金属切削原理课件 第2章 刀具材料
68页1、金属切削原理,主讲:梁炜 机电工程学院材料成形教研室 2014,回顾,实现切削加工的条件 1、刀具与工件之间的相对运动; 2、刀具具有一定的空间几何形状; 3、满足切削需要的刀具材料性能。,第二章 刀具材料,1.1 刀具材料应具备的性能,刀具的工作条件,高压 高温 强烈摩擦 振动 冲击 热冲击,一、刀具材料应具备的性能,1、高硬度和耐磨性 2、足够的强度和韧性 3、高耐热性 4、良好的热物理性能和耐热冲击性能 5、良好的工艺性 6、经济性,二、刀具材料的分类,工具钢 碳素工具钢合金工具钢高速钢 硬质合金 陶瓷 超硬材料 人造金刚石立方氮化硼,1.2 工具钢,一、碳素工具钢,含碳量0.651.35的优质高碳钢 T7A T8MnA T10A T12A 含碳量的千分数; “A”含硫、磷较少,优质; “Mn”含锰较高; 退火状态供应市场,一、碳素工具钢特点,价格低 工艺性好,可热处理 耐磨性好,淬火硬度可达HRC5864 耐热性差,250300硬度下降(马氏体分解) 碳化物分布不均匀,淬火变形大,淬透性差v 510m/min 锉刀、丝锥、锯条、板牙等低速手动工具 T7、T8钢用于承受冲击负荷的
2、工具,如冲头。 T9T11钢用于要求中等韧性的工具,如手工锯条。 T12、T13耐磨性最高,但韧性最低,用于不受冲击负荷的量具、锉刀、刮刀等。,一、碳素工具钢性能和用途,二、合金工具钢,碳素工具钢中加入合金元素(Si、Mn、Ni、Cr、W、Mo、V)总量不超过35 9SiCr CrWMn CrMn CrW5 9Mn2V 分为: 量具钢 刃具钢 模具钢刃具用钢含碳量0.75%1.50%,,二、合金工具钢刃具钢特点,淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高 淬火硬度在6065HRC,耐磨性好 耐热性 325400 淬透性比碳素工具钢好,热处理产生的变形小常用的有铬钢、硅铬钢和铬钨锰钢等v 1015m/min 丝锥、板牙、铰刀、搓丝板等低速工具,二、合金工具钢性能和用途,三、高速钢(白钢、锋钢、风钢),含有较多合金元素(W、Cr、Mo、V等)的高合金工具钢 W18Cr4V(W18)、W6Mo5Cr4V2(M2) 含碳量在0.7%1.65% 合金元素总量1025%用于制造各车刀、钻头、滚刀、机用锯条及要求高的模具,三、高速钢特点,HRC6367 500650 强度高 工艺性好 v 2550
3、m/min,三、高速钢成分分类,钨系HSS(含钨 918%);钨钼系HSS(含钨512%,含钼26%);高钼系HSS(含钨02%,含钼510%);钒HSS 一般含钒量HSS(含钒 12%)高含钒量HSS(含钒2.55%)钴HSS(含钴 510%)。,三、高速钢性能分类,通用型HSS W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 高性能HSS(提高耐热、耐磨) 高耐热性HSS 高碳HSS 9W6Mo5Cr4V2高钒HSS W6Mo5Cr4V3钴HSS W2Mo9Cr4VCo8超硬HSS 铝HSS W6Mo5Cr4V2Al 经济型HSS(低合金高速钢)钨当量5%12%粉末冶金HSS(可加大含碳量、细小均匀结晶组织、磨加工性好、物理力学性能高度各向同性、减小淬火变形、碳化物不易剥落),18701898 英国Mushet自硬钢(C2,W7,Mn2.5),切削中碳钢速度达到8m/min 18981900 美国F.W.Taylor和英国M.White发明接近钢熔点的高温淬火和高温回火,并以Cr-W钢(C1.85,W8,Cr3.8)取代Mushet的Mn-W自硬钢,从而创立了高速钢。切削中碳钢的切削速度达2
4、0 m/min。 1900年Cr-W钢在巴黎国际博览会上表演高速切削成功 1903 出现现代高速钢的原始成分():C0.7、W14、Cr4 1904 美国John Mathew向高速钢中加入0.3V 1906 试用电炉冶炼高速钢 1910 确立T1(W18Cr4V)钢,切削中碳钢速度达30 m/min 1912 德国Becker向钢中加入35Co,提高了钢的热硬度 1918 3t电弧炉试炼高速钢成功,替代了坩埚炉,得以生产较大尺寸的钢锭和钢材 1923 加入钴量达1215,切削速度达40 m/min以上 1932 美国J.V.Emmons发明以Mo代替W的高钼钢M1 1937 美国W.Breelor发明W-Mo系钢M2 1939 美国J.Gill发明高碳高钒钢,称Super HSS,含钒35,淬回火硬度达HRC6768,耐磨性好,但可磨削性差 1953 出现加硫(0.050.2)易切削高速钢 19581963 平衡碳原理提出与应用,美国发明M40系列钢,硬度达到HRC70的超硬钢,最早为M41和M42 1965 美国Crucible Steels公司发明粉末冶金法生产高速钢 1970
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