的刀具等。可磨性比普通高速钢差。
常用牌号：W6Mo5Cr4V2Co8。钴的加入可提高 钢的高温硬度、抗氧化能力、回火硬度和导热系数， 降低摩擦系数，有良好的综合性能。允许有较高的 切削速度，特别适用于加工高温合金和不锈钢等难 加工材料。但含钴量较高，故价格昂贵。
常
用 其强度和韧性分别是熔炼高速钢的2倍和2.5～3倍;
的 刀
磨加工性能好;物理机械性能高度各向同性,淬火变形
具 小；耐磨性能提高20％～30％，适合制造切削难加
材 料
工材料的刀具、大尺寸刀具(如滚刀、插齿刀)、精密
刀具、磨加工量大的复杂刀具、高压动载荷下使用的
刀具等。
（二）硬质合金
金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)＋金属粘 接剂 (Co、Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。 Ta （钽）、Nb（铌）
刀 削刀速具度 的越 磨高 损， 越抵慢抗。塑性变形的能力越强，有利于改善
具 材
加工质量和提高生产率，有利于延长刀具寿命。
料
应
具
备
的
性
能
（4）良好的一工、艺刀性具材料应具备的性能
为便于制造，刀具材料应具有锻造、焊接、
刀 热处理、磨削加工等性能。
具
材
料 应
（5）良好的经济性
具
备
的
性
能
二碳、素常工用具钢的刀具耐度材热高性，料差价，格但便抗宜弯，强故
W18Cr4V(
常
W18)
较高，塑性变形抗力较大。可以制造各种复 杂刀具。但碳化物分布不均匀，影响精加工 刀具的寿命，且强度和韧度不够。另外，热
用
塑性差，不适于制造热轧刀具。
的
刀 具 材 钨钼系高速钢 料 W6Mo5Cr4V
具有良好的机械性能,抗弯强度比W18高10 ％～30％,韧性高50％～70％,可做尺寸较 小、承受冲击力较大的刀具,热塑性特别好, 适用于制造受冲击力较大的刀具和热轧刀具。