金属切削原理及刀具第1章课件.ppt

第第1 1章章 刀具材料刀具材料1.1 1.1 刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能11.2 1.2 碳素工具钢及合金工具钢碳素工具钢及合金工具钢21.3 1.3 高速钢高速钢31.4 1.4 硬质合金硬质合金41.5 1.5 其他刀具材料其他刀具材料51.1 1.1 刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能选择刀具材料时，很选择刀具材料时，很难找到各方面的性能难找到各方面的性能都是最佳的刀具材料，都是最佳的刀具材料，因为其性能之间是相因为其性能之间是相互制约的，所以只能互制约的，所以只能根据工艺需要保证主根据工艺需要保证主要需求的性能要需求的性能高硬度和高耐磨性高硬度和高耐磨性足够的强度与冲击韧性足够的强度与冲击韧性高耐热性高耐热性好的导热性和小的膨胀系数好的导热性和小的膨胀系数良好的工艺性和经济性良好的工艺性和经济性1.2 1.2 碳素工具钢及合金工具钢碳素工具钢及合金工具钢按照按照GB/T 13304.1GB/T 13304.120082008碳素碳素工具钢属于特殊质量非合金钢工具钢属于特殊质量非合金钢碳素工具钢只适于制造手工用碳素工具钢只适于制造手工用和切削速度很低的刀具，如锉和切削速度很低的刀具，如锉刀、手用锯条、丝锥和板牙等。

刀、手用锯条、丝锥和板牙等用做切削刀具的碳素工具钢常用做切削刀具的碳素工具钢常用牌号有：用牌号有：T8AT8A、T10AT10A和和 T12AT12A1.1.碳素工具钢碳素工具钢合金工具钢是在碳素工具钢中合金工具钢是在碳素工具钢中加入加入SiSi、MnMn、NiNi、CrCr、W W、MoMo、V V等合金元素的钢等合金元素的钢加入加入CrCr和和MnMn可以提高合金工具可以提高合金工具钢的淬透性和回火稳定性，细钢的淬透性和回火稳定性，细化晶粒，减小变形化晶粒，减小变形合金工具钢的热硬性可达合金工具钢的热硬性可达325325400 400，允许切削速度可达，允许切削速度可达101015 m/min15 m/min合金工具钢的合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和冲淬硬性、淬透性、耐磨性和冲击韧性均比碳素工具钢高击韧性均比碳素工具钢高2.2.合金工具钢合金工具钢1.3 1.3 高速钢高速钢高速钢是一种加入了较多的高速钢是一种加入了较多的W W、CrCr、V V、MnMn等合金元素的高合金工具钢等合金元素的高合金工具钢1.3.1 1.3.1 通用型高速钢通用型高速钢1.1.钨系高速钢钨系高速钢钨系高速钢最常用的为钨系高速钢最常用的为W18Cr4VW18Cr4V，它具有较好的，它具有较好的综合性能和可磨削性。

由综合性能和可磨削性由于我国钨资源丰富的缘故，于我国钨资源丰富的缘故，钨系高速钢在我国应用较钨系高速钢在我国应用较普遍，但又因钨价普遍，但又因钨价高，所以其在国内和国外高，所以其在国内和国外的使用逐渐减少的使用逐渐减少通用型高速钢通用型高速钢2.2.钨钼系高速钢钨钼系高速钢 钨钼系高速钢就是将钨钨钼系高速钢就是将钨钢中的一部分钨以钼代钢中的一部分钨以钼代替而得到的它替而得到的它较常见的牌号有较常见的牌号有W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2它具有较它具有较好的综合性能，目前已好的综合性能，目前已被各国广为应用被各国广为应用高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过调整化学成高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过调整化学成高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过调整化学成高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过调整化学成高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过调整化学成高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上，通过调整化学成份和添加其他合金元素，使其性能比通用型高速钢进一步提份和添加其他合金元素，使其性能比通用型高速钢进一步提份和添加其他合金元素，使其性能比通用型高速钢进一步提份和添加其他合金元素，使其性能比通用型高速钢进一步提份和添加其他合金元素，使其性能比通用型高速钢进一步提份和添加其他合金元素，使其性能比通用型高速钢进一步提高的一种新型高速钢。

高的一种新型高速钢高的一种新型高速钢高的一种新型高速钢高的一种新型高速钢高的一种新型高速钢高性能高性能高性能高性能高速钢高速钢高速钢高速钢高碳高速高碳高速高碳高速高碳高速钢钢钢钢高钒高速高钒高速高钒高速高钒高速钢钢钢钢钴高速钢钴高速钢钴高速钢钴高速钢铝高速钢铝高速钢铝高速钢铝高速钢1.3.2 1.3.2 高性能高速钢高性能高速钢高碳高速钢高碳高速钢高碳高速钢的高碳高速钢的含碳量为含碳量为0.9%0.9%1.05%1.05%其典型牌号为型牌号为95W18Cr4V95W18Cr4V高钒高速钢高钒高速钢高钒高速钢的高钒高速钢的钒含量为钒含量为3%3%5%5%，由于它同，由于它同时加大了含碳时加大了含碳量，因而形成量，因而形成VCVC与与V4C3V4C3其典型牌号为典型牌号为W6Mo5Cr4V3W6Mo5Cr4V3钴高速钢钴高速钢在通用型高速钢在通用型高速钢中加入钴，可以中加入钴，可以促进回火时从马促进回火时从马氏体中析出钨、氏体中析出钨、钼、碳化钨，以钼、碳化钨，以提高弥散硬化效提高弥散硬化效果，从而提高热果，从而提高热稳定性，常温、稳定性，常温、高温硬度以及耐高温硬度以及耐磨性钴高速钢磨性。

钴高速钢的典型牌号为的典型牌号为W2Mo9CrVCo8W2Mo9CrVCo8铝高速钢铝高速钢铝高速钢是在通铝高速钢是在通用型高速钢中加用型高速钢中加入少量的铝可入少量的铝可提高钢的耐热性、提高钢的耐热性、耐磨性、强度及耐磨性、强度及韧性铝高速钢韧性铝高速钢是我国是我国独创独创的新的新型高速钢型高速钢粉末冶金高速钢制造工艺于粉末冶金高速钢制造工艺于2020世纪世纪6060年代后期在瑞典开发成功年代后期在瑞典开发成功它是通过高压惰性气体或高压水雾化高速钢水而得到细小的高速钢粉它是通过高压惰性气体或高压水雾化高速钢水而得到细小的高速钢粉末，然后压制或热压成形，再经烧结而成的高速钢该工艺可在高速末，然后压制或热压成形，再经烧结而成的高速钢该工艺可在高速钢中加入较多合金元素而不会损害材料的强韧性或易磨性钢中加入较多合金元素而不会损害材料的强韧性或易磨性粉末冶金高速钢与熔炼高速钢相比有很多粉末冶金高速钢与熔炼高速钢相比有很多优点优点1.3.3 1.3.3 粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢 与通用型高速钢相比，粉末冶金高速钢硬度更高（与通用型高速钢相比，粉末冶金高速钢硬度更高（550550600 600 仍可保持高硬度仍可保持高硬度60 HRC60 HRC以上），韧性更好（提高以上），韧性更好（提高30%40%30%40%），更耐磨），更耐磨损，热处理变形小，磨削加工性能好，材质均匀，质量稳定可靠，损，热处理变形小，磨削加工性能好，材质均匀，质量稳定可靠，刀具使用寿命长（耐用度可提高刀具使用寿命长（耐用度可提高2 23 3倍），可以切削各种难加工材倍），可以切削各种难加工材料，适合于制造高切除率加工、断续切削加工的刀具及各种精密刀料，适合于制造高切除率加工、断续切削加工的刀具及各种精密刀具和形状复杂的刀具。

具和形状复杂的刀具粉末冶金高速钢的粉末冶金高速钢的缺点缺点是价格较贵，约为通用型高速钢的是价格较贵，约为通用型高速钢的2 25 5倍（不同牌号有所差异）对于小型复杂刀具而言，由于材料费用倍（不同牌号有所差异）对于小型复杂刀具而言，由于材料费用只占刀具总成本的一小部分，因而采用粉末冶金高速钢十分划算只占刀具总成本的一小部分，因而采用粉末冶金高速钢十分划算而对于大尺寸的简单刀具而言，是否选用粉末冶金高速钢则需要仔而对于大尺寸的简单刀具而言，是否选用粉末冶金高速钢则需要仔细斟酌1.4 1.4 硬质合金硬质合金1.4.1 1.4.1 硬质合金性能分析与性能特点硬质合金性能分析与性能特点1.1.硬质合金性能分析硬质合金性能分析具有硬度高、耐磨、强度具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨特别是它的高硬度和耐磨性，即使在性，即使在500 500 下也基下也基本保持不变，在本保持不变，在1 000 1 000 时仍有很高的硬度时仍有很高的硬度硬质合金性能分硬质合金性能分析与性能特点析与性能特点硬质合金性能特点硬质合金性能特点1 1）硬度）硬度2 2）抗弯强度）抗弯强度.4.2.4.2 硬质合金的种类和牌号硬质合金的种类和牌号P类硬质合金类硬质合金 主要用于加工主要用于加工长切屑的黑色金长切屑的黑色金属，用蓝色（包属，用蓝色（包括括P01P01P50)P50)作作为标志。

为标志M类硬质合金类硬质合金主要用于加工黑主要用于加工黑色金属和有色金色金属和有色金属，用黄色作为属，用黄色作为标志，又称为通标志，又称为通用硬质合金用硬质合金K类硬质合金类硬质合金主要用于加工短主要用于加工短切屑的黑色金属、切屑的黑色金属、有色金属和非金有色金属和非金属材料，用红色属材料，用红色（包括（包括K10K10K40K40）作为标志作为标志每一种硬质合金中的各个牌号分别以一个每一种硬质合金中的各个牌号分别以一个01015050之间的数字表示之间的数字表示从最高硬度到最大韧性之间的一系列合金，以供各种被加工材料的不从最高硬度到最大韧性之间的一系列合金，以供各种被加工材料的不同切削工序及加工条件选用根据使用需要，在两个相邻的分类代号同切削工序及加工条件选用根据使用需要，在两个相邻的分类代号之间，可插入一个中间代号，如在之间，可插入一个中间代号，如在P10P10和和P20P20之间插入可之间插入可P15P15，在，在K20K20和和K30K30之间可插入之间可插入K25K25等，但不能多于一个在特殊情况下，等，但不能多于一个在特殊情况下，P01P01分类代号分类代号可再细分，即在其后再加一位数字，并以一小数点隔开，如可再细分，即在其后再加一位数字，并以一小数点隔开，如P01.1P01.1、P01.2P01.2等，以便在这一用途小组作精加工时能进一步区分不同程度的耐等，以便在这一用途小组作精加工时能进一步区分不同程度的耐磨性与韧性。

磨性与韧性1.4.3 1.4.3 其他硬质合金其他硬质合金1 1涂层硬质合金涂层硬质合金 涂层硬质合金涂层硬质合金 是是2020世纪世纪6060年代出现的新年代出现的新型刀具材料采用化型刀具材料采用化学气相沉积工艺，在学气相沉积工艺，在硬质合金表面涂覆一硬质合金表面涂覆一层或多层难熔金属碳层或多层难熔金属碳化物2 2添加稀土元素的硬质添加稀土元素的硬质合金合金这类硬质合金最这类硬质合金最适用于粗交工刀具，适用于粗交工刀具，也可用于半精加工刀也可用于半精加工刀具，已在矿山工具、具，已在矿山工具、顶锤、拉丝模用硬质顶锤、拉丝模用硬质合金中有着广阔的发合金中有着广阔的发展前景3 3梯度硬质合金梯度硬质合金梯度硬质合金主要是梯度硬质合金主要是针对传统硬质合金存针对传统硬质合金存在硬度高而韧性低的在硬度高而韧性低的缺点而研发出来的新缺点而研发出来的新品种1.5 1.5 其他刀具材料其他刀具材料1.5.1 1.5.1 陶瓷刀具材料陶瓷刀具材料氧化铝基陶瓷刀具材料氧化铝基陶瓷刀具材料氧化铝基陶瓷刀具材料氧化铝基陶瓷刀具材料通常是在通常是在Al2O3基体材基体材料中加入料中加入TiC、WC、ZrC、TaC、ZrO2等成等成分，经热压制成复合陶分，经热压制成复合陶瓷刀具材料，其硬度可瓷刀具材料，其硬度可达达9395 HRC，为提，为提高韧性，常添加少量高韧性，常添加少量 Co、Ni等合金元素。

等合金元素氮化硅基陶瓷刀具材料氮化硅基陶瓷刀具材料常用的氮化硅基陶瓷刀常用的氮化硅基陶瓷刀具材料为具材料为Si3N4TiCCo复合复合陶瓷刀具材料其韧性陶瓷刀具材料其韧性高于氧化铝基陶瓷刀具高于氧化铝基陶瓷刀具材料，而硬度与氧化铝材。