刀具材料具备的性能及高速钢

刀具材料具备的性能及高速钢

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课题名称：

刀具材料具备的性能及高速钢

授课方式：

讲授课型: 理论

所需学时：

２学时教具: 无

教学目的：1让学生认识刀具才材料应具备的重要性能；

2.让学生掌握不同种类高速钢材料的性能;

教学重点

与难点: 重点：掌握刀具才材料应具备的重要性能；

难点：学会分析并掌握不同种类高速钢材料的性能;

教学过程及内容: 考勤(５分钟）;

导入新课(15分钟）

1、横向进给对刀具标注角度的影响；（复习)

横向进给量f越大或工件直径d越小,前角增大,后角减小

甚至为负值，因此对于横向切削不宜ｆ过大;

2、复习各切削层参数及对参数的影响因素；(复习)

（1)切削厚度（a c=ｆ sink r,进给量和主偏角)

（２)切削宽度（a w＝ａp/sinkｒ，背吃刀量和主偏角)

（3)切削面积(A c=ａcａw＝ｆ a p,进给量和背吃刀量,与主偏角无关)

3、影响刀具切削性能好坏的因素;（新课)

讲授新课

一、刀具材料具备的性能

（一）高的硬度和耐磨性

1、硬度(抵抗变形的能力），硬度必须高于材料的硬度,要

去刀刃硬度一般在60HＲC（ＨRC表示洛氏硬度值，单位为MPa或

ＧPa)以上；

2、耐磨性（抵抗磨损的能力) 在不考虑摩擦区温度及化

学磨损等因素影响的情况下，主要受硬度、断裂韧度、弹性模量的

影响；

（二）足够的强度和韧性

3、强度（抵抗破坏的能力)

4、韧性(抵抗折断的能力)

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，要求刀具材料就必须具备足够的强度和韧性，不同

刀具材料的强度和韧性见表。

（三）高的耐热性

提问

提问

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、强度、韧性的性能。刀具材料的高温硬度越高，刀具的切削性能越好,允许的切削速度也越高。

（四）良好的热物理性和耐热冲击性能

（良好的热物理性)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。

(耐热冲击性能)刀具在连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。可用耐热冲击系数R表示，导热系数越大,热量越容易散走；热膨胀系数越小，热变形越小;弹性模量越小,热变形产生的交变应力幅度越小。他们均有利于提高耐热冲击性能。

（五）良好的工艺性

如锻造性能、热处理性能、高温塑性变形的性能、磨削加工性能等等。

(六）经济性

二、高速钢

是一种加入较多钨W、钼Mo、铬Ｃr、钒V等合金元素的高合金工具钢。

（一）高速钢的性能

1、有较高的热稳定性;

2、有较高的强度韧性;

3、制造工艺简单;

4、切削性能较稳定;

（二）高速钢的用途分类(通用型高速钢和高性能高速钢）

1、通用型高速钢：含碳量为０.7％－0.９％，按耐热性又称为中等热稳定性高速钢。由于其具有良好的热稳定性及切削性能，因此广泛用于制造各种复杂刀具,成为切削硬度在２5０

-280HBＳ以下的大部分结构钢和铸铁的基本品种,应用最为广泛,

占高速钢总产量的75%－８０%。切削速度不太高，切削普通钢材时不高于40－60m/ｍｉn。

（１)按含钨量不同,分为：钨钢和钨钼钢

钨钢：牌号为W18Cｒ4V（简称W18),含Ｗ18%,Cr４％,V1%，在600℃时高温硬度为4８．5ＨRC,可用于制造各种复杂刀具。

优点：热热倾向小，耐磨性好，塑性变形抗性较大。

缺点：强度和韧性不够，不易做大截面刀具,热塑性差。由于这些缺点，且市场钨价较贵，因此很多国家基本上

不用这个牌号了。

ﻩ(2)钨钼钢：牌号W６Mo５Cｒ4V2（简称M２),钨≥6%，钼≤5％且W+1.４-１.5Mo＝12%-13％时,钼对钢的强度和韧性有好的影响。

优点：良好的力学性能,热塑性好,耐磨性好，在低速时与Ｗ１8热稳定性一样。

缺点:在较高速切削时切削性能略低于W18,热处理时脱碳倾向大(疲劳强度降低）,易氧化，淬火温度范围较窄。

２、高性能高速钢:在通用型高速钢中再加一些含碳量、

含钒量及钴、铝等合金元素的新钢种。按耐热性又称高热稳定性高速钢。

优点:加热到6３0-650℃仍可保持６0HRＣ的硬度，有更好的切削性能,耐用度为通用型的1.5－3倍。

缺点:用中等速度加工软材料时，优越性不显著。这类钢只有在各自的规定切削条件下使用才可达到良好的切削性能，例如高碳高速钢的强度和韧性较通用高速钢低，高钒高速钢的耐磨性差,含钴高速钢的成本高。

超硬高速钢：硬度能达到６７-70ＨRC的高速钢,含碳量比相似的通用高速钢高０2０％-0.25%。

可按成分分为：含钴的超硬度高速钢和不含钴的超硬度高速钢。

含钴的超硬度高速钢（Ｍ4２）优点:允许较高的切削速度，磨加工性好，耐用度高,加工材料的硬度越高,效果越明显;缺点:含钴量高，成本高。

不含钴的超硬度高速钢（501)是一种含铝的超硬高速钢，优点：有良好的切削性能，与上者相比成本低,故被广泛使用；缺点:磨加工性较差,热处理温度难控制。

(三)高速钢的工艺方法分类（熔炼高速钢和粉末冶金高速钢）

1、粉末冶金高速钢(粉冶钢)是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水,直接得到细小的高速钢粉末，再将粉末在高温高压下压制成致密钢坯,最后将钢坯锻轧成钢材或刀具形状的一种高速钢。

优点：(1）可得到细小均匀的结晶组织,因此有良好的力学性能。碳化物分布更均匀，致使强度和韧性增强，变形抗力变大。

（2)磨加工性提高，磨削效率提高,磨削表面粗糙度显著减小。

（3)淬火变形减小

(４）耐磨性提高２0%-30%。

(5）热成形时合格较高。

应用：适于制造切削难加工材料的刀具及大尺寸刀具(如：滚刀、插齿刀等）,也适于制造精密刀具和磨加工量大的复杂刀具,对于高压动载荷下使用的刀具(连续切削刀具)也适用。

课堂小结

一、刀具材料具备的性能

１、高的硬度和耐磨性

2、足够的强度和韧性

3、高的耐热性

4、良好的热物理性和耐热冲击性能

5、良好的工艺性

6、经济性

二、高速钢

1、高速钢的性能