常用刀具材料分类特点和应用
刀具材料知识点总结
刀具材料知识点总结一、刀具材料的分类1.金属材料金属材料是最常见的刀具材料,包括钢、铸铁、铝合金等。
钢是其中应用最广泛的一种材料,因其具有优良的机械性能和加工性能而成为刀具材料的首选。
根据其组织结构和性能特点的不同,钢可以再分为碳素钢、合金钢、不锈钢等类型。
2.陶瓷材料陶瓷材料因其硬度高、耐磨损能力强,所以在刀具制造领域也有广泛的应用。
其主要类型有氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷等。
陶瓷材料的主要特点是硬度高、耐磨损能力强,但同时也比金属材料脆弱,容易出现断裂。
3.超硬材料超硬材料比如金刚石、立方氮化硼等,因其硬度极高、耐磨损能力强,被广泛应用于刀具制造。
但由于其成本高昂、加工难度大,所以并不适合用于一般的刀具制造中,主要用于特殊工况下的刀具制造。
4.复合材料复合材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的材料,包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料等。
复合材料通常能够兼具各种材料的优点,例如金属基复合材料既有金属的硬度和韧性,又具有陶瓷的高温耐磨性,因此在刀具制造中应用广泛。
二、刀具材料的性能指标1.硬度硬度是刀具材料的重要性能指标之一,它决定了刀具的耐磨损能力和切削性能。
硬度高的刀具材料通常能够更好地抵抗磨损,延长使用寿命,但同时也会降低其韧性。
2.韧性韧性是指刀具材料的抗断裂能力,它直接影响到刀具的安全性和可靠性。
韧性高的刀具材料可以在受到冲击负荷时不容易发生断裂,保证刀具的使用寿命。
3.耐磨性耐磨性是刀具材料在切削加工过程中对磨损的抵抗能力,它直接关系到刀具的寿命。
一般来说,耐磨性好的刀具材料能够延长刀具的使用寿命,减少更换次数。
4.高温性能高温性能是指刀具材料在高温环境下的稳定性和强度,它对刀具的切削性能和使用寿命有着重要影响。
许多特殊材料,比如陶瓷材料、超硬材料等,正是因为具有优良的高温性能,才能在高温工况下稳定地使用。
5.加工性能加工性能是指刀具材料在加工过程中的可加工性和耐热性能。
各种刀片用途及钢料
各种刀片用途及钢料刀片是一种常见的切割工具,广泛应用于不同领域,包括日常生活中的厨房刀具、手术刀、行业中的工艺刀具和工业切割工具等。
不同的刀片使用不同的钢材制成,以满足各种不同的应用需求。
以下是几种常见的刀片和它们的用途以及使用的钢料。
1.厨房刀片厨房刀片用于食物的切割和加工,一般分为切菜刀、剁刀、刨刀、水果刀等。
这些刀片通常使用不锈钢制成,因为它具有耐腐蚀性能,不会对食物产生有害物质。
常用的不锈钢材料有420不锈钢、440不锈钢等。
2.医疗手术刀片手术刀片用于医疗领域的手术操作,要求具有尖锐度和消毒性能。
医疗手术刀片一般使用高碳不锈钢材料制成,如17-4PH不锈钢或440C不锈钢。
这些钢材具有高硬度和耐腐蚀性能,适合进行手术操作。
3.工艺刀具工艺刀具广泛应用于手工艺品制作、纸艺、编织、剪纸等领域。
常见的工艺刀具包括割刀、雕刻刀、裁缝剪等。
这些刀片通常使用高碳钢或合金钢制成,提供良好的切削性能和耐磨性。
4.工业切割工具工业切割工具用于工业生产中的金属切削和加工,包括圆锯片、金属刀片、铣刀等。
这些刀片通常使用硬质合金制成,如钨钛合金、维氏硬质合金等。
这些合金钢具有高硬度和耐磨性,可以进行高速切削和长时间使用。
除了上述常见的刀片和钢材,还有一些特殊应用的刀片和钢材。
例如:5.石材切割刀片石材切割刀片用于石材的切割和加工,常见的刀片有连续刀片和分割刀片。
这些刀片通常使用硬质合金制成,以应对石材高硬度和高磨损的特点。
6.纸张切割刀片纸张切割刀片用于印刷和纸加工领域,要求刀片锋利度高且不易磨损。
这些刀片通常使用高速钢制成,因为高速钢具有高硬度和热稳定性。
总体而言,不同的刀片具有不同的用途和要求,因此需要使用不同材料制作以满足需求。
选择适当的刀片和合适的钢材对于切削质量和使用寿命都非常重要。
常用刀具材料分类
常用刀具材料分类、特点及应用学校:学院:班级:姓名:学号:目录摘要 (3)一、刀具材料的基本要求 (4)二、常用刀具材料 (6)1.高速钢 (6)2.硬质合金 (9)三、涂层刀具 (12)1.硬质合金 (12)2.CVD Chemical Vapor Deposition (化学气相沉积) (12)3.PVD Physical Vapor Deposition(物理气相沉积) (13)四、金属陶瓷 (15)五、陶瓷 (17)六、立方氮化硼 (19)七、聚晶金刚石 (21)八、牌号 (22)1.车削牌号 (22)2.切断、切槽和螺纹加工牌号 (22)3.铣削牌号 (23)4.钻削牌号 (23)九、参考文献 (24)摘要要使金属切削工序获得满意的效果,切削刀具材料和牌号的选择是重要的考虑因素。
因此必须基本了解每种切削刀具材料及其性能,以便为每一切削应用做出正确选择。
本文旨在对目前常用刀具的材料进行分类,刀具材料的特点及应用进行总结,并根据每种切削刀具材料的性能给出应用建议。
关键词刀具材料分类刀具材料特点刀具材料性能刀具材料应用一、刀具材料的基本要求1.高硬度刀具是从工件上去除材料,所以刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度;刀具材料最低硬度应在60HRC以上;对于碳素工具钢材料,在室温条件下硬度应在62HRC以上;高速钢硬度为63HRC~70HRC;硬质合金刀具硬度为89HRC~93HRC2.高强度与强韧性刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力;如车削45钢,在背吃刀量ap=4㎜,进给量f =0.5㎜/r的条件下,刀片所承受的切削力达到4000N,可见,刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性;一般刀具材料的韧性用冲击韧度a K表示,反映刀具材料抗脆性和崩刃能力3.较强的耐磨性和耐热性刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。
一般刀具硬度越高,耐磨性越好。
刀具金相组织中硬质点(如碳化物、氮化物等)越多,颗粒越小,分布越均匀,则刀具耐磨性越好;刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志,通常用高温下保持高硬度的性能来衡量,也称热硬性。
机床刀具种类认识
机床刀具种类认识机床刀具种类认识一、引言机床刀具是机械加工中不可或缺的工具,它能够完成各种不同形状和尺寸的工件加工。
在机械加工过程中,选择合适的刀具种类是非常重要的,因为它直接关系到加工效率和质量。
本文将介绍常见的机床刀具种类以及它们的应用范围。
二、分类1. 按照材质分类(1)高速钢刀具:高速钢刀具是一种常见的金属切削工具,主要由高速钢制成。
这种材料硬度高、耐磨性好,适用于加工硬度较低的金属材料。
(2)硬质合金刀具:硬质合金刀具由碳化钨和钴等元素组成。
它们有着极高的硬度和耐磨性,适用于加工较硬的材料,如铸铁、不锈钢等。
(3)陶瓷刀具:陶瓷刀具是一种新型材料,由氧化铝等陶瓷材料制成。
这种材料硬度极高、耐磨性好,适用于加工高硬度的材料,如铸钢、高速钢等。
2. 按照形状分类(1)车刀:车刀是一种常见的旋转刀具,主要用于车削和镗削工艺中。
它们的形状分为内圆车刀、外圆车刀、端面车刀等。
(2)铣刀:铣刀是一种旋转式的机床切削工具,主要用于铣削工艺中。
根据形状不同,可以分为球头铣刀、平头铣刀、T型槽铣刀等。
(3)钻头:钻头是一种旋转式的机床切削工具,主要用于钻孔工艺中。
根据形状不同,可以分为直柄钻头、锥柄钻头等。
3. 按照功能分类(1)粗加工用刀具:粗加工用刀具主要用于去除材料表面较厚的部分,在加工效率上有着很大优势。
常见的粗加工用刀具有齿轮铣齿器和带齿锯片等。
(2)精密加工用刀具:精密加工用刀具主要用于加工高精度的零件。
常见的精密加工用刀具有电极丝、磨头等。
(3)特殊加工用刀具:特殊加工用刀具主要是针对一些特殊形状或材料的加工而设计的。
常见的特殊加工用刀具有齿轮滚刀、螺纹切割器等。
三、应用范围不同类型的机床刀具适用于不同类型的材料和工艺。
在选择机床刀具时,需要根据实际情况进行选择。
1. 按照材料分类(1)钢类材料:对于低硬度和中等硬度的钢类材料,可以使用高速钢刀具进行加工;对于高硬度和高强度的钢类材料,应该使用硬质合金或陶瓷刀具进行加工。
刀具材料基本要求及种类代号用途
刀具材料基本要求及种类代号用途一、刀具材料对切削部分的基本要求1、切削性能方面(1)高硬度和耐磨性好刀具材料应比被切削加工工件材料的硬度高,一般硬度指标均达HRC60以上。
耐磨性是材料抵抗磨损的能力,一般地说,刀具材料硬度愈高则耐磨性愈好。
(2)有足够的强度和韧性强度和韧性是衡量刀具在切削过程中承受各种应力和冲击的能力,一般用抗弯强度和冲击韧度来表示。
(3)有高耐热性和良好的导热性。
2、工艺性能方面有良好的工艺性能如热处理性能好、磨削性能好、热处理工艺性能好、锻造性、焊接性能好。
二、刀具材料的种类、牌号、规格用途和性能1、碳素工具钢是含碳量较高的优质钢。
优点是淬火后硬度较高,可达HRC61~HRC 65,且价格低廉。
缺点是不耐高温,在200℃~250℃即失去原来的硬度,耐磨性差,淬透性差。
用于制造低速手用工具。
如锉刀、锯条、简易冲模剪切刀片等。
常用牌号有T10、T10A、T12、T12A锉刀锯条2、合金工具钢是在碳素工具钢中加入一定量的铬(Cr) 钨(W)锰(Mn)等合金元素,以提高材料的耐热性、耐磨性的韧性。
其淬透性较好,热处理变形小。
淬火硬度可达HRC61~HRC 65,能耐350℃~400 ℃的高温。
可用来制造形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具,如铰刀、拉刀等。
常用牌号有9SiCr、CrWMn等。
铰刀拉刀3、高速钢是含W和Cr较多的合金工具钢。
常用的牌号有W18Cr4V 和W9Cr4V2,能在600 ℃左右的高温下保持硬度,淬火后硬度可达HRC62~HRC65.用来制造形状复杂的特殊刃具,如铣刀、钻头等。
锥柄钻头柱柄钻头立铣刀4、硬质合金主要成分是碳化钨WC和钴Co.硬度可达HRA89~HRA 93.在900℃~1000 ℃内仍能进行正常切削,切削速度比高速钢高4-10倍。
目前国产硬质合金分两类:一类是由WC和Co组成的钨钴类,即K类(YG 类);一类是由WC、TiC和Co组成的钨钛钴类,即P类(YT类)。
刀具材料有哪几种
刀具材料有哪几种刀具材料是制作刀具的原材料,不同的刀具材料具有不同的特性和用途。
在工业生产和日常生活中,刀具被广泛应用于各个领域,因此了解不同的刀具材料对于选择合适的刀具至关重要。
下面将介绍几种常见的刀具材料及其特点。
1. 钢。
钢是最常见的刀具材料之一,它具有优良的机械性能和耐磨性,适用于制作各种刀具,如厨房刀具、工业刀具等。
钢的主要成分是铁和碳,同时还含有少量的合金元素,如铬、钼、锰等。
不同成分的钢具有不同的性能,如碳钢具有较高的硬度和切削性能,不锈钢具有良好的耐腐蚀性能。
2. 高速钢。
高速钢是一种含有高比例合金元素的钢材,主要用于制作切削工具,如铣刀、钻头、车刀等。
高速钢具有优异的硬度、耐磨性和热稳定性,能够在高速切削时保持良好的切削性能。
由于其高成本和难加工性,高速钢主要用于制作高精度、高效率的刀具。
3. 硬质合金。
硬质合金是一种由钨、钴、碳等金属粉末烧结而成的刀具材料,具有极高的硬度和耐磨性。
硬质合金刀具广泛应用于金属切削加工、矿石开采、木材加工等领域,能够在恶劣的工作环境下保持良好的切削性能。
硬质合金刀具的制造工艺复杂,成本较高,但在特定的工况下能够发挥出其独特的优势。
4. 陶瓷。
陶瓷刀具是近年来新兴的刀具材料,由于其优异的耐磨性、耐腐蚀性和化学稳定性,被广泛应用于食品加工、医疗器械等领域。
陶瓷刀具具有轻量化、不锈蚀、不导热等特点,能够满足特定领域对刀具的高要求。
5. 钛合金。
钛合金是一种轻质、高强度的金属材料,具有良好的耐腐蚀性和高温性能,适用于制作高性能的刀具。
钛合金刀具常用于航空航天、汽车制造等领域,能够满足对刀具重量和强度要求的场合。
总结。
不同的刀具材料具有不同的特点和适用范围,选择合适的刀具材料需要根据具体的工作要求和材料特性进行综合考虑。
随着材料科学的不断发展,新型刀具材料的涌现将进一步拓展刀具的应用领域,为工业生产和生活带来更多的便利和效益。
常用刀具材料分类特点及应用
常用刀具材料分类特点及应用刀具是人类使用最早的工具之一,几千年来刀具的材料不断进步和发展。
根据刀具材料的不同特点和用途,可以将常用刀具材料进行分类。
一、金属刀具材料1.碳钢碳钢是最早被使用的刀具材料之一,由铁和碳组成。
碳钢具有优异的切削性能和耐磨性,适用于加工低硬度的材料。
缺点是耐腐蚀性较差,容易生锈。
应用:常用于制作农具、切削工具等。
2.高速钢高速钢是以碳钢为基础,添加了大量的钼、钴、钛等元素的合金刀具材料。
高速钢具有优异的切削性能和热稳定性,能够在高温条件下保持较好的硬度和切削性能。
应用:广泛应用于金属切削、冲压、铸造等工艺中。
3.高碳高铬不锈钢高碳高铬不锈钢具有优异的耐磨性和耐腐蚀性,适用于加工较硬的材料,同时还具有不锈、耐高温等优点。
应用:常用于模具制造、医疗器械等领域。
4.硬质合金硬质合金是一种由金属碳化物、金属结合相和金属氧化物等组成的刀具材料。
硬质合金具有极高的硬度和耐磨性,能够在高速切削和重切削条件下保持较好的切削性能。
然而,硬质合金的脆性较大,容易断裂。
应用:广泛应用于模具制造、车削刀具、铣削刀具等领域。
二、非金属刀具材料1.陶瓷陶瓷刀具由氧化锆、碳化硅等陶瓷材料制成。
陶瓷刀具具有极高的硬度和耐磨性,能够在高温、高速等恶劣条件下保持较好的切削性能。
然而,陶瓷刀具的韧性较差,容易断裂。
应用:广泛应用于切割纸张、塑料、蔬菜水果等食品处理领域。
2.人造金刚石人造金刚石是由高温高压合成的人工刀具材料。
人造金刚石具有极高的硬度和耐磨性,能够在高温、高压等恶劣条件下保持较好的切削性能。
然而,人造金刚石的碳溶解性较低,容易在高温下发生碳化,使刀具表面粗糙。
应用:广泛应用于宝石加工、玻璃切割等领域。
3.陶瓷涂层陶瓷涂层是一种将陶瓷材料均匀涂覆在金属刀具表面的一种技术。
陶瓷涂层可以提高金属刀具的硬度和耐磨性,使刀具具有较好的切削性能和耐腐蚀性。
应用:广泛应用于汽车零部件加工、航空航天等领域。
以上是常用刀具材料的分类、特点及应用。
常用刀具材料
常用刀具材料
常用刀具材料包括不锈钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和轻质钛合金等。
不锈钢是常见的刀具材料之一。
它具有耐腐蚀性能,不易生锈,使刀具使用寿命更长。
不锈钢刀具可以使用长时间而不会受到容易生锈的问题影响,同时还具有较好的韧性和可塑性。
高速钢也是常用的刀具材料之一。
高速钢刀具具有较高的硬度、耐磨性和耐高温性能,因此在高速切削应用中使用广泛。
高速钢刀具适用于高速旋转刀具,可以在较高速度下完成切削作业。
硬质合金,也被称为金属陶瓷,是由钨碳化物颗粒和金属钴粉末构成的。
硬质合金刀具具有极高的硬度和耐磨性能,可以在高速切削和重负载切削条件下进行切削作业。
硬质合金刀具常用于切削硬质材料,如钛合金和高温合金等。
陶瓷是一种非常硬和脆性的材料,因此在刀具制造中被广泛应用。
陶瓷刀具具有极高的硬度和耐磨性,可以在高温和高速切削条件下进行切削作业。
陶瓷刀具常用于对非金属材料进行切削加工,如陶瓷、玻璃和纤维等。
轻质钛合金是一种比传统钢材更轻但具有较高强度的材料。
轻质钛合金刀具可以减轻工人的劳动强度,并提高生产效率。
轻质钛合金刀具适用于需要长时间操作刀具的工作环境,如航空航天和汽车制造等领域。
综上所述,不锈钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和轻质钛合金等常用刀具材料各具特点,可以根据具体工作需求选择合适的刀具材料。
数控刀具材料的种类、性能与特点
数控刀具材料的种类、性能与特点1、刀具材料的发展现状与趋势欲了解与使用好刀具材料,先来看一下刀具材料的发展史。
刀具材料的发展史,实际上就是不断提高刀具材料耐热性能的过程。
18世纪中叶,欧洲出现工业革命后,采用碳素工具钢为刀具材料,其成分与现代的T10、T12相近,其切削温度在200~250℃,加工普通钢材的切削速度为5~8m/min,切削铸铁的速度为3~5m/min。
1861年,英国的罗伯特·墨希特(RobertMushet)发明了含钨的合金工具钢,能承受350℃的切削温度,切削速度提高至8~12m/min。
目前来说,基于碳素工具钢和合金工具钢的刀具材料已基本不用。
1898年,美国的机械工程师泰勒(WinslowTaylor)和冶金师怀特(MaunWhite)研制成功了高速工具钢,切削普通碳素钢的切削速度提高至25~30m/min。
随后,经过不断改进材料成分,耐热性能提高至500~600℃,加工钢的切削速度提高至30~40m/min,切削铸铁的速度达15~20m/min。
高速工具钢是目前为止仍然在使用的金属切削刀具材料之一,并不断得到改进,而且制备方式出现了变化,如粉末冶金高速工具钢和涂层高速工具钢等。
1925年,德国人史律泰尔发明了硬质合金,初期的WC℃Co合金耐热性达800℃,加工铸铁的效果较好,切削速度达到了40m/min以上,但加工碳素钢的寿命较低。
1931年发明了WC℃TiC℃Co合金,耐热性达到了900℃以上,加工碳素钢的切削速度达到了220m/min,二战中后期,随着使用范围的不断扩大,出现了添加熔点更高的TaC等的硬质合金WC℃TiC℃TaC(NbC)℃Co合金。
20世纪50年代,出现了以TiC为基本成分的TiC℃Ni℃Mo合金,耐热性达到了1000~1200℃。
目前为止,硬质合金刀具材料仍然是数控加工刀具的主流材料之一。
人类探索新型刀具材料的步伐永不停止,新型工程材料的出现需要研制与其相适应的刀具材料,新型机床制造技术为耐热性更高的刀具材料应用提供了可能,新型超硬刀具材料不断出现,如下所述。
6种数控刀具的种类、性能、特点、应用专业知识
6种数控刀具的种类、性能、特点、应用专业知识先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合,才能充分发挥其应有的效能,取得良好的经济效益。
随着刀具材料迅速发展,各种新型刀具材料,其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高,应用范围也不断扩大。
一.刀具材料应具备基本性能刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。
刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。
因此,刀具材料应具备如下一些基本性能:(1)硬度和耐磨性。
刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度,一般要求在60HRC以上。
刀具材料的硬度越高,耐磨性就越好。
(2)强度和韧性。
刀具材料应具备较高的强度和韧性,以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。
(3)耐热性。
刀具材料的耐热性要好,能承受高的切削温度,具备良好的抗氧化能力。
(4)工艺性能和经济性。
刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能;磨削加工性能等,而且要追求高的性能价格比。
二.刀具材料的种类、性能、特点、应用1.金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用金刚石是碳的同素异构体,它是自然界已经发现的最硬的一种材料。
金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能,在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。
尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中,金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。
可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。
⑴金刚石刀具的种类①天然金刚石刀具:天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了,天然单晶金刚石刀具经过精细研磨,刃口能磨得极其锋利,刃口半径可达0.002μm,能实现超薄切削,可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度,是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
②PCD金刚石刀具:天然金刚石价格昂贵,金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD),自20世纪70年代初,采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond,简称PCD刀片研制成功以后,在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。
户外刀具分类标准
户外刀具分类标准户外刀具根据其使用场合、刀身材料、刀身形状、刀片尺寸、刀片厚度、刀片硬度、刀片涂层、刀柄材料、刀柄类型、刀具功能等方面进行分类。
下面分别介绍这些分类标准。
1. 刀身材料户外刀具的刀身材料通常采用不锈钢、碳钢、钛合金等材料。
其中,不锈钢材料具有较好的耐腐蚀性和韧性,适合在户外使用;碳钢材料具有较高的硬度,适合用于制作锋利的刀片;钛合金材料具有轻便、耐腐蚀等特点,适合在户外活动时携带。
2. 刀身形状户外刀具的刀身形状通常有直形、弧形、剑形等。
其中,直形刀身具有锋利的刃口和较强的切割能力;弧形刀身可以更好地弯曲,适合在狭小空间内使用;剑形刀身则具有较好的穿刺能力。
3. 刀片尺寸户外刀具的刀片尺寸通常在10厘米到20厘米之间。
对于不同的使用场合,可以选择不同尺寸的刀片。
例如,在进行野外生存时,可以选择较长尺寸的刀片,以便更好地切割和劈砍;而在进行攀岩活动时,则可以选择较短尺寸的刀片,以便更好地携带和使用。
4. 刀片厚度户外刀具的刀片厚度可以根据需要进行选择。
较厚的刀片具有更好的强度和耐用性,适合用于重型任务,如劈砍树枝等;而较薄的刀片则更轻便,适合在需要长时间携带的情况下使用。
5. 刀片硬度户外刀具的刀片硬度通常在55-65 HRC 之间。
较高的硬度可以保证刀片的锋利度和耐用性,但同时也需要更好的材料来保证刀片的韧性。
对于不同的使用场合,可以选择不同硬度的刀片。
例如,在进行野外生存时,可以选择硬度较高的刀片,以便更好地切割和劈砍;而在进行攀岩活动时,则可以选择硬度较低的刀片,以便更好地控制力量和精确度。
6. 刀片涂层户外刀具的刀片涂层可以增加刀片的硬度和锋利度,同时也可以提高刀片的耐腐蚀性和耐磨性。
常见的涂层有氮化钛涂层、碳氮化钛涂层、氧化铝涂层等。
对于不同的使用场合,可以选择不同涂层的刀片。
例如,在进行野外生存时,可以选择涂层较厚的刀片,以便更好地抵抗磨损和腐蚀;而在进行攀岩活动时,则可以选择涂层较薄的刀片,以便更好地控制力量和精确度。
刀具材质及加工参数
二、金刚石(C)
应用:目前主要用于磨具及磨料,可用于加工硬质合 金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等高硬度、高耐磨的材 料,可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达65~70HRC的 材料。也可用于加工高硬度的非金属材料,如石材、压缩 木材、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。
二、高性能高速钢
在通用型高速钢的基础上再增加一些含碳量、 含钒量及添 加钴、铝等合金元素。 按其耐热性, 又称高热稳定性高速 钢。在630~650℃时仍可保持HRC 60的硬度,具有更好 的切削性能,耐用度较通用型高速钢高1.3~3倍。
适合于加工高温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料。
典 型 牌 号 有 高 碳 高 速 钢 9W18Cr4V 、 高 钒 高 速 钢 W6Mo5Cr4V3、 钴高速钢W6MoCr4V2Co8、 超硬高速 钢W2Mo9Cr4VCo8等。
涂层硬质合金一般采用化学气相沉积法,沉积温度在 1000℃左右;涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积法, 沉 积温度在500℃左右。
常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。 涂 层 厚 度 : 硬 质 合 金 为 4 ~ 5 μm , 表 层 硬 度 可 达 HV2500~4200; 高速钢为2 μm, 表层硬度可达HRC 80。
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
2.3 硬质合金
一、硬质合金的特点
硬质合金由难熔金属碳化物(如WC、 TiC)和金属粘结剂(如 Co)经粉末冶金法制成。
特点:硬质合金的硬度、耐磨性、 耐热性都很高。 硬度可达 HRA 89~93,在800~1000℃还能承担切削, 耐用度较高 速钢高几十倍。当耐用度相同时,切削速度可提高4~10倍。 强度和韧性小于高速钢,仅为0.9~1.5 GPa(90~150 kgf/ mm)、工艺性差,切削时不能承受大的振动和冲击负荷。适于 制造高速切削刀具。大多数车刀、端铣刀等均由硬质合金制造;
刀具材料的种类很多,常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬
刀具材料的种类很多,常用的材料有工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬1、碳素工具钢碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65%~1.35%的优质高碳钢。
用做刀具的牌号一般是T10A和T12A。
常温硬度60~64HRC。
当切削刃热至200~250℃时,其硬度和耐磨性就会迅速下降,从而丧失切削性能。
碳素工具钢多用于制造低速手用工具,如锉刀、手用锯条等。
2、合金工具钢为了改善碳素工具钢的性能,常在其中加入适量合金元素如锰、铬、钨、硅和钒等,从而形成了合金工具钢。
常用牌号有9SiCr、GCrl5、CrWMn等。
合金工具钢与碳素工具钢相比,其热处理后的硬度相近,而耐热性和耐磨性略高,热处理性也较好。
但与高速钢相比,合金工具钢的切削速度和使用寿命又远不如高速钢,使其应用受到很大的限制。
因此,合金工具钢一般仅用于取代碳素工具钢,作一些低速、手动刀具,如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、搓丝板等。
3、高速钢高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。
高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性,且耐热性和淬透性良好,其允许的切削速度是碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上。
高速钢刃磨后切削刃锋利,故又称之为“锋钢”和“白钢”。
高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料,常用来制造结构复杂的刀具,如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀。
拉刀、齿轮刀具等。
高速钢按其用途和性能不同,可分普通高速钢和高性能高速钢;按其化学成分不同,又可分为钨系高速钢和钨钼系高速钢。
1) 普通高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢。
常用牌号有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。
① W18Cr4V属钨系高速钢,它具有性能稳定,刃磨及热处理工艺控制方便等优点,但因钨价较高,且使用寿命短故使用较少。
② W6Mo5Cr4V2属钨钼系高速钢,它的碳化物分布均匀,抗弯强度,冲击韧度和高温塑性都比W18Cr4V好,但磨削工艺略差。
因其使用寿命长、价格低,故被广泛使用。
2) 高性能高速钢是在普通高速钢中再加入一些合金元素,以进一步提高它的耐热性、耐磨性。
(完整)常用刀具材料分类、特点及应用
常用刀具材料分类、特点及应用刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度、已加工表面质量和加工成本等,所以正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一.1.刀具材料应具备的性能金属切削时,刀具切削部分直接和工件及切屑相接触,承受着很大的切削压力和冲击,并受到工件及切屑的剧烈摩擦,产生很高的切削温度,即刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。
因此,刀具切削部分材料应具备以下基本性能.1。
1 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。
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(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。
但刀具材料的耐磨性实际上不仅取决于它的硬度,而且也和它的化学成分、强度、纤维组织及摩擦区的温度有关.1.2 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。
1.3 高的耐热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。
1.4 导热性好刀具材料的导热性越好,切削热越容易从切削区散走,有利于降低切削温度.刀具材料的导热性用热导率表示.热导率大,表示导热性好,切削时产生的热量就容易传散出去,从而降低切削部分的温度,减轻刀具磨损。
1.5 具有良好的工艺性和经济性既要求刀具材料本身的可切削性能、耐磨性能、热处理性能、焊接性能等要好,且又要资源丰富,价格低廉.2.常用刀具材料分类、特点及应用刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等五大类。
常用刀具材料的主要性能及用途见表2-1.表2—1 常用刀具材料的主要性能加工,不切削铁族金属2。
1 高速钢2。
1。
1 普通高速钢普通高速钢指用来加工一般工程材料的高速钢,常用的牌号有:(1)W18Cr4V(简称W18)。
常用刀具材料的性能及应用
常用刀具材料的性能及应用一、概述刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。
刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状,还要求有相应的刀具材料。
目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
二、刀具材料应具备的性能(一)高的硬度和良好的耐磨性(二)高的强度和韧性(三)高的耐热性(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。
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、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。
一)碳素工具钢碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢(含C一般为0.65~1.35%)。
1、常用牌号有T7A、T8A……T13A等2、主要性能淬火后硬度较高,可达HRC61~65;红硬性为200℃~250℃,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VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具,如板牙、锯条、锉等。
二)合金工具钢在碳素工具钢中加入一定量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)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。
1、主要牌号有9SiCr CrWMn2、主要性能淬火后的硬度可达HRC61~65,红硬性为300℃~400℃,允许切削速度Vc=10~15m/min,制作低速、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。
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) 高速钢的性能:具有较高的强度和韧性;良好的耐磨性;红硬性为600℃;允许切削速度V C=25~30m/min;良好的制造工艺性;可获得锋利的刀刃(锋钢之称);加工范围较大(铸铁、有色金属、钢)。
(二)高速钢的分类钨系高速钢:W18C r4V (最常用,刃磨性好)普通高速钢钼系高速钢:W6M O5C r4V2高速钢高碳高速钢:95W18C r4V (含C量为0.95%)高钒高速钢:W6M O5C r4V3 (提高耐磨性)高性能高速钢钴高速钢:W6M O5C r4V2C O8铝高速钢:W6M O5C r4V2A l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)上图为各种硬质合金刀头(一)主要性能1)常温硬度HRC74~81.5,红硬性800℃~1000℃,耐磨性优良;2)允许切削速度V C=100m/min以上,最高不能超过200m/min;硬质合金3)脆性较大,怕冲击和振动。
常用刀具材料有哪些
常用刀具材料有哪些刀具材料是指用于制造刀具的各种金属材料,不同的材料具有不同的特性和适用范围。
在选择刀具材料时,需要根据具体的使用需求和工作环境来进行合理的选择。
下面将介绍一些常用的刀具材料及其特点。
1. 钢。
钢是制造刀具最常用的材料之一,其主要成分是铁和碳,同时还含有少量的其他元素。
钢具有优良的切削性能、硬度和耐磨性,广泛应用于各种类型的刀具制造中。
根据其成分和性能的不同,钢可以分为碳钢、合金钢、不锈钢等多种类型。
2. 铸铁。
铸铁是一种含有大量碳和硅的铁合金材料,具有较高的硬度和耐磨性。
铸铁刀具适用于对硬度要求不高的切削加工,如打磨、修整等工艺。
3. 钨钢。
钨钢是一种含有钨元素的高速切削钢,具有极高的硬度和耐磨性,适用于高速切削和重载切削的工艺,如车削、铣削等。
4. 陶瓷。
陶瓷刀具是近年来发展起来的新型刀具材料,具有优异的耐磨性、耐高温性和化学稳定性。
陶瓷刀具适用于对切削精度和表面光洁度要求较高的加工工艺,如精密加工、玻璃加工等。
5. 金属陶瓷复合材料。
金属陶瓷复合材料是将金属和陶瓷两种材料复合而成的刀具材料,具有金属的韧性和陶瓷的硬度,兼具两者的优点。
金属陶瓷复合材料刀具适用于对切削精度和耐磨性要求较高的加工工艺。
6. 超硬合金。
超硬合金是一种由钨、钴等金属粉末与碳化物粉末经过高温烧结而成的刀具材料,具有极高的硬度和耐磨性,适用于对切削精度和耐磨性要求极高的加工工艺,如精密车削、精密铣削等。
总结。
以上是一些常用的刀具材料及其特点,不同的材料适用于不同的加工工艺和工作环境。
在选择刀具材料时,需要充分考虑加工材料的性质、加工工艺的要求以及刀具的使用环境,合理选择刀具材料才能发挥刀具的最佳性能,提高加工效率和产品质量。
希望以上内容能够对您有所帮助。
常用刀具材料及其特性
常用刀具材料的种类及其特性碳素工具钢优点:碳素工具钢生产成本较低,原材料来源方便;易于冷、热加工,在热处理后可获得相当高的硬度;在工作受热不高的情况下,耐磨性也较好。
缺点:淬透性差,需要用水、盐水或碱水淬火,畸变和开裂倾向性大,耐磨性和热强度都很低。
常用牌号:T7、T8、T8Mn、T10、T11、T12。
应用:碳含量较低的T7钢具有良好的韧性,但耐磨性不高,适于制作切削软材料的刃具和承受冲击负荷的工具,如木工工具、镰刀、凿子、锤子等。
T8钢具有较好的韧性和较高的硬度,适于制作冲头、剪刀,也可制作木工工具。
锰含量较高的T8Mn钢淬透性较好,适于制作断口较大的木工工具、煤矿用凿、石工凿和要求变形小的手锯条、横纹锉刀。
T10钢耐磨性较好,应用范围较广,适于制作切削条件较差、耐磨性要求较高的金属切削工具,以及冷冲模具和测量工具,如车刀、刨刀、铣刀、搓丝板、拉丝模、刻纹凿子、卡尺和塞规等。
T12钢硬度高、耐磨性好,但是韧性低,可以用于制作不受冲击的,要求硬度高、耐磨性好的切削工具和测量工具,如刮刀、钻头、铰刀、扩孔钻、丝锥、板牙和千分尺等。
T13钢是碳素工具钢中碳含量最高的钢种,其硬度极高,但韧性低,不能承受冲击载荷,只适于制作切削高硬度材料的刃具和加工坚硬岩石的工具,如锉刀、刻刀、拉丝模具、雕刻工具等。
高速钢优点:避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。
高速钢强度、韧性均好,刃磨后切削刃锋利,质量稳定强度较好,可磨性好,可用普通钢玉砂轮磨削。
缺点:价格高,耐热性中等,热塑性差。
主要种类:高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在0.70~1.65%之间。
含合金元素量较多,总量可达10~25%。
按所含合金元素不同可分为:①钨系高速钢(含钨9~18%);②钨钼系高速钢(含钨5~12%,含钼2~6%);③高钼系高速钢(含钨0~2%,含钼5~10%);④钒高速钢,按含钒量的不同又分一般含钒量(含钒1~2%)和高含钒量(含钒2.5~5%)的高速钢;⑤钴高速钢(含钴5~10%)。
刀具材料的种类
刀具材料的种类一、高速钢高速钢是指钢中含有大量合金元素,能够在高温高速切削条件下保持较高硬度和耐磨性的钢材。
高速钢具有优异的耐磨性、热硬性、切削性和韧性等特点,广泛应用于刀具制造领域。
高速钢按成分可分为W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等不同种类,具有不同的硬度和使用范围。
二、硬质合金硬质合金是一种由钨钴合金制成的刀具材料,具有极高的硬度和耐磨性。
硬质合金具有优异的切削性能,可以用于高速切削、精密切削和重负荷切削等工艺。
硬质合金常用于制作刀片、铣刀和钻头等刀具。
三、陶瓷刀具陶瓷刀具是一种以氧化锆或氮化硅等陶瓷材料制成的刀具。
由于陶瓷材料具有极高的硬度和耐磨性,陶瓷刀具具有出色的切削性能和耐高温性能。
陶瓷刀具广泛应用于高温合金、玻璃、陶瓷等硬脆材料的加工。
四、金刚石刀具金刚石刀具是以金刚石颗粒为刀具表面的切削工具。
金刚石是目前已知最硬的材料,具有极高的硬度和耐磨性,适用于切削硬度较高的材料,如石英、玻璃、陶瓷、大理石等。
金刚石刀具主要用于宝石加工、石材加工和高速切削等领域。
五、涂层刀具涂层刀具是将一层或多层特殊涂层覆盖在刀具表面的刀具。
涂层可以提高刀具的硬度、耐磨性和热稳定性,从而延长刀具的使用寿命。
常见的涂层材料有氮化钛、氮化铝、碳化钛等。
涂层刀具广泛应用于汽车制造、航空航天和模具加工等领域。
六、多晶立方氮化硼刀具多晶立方氮化硼刀具是一种由多晶立方氮化硼制成的刀具材料。
该材料具有极高的硬度和耐磨性,能够在高温和高速切削条件下保持良好的切削性能。
多晶立方氮化硼刀具广泛应用于高硬度材料的切削加工,如硬质合金、陶瓷等。
七、超硬合金刀具超硬合金刀具是一种由金属碳化物或金属氮化物固溶体制成的刀具材料。
超硬合金刀具具有极高的硬度和耐磨性,适用于加工高硬度材料,如钢、铁、铝等。
超硬合金刀具广泛应用于机械加工、汽车制造和航空航天等领域。
以上就是刀具材料的主要种类。
不同的刀具材料适用于不同的加工材料和加工条件,选择合适的刀具材料能够提高切削效率和加工质量,降低生产成本。
刀具的基本知识
常用刀具材料的性能及应用一、概述刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。
刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状,还要求有相应的刀具材料。
目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
二、刀具材料应具备的性能(一)高的硬度和良好的耐磨性(二)高的强度和韧性(三)高的耐热性(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。
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、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。
一)碳素工具钢碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢(含C一般为0.65~1.35%)。
1、常用牌号有T7A、T8A……T13A等2、主要性能淬火后硬度较高,可达HRC61~65;红硬性为200℃~250℃,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VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具,如板牙、锯条、锉等。
二)合金工具钢在碳素工具钢中加入一定量的铬(Cr)、钨(W)、锰(Mn)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。
1、主要牌号有9SiCr CrWMn2、主要性能淬火后的硬度可达HRC61~65,红硬性为300℃~400℃,允许切削速度Vc=10~15m/min,制作低速、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。
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) 高速钢的性能:具有较高的强度和韧性;良好的耐磨性;红硬性为600℃;允许切削速度V C=25~30m/min;良好的制造工艺性;可获得锋利的刀刃(锋钢之称);加工范围较大(铸铁、有色金属、钢)。
(二)高速钢的分类钨系高速钢:W18C r4V (最常用,刃磨性好)普通高速钢钼系高速钢:W6M O5C r4V2高速钢高碳高速钢:95W18C r4V (含C量为0.95%)高钒高速钢:W6M O5C r4V3 (提高耐磨性)高性能高速钢钴高速钢:W6M O5C r4V2C O8铝高速钢:W6M O5C r4V2A l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)上图为各种硬质合金刀头(一)主要性能1)常温硬度HRC74~81.5,红硬性800℃~1000℃,耐磨性优良;2)允许切削速度V C=100m/min以上,最高不能超过200m/min;硬质合金3)脆性较大,怕冲击和振动。
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金属切削原理读书报告常用刀具材料分类特点及应用姓名:班级:学号:2014年5月7日摘要本文在阅读有关论文和专著的基础上对现阶段常用的刀具材料进行了总结和分析,总结出了碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方碳化硼等刀具材料的特点及应用范围,同时针对几种常见的切削工序中刀具材料的应用做了简单的分析。
目录摘要 (1)1刀具材料的发展历史 (2)2 常用刀具材料及特点 (2)2.1 碳素工具钢 (2)2.2 合金工具钢 (3)2.3 高速钢 (4)2.4 硬质合金 (5)2.5 陶瓷 (7)2.6 超硬材料 (9)3 刀具材料的典型应用 (10)3.1 工件材料与刀具材料 (10)3.2 加工条件与刀具材料 (11)4 总结 (11)5 参考文献 (12)1刀具材料的发展历史[1]刀具材料的发展在人类的生活、生产中有着很大的重要性。
18世纪中叶, 在欧洲出现了工业革命以后, 切削刀具一直是用碳素工具钢制造, 其成分与现代的T10、T12相近。
1865年,英国罗伯特•墨希特发明了合金工具钢,其牌号有9CrSi、CrWMn等。
随着对加工效率要求的提高,新的刀具材料在不断更新。
1898年,美国机械工程师泰勒和冶金工程师怀特发明了高速钢。
进入20世纪,人们不断寻求新型刀具材料。
20世纪20年代中期到30年代初,出现了钨钴类和钨钛类硬质合金。
然而硬质合金刀具仍不能满足现代高硬度工件材料的超精密加工的要求,于是更新的刀具材料相继出现。
20世纪30年代出现了氧化铝陶瓷,后来又有氦化硅陶瓷到50年代和60年代又制造出人造立方氮化硼和人造聚晶金刚石。
总而言之,20世纪中,刀具材料发展的速度比过去快得多,其种类、类型、数量和性能均有大幅度的发展。
2 常用刀具材料及特点对于金属切削刀具来说,切削过程中要承受很大的压力,同时会与工件、切屑相互接触的表面产生摩擦力,切削产生的热量使得刀具温度上升,产生一定的热应力。
因此刀具材料应能满足这样几个要求:高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、良好的热物理性能和耐热冲击性能、良好的工艺性以及经济性。
目前在机械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、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。
[2]不同刀具材料的性能有所不同,因此在应根据具体的切削条件选择合适的刀具材料。
下面将分别介绍每种刀具材料。
2.1 碳素工具钢按照GB/T13304《钢分类》第1部分“钢按化学成分分类”,碳素工具钢属于非合金钢。
按照标准第2部分“钢按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”,碳素工具钢属于特殊质量非合金钢。
碳素工具钢牌号及化学成分见表1碳素工具钢价廉易得,易于锻造成形,切削加工性也比较好。
碳素工具钢的主要缺点是淬透性差,需要用水、盐水或碱水淬火,畸变和开裂倾向性大,耐磨性和热强度都很低。
因此,碳素工具钢只能用来制造一些小型手工刀具或木工刀具,以及精度要求不高、形状简单、尺寸小、负荷轻的小型冷作模具,如用来制造小冲头、剪刀、冷冲模、冷镦模等。
2.2 合金工具钢合金工具钢,是在碳素工具钢基础上加入铬、钼、钨、钒等合金元素以提高淬透性、韧性、耐磨性和耐热性的一类钢种。
它主要用于制造量具、刃具、耐冲击工具和冷、热模具及一些特殊用途的工具。
表2列举的为合金工具钢中量具刃具用钢的牌号和化学成分。
[4]合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高,按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢3类。
其中碳含量高的钢多用于制造刃具、量具和冷作模具,这类钢淬火后的硬度在HRC60以上,且具有足够的耐磨性;为了保证高的硬度,满足形成合金碳化物的需要,钢中碳质量分数一般在0.80%~1.45%。
铬是这类钢的主要合金元素,质量分数一般在0.50%~1.70%,有的钢还含有钨,以提高切削金属的性能。
这类工具钢因含有合金元素,因此淬透性比碳素工具钢好,热处理产生的变形小,具有高的硬度和耐磨性。
常用的钢类有铬钢、硅铬钢和铬钨锰钢等。
9SiCr是应用广泛的刃具钢,用于制作要求变形小的各种薄刃低速切削刃具,如板牙、丝锥、铰刀等。
2.3 高速钢高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢,又称高速工具钢或锋钢。
高速钢的工艺性能好,强度和韧性配合好,因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具,也可制造高温轴承和冷挤压模具等。
除用熔炼方法生产的高速钢外,20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢,它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。
按照用途不同,高速钢可分为通用型高速钢和高性能高速钢。
表3为常用的几种高速钢的力学性能。
[2]高速钢具有较高的热稳定性、高的强度、制造工艺简单,容易磨成锋利切削刃,能锻造、性能较硬质合金和陶瓷稳定,故高速钢在占现用刀具的一半以上。
其中通用型高速钢主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削刀具(如钻头、丝锥、锯条)和精密刀具(如滚刀、插齿刀、拉刀),常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
特殊用途高速钢包括钴高速钢和超硬型高速钢(硬度HRC68~70),主要用于制造切削难加工金属(如高温合金、钛合金和高强钢等)的刀具,常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。
2.4 硬质合金硬质合金是由高硬度、难熔的金属碳化物(WC、TiC 等) 微米级粉末采用Co、Mo 、Ni 等作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。
其高温碳化物含量超过高速钢, 允许的切削温度高达800~ 1000℃,常温硬度达89 ~ 93 HRA;在540℃时为82~87HRA, 与高速钢常温时硬度( 83~ 86HRA) 相同;760℃时硬度达77~ 85 HRA。
并具有化学稳定性好、耐热性高等优点。
硬质合金刀具切削速度可达100~ 300 m/ min。
远远超过高速钢,寿命是高速钢的几倍到几十倍。
[5]2.4.1 碳化钨基硬质合金碳化钨(WC) 基硬质合金主要成分为WC, 主要分为钨钴(WC-Co) 类硬质合金(YG类) 、钨钛钴(WC-TiC-Co) 类硬质合金(YT类) 、钨钛钽( 铌) 钴(WC-C-T aC(NbC) -Co ) 类硬质合金(YW类) 等3 类。
YG类(国际上统称为K类),硬质合金制造的刀具具有较好的韧性、耐磨性、导热性等, 主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。
与YT 类合金相比, 有较高的抗弯强度和冲击韧性, 同时导热性较好。
YT类(国际上统称为P类),由于加人T iC, 使材料的硬度和耐磨性有所提高, 但抗弯刚度有所降低。
该类硬质合金具有高硬度和高耐热性, 抗粘结、抗氧化能力较好, 适用于加工钢材, 切削时刀具磨损小, 耐用度较高。
高温时的硬度和抗压强度比YG类高, 但YT 类不宜于加工钛合金、硅、铝合金。
YW类(国际上统称为M类),硬质合金材料具有很高的高温硬度、高温强度和较强的抗氧化能力,兼具YG、YT 类合金的良好性能, 特别适于加工各种高合金钢、耐热合金和各种合金铸铁。
近年, ISO 又增设了3 类硬质合金: (1) H 类,用于切削高硬材料;(2) S 类, 用于切削高温合金、耐热材料;(3) N 类, 用于切削有色金属。
应当注意的是, 立方氮化硼PCBN 用于切削淬硬钢, 被列入H类。
热压聚晶金刚石PCD 主要用于切削有色金属,被列入N 类。
故当今硬质合金已分为K、P、M、H、S、N6 大类。
表5列举的是常见硬质合金材料的性能与用途。
2.4.2 涂层硬质合金[5]涂层硬质合金是在韧性较好的硬质合金基体上,涂覆一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获得的。
在刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜( 如TiC , TiN ,Al2O3等) 的涂层刀具,结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点,降低了刀具与工件之间的摩擦因数,提高了刀具的耐磨性而不降低基体的韧性。
因此,涂层硬质合金具有高硬度和优良的耐磨性,延长了刀具的寿命,这是切削刀具发展的又一次革命。
目前硬质合金刀具涂层的方法仍以化学气相沉积法(CVD)和物理气相沉积法(PVD)为主,这两种方法比较突出的问题是涂层与基体间的结合强度低,涂层容易剥落,这样就使涂层不能做得太厚,而涂层一旦被磨掉,刀具就会迅速磨损。
近年来,已有一些新的涂层方法出现,如等离子辅助化学气相沉积( PACVD)、中温化学气相沉积(MTCVD)、溶胶2凝胶(Sol2Ge1)法、高速氧2燃气热喷涂(HVOF)、真空阴极电弧沉积(VCAD)等方法。
在韧性较好的硬质合金基体上, 通过CVD、PVD、HVOF 等方法涂覆一层很薄的耐磨金属化合物,可使基体的强韧性与涂层的耐磨性相结合而提高硬质合金刀具的综合性能。
自20 世纪70 年代以来,涂层材料已从单一涂层(TiC、TiN)经历了TiC-Al2O3-TiN 多层涂层和TiCN、TiAlN、AlTiN 等多元复合涂层发展阶段,发展到了TiN/ NbN、TiN/ CN 等多元复合薄膜纳米涂层材料。
近年还出现了金刚石涂层、立方氮化硼(CBN) 涂层、软涂层(MoS、WS ) 以及硬软组合涂层,使涂层刀具切削性能大大提高。
2.5 陶瓷[6]陶瓷刀使用精密陶瓷高压研制而成,故称陶瓷刀。
陶瓷刀具的优越性体现在:1)可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料;2)不仅能对高硬度材料进行粗、精加工,也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯粗车等冲击力很大的加工;3)耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍,减少了加工中的换刀次数,保证被加工工件的小锥度和高精度;4)高速切削或实现“以车、铣代磨”,切削效率比传统刀具高。
根据金属陶瓷中主要非金属相的种类,金属陶瓷刀具材料可分为如下几种:2.5.1 氧化物基金属陶瓷Al2O3基金属陶瓷材料可用作高速切削刀具材料,并且在高温条件下可以应用。
如Al2O3-金属陶瓷刀具、Al2O3-金属-碳化物(氮化物)陶瓷刀具、Al2O3-金属-碳氮化物陶瓷刀具。
2.5.2 碳化物基金属陶瓷WC 基金属陶瓷是迄今能保证材料高力学性能的最好的结构组合和原子间相互作用的典型示例,其硬度和抗弯强度分别达到了89HRA 和1500MPa。
在碳化物基金属陶瓷中,除WC 外,TiC 基金属陶瓷的研究也相当成熟。
TiC 陶瓷的熔点(3430℃)高于WC(2870℃),耐磨性好,密度只有WC 的1/3,线胀系数和抗氧化性比WC 好,而且都能被Co 润湿,因此可用来替代目前广泛使用的WC- Co 基金属陶瓷而大大降低成本。
2.5.3 碳氮化物基金属陶瓷Ti(C,N)基金属陶瓷是在WC 基金属陶瓷和TiC基金属陶瓷基础上发展起来的一种具有高强度、高硬度以及优良的高温、耐磨性能的新型金属陶瓷。