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常用刀具材料

日期：2010年06月07　來源：沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)　關(guān)鍵字：普通機(jī)床
常用刀具材料
  在金屬切削領(lǐng)域中，金屬切削機(jī)床的發(fā)展和刀具材料的開發(fā)是相輔相成的關(guān)系。刀具材料的發(fā)展在一定程度上推動(dòng)著金屬切削加工技術(shù)的進(jìn)步。刀具材料從碳素工具鋼到今天的硬質(zhì)合金和超硬材料(陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剮石等)，都是隨著普通機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的提高、功率的增大、主軸精度的提高、機(jī)床剛性的增加而逐步發(fā)展的。同時(shí)．由于新的工程材料不斷出現(xiàn)，也對(duì)切削刀具材料的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。
  目前，金屬切削工藝中應(yīng)用的刀具材料主要是高速鋼刀具、硬質(zhì)臺(tái)金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金剛石刀具。在數(shù)控機(jī)床上普遍應(yīng)用的是高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具和涂層硬質(zhì)合金刀具。
  (1)高速鋼。高速鋼是一種古有w(鎢)、Mo(鉬)、cr(鉻)、v(釩)等合金元素較多的合金工具鋼，是綜合性能比較好的一種刀具材料，熱處理后硬度HRC可達(dá)62—66，抗彎強(qiáng)度約3 3GPa，耐熱性為600℃左右，可以承受較大的切削力和沖擊力。并且．高速鋼還具有熱處理變形小、能鍛造、易磨出較鋒利的刃口等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于制造各種小型及形狀復(fù)雜的刀具，如成形車刀、各種鉆頭、銑刀、拉刀、齒輪刀具和螺紋刀具等。高速鋼已從單純的w系列發(fā)展到wMo系、WMoAI系、wMoGt)系，其中。wMoAl系是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的品種。同時(shí)，由于高速鋼刀具熱處理技術(shù)的進(jìn)步以及成形金切工藝的發(fā)展．高速鋼刀具的紅硬性、耐磨性和表面涂層質(zhì)量都得到了很大提高和改善。因此，高速鋼仍是數(shù)控機(jī)床選用的刀具材料之一。
  高速鋼品種繁多，按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼；按化學(xué)成分可分為鎢系、鎢鉬系和鉬系高速鋼；按制造工藝不同，又可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼等。
  ①普通機(jī)床高速鋼。這類高速鋼應(yīng)用最為廣泛，約占高速鋼總量的70％。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為o 7％～0 9％，按鎢、鉬質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，分為鎢系、鎢鉬系等。
 a w18(．14V高速鋼(簡(jiǎn)稱w18，又稱18—4一1)屬于鎢系高速鋼，具有較好的綜合性能，刃磨工藝性好，熱處理控制比較容易。缺點(diǎn)是碳化物分布不均勻，熱塑性較差，不宜制作大截面的刀具。因鎢價(jià)高，國(guó)內(nèi)使用逐漸減少，國(guó)外也已很少采用。
    b W6M05cr4V2高速鋼(簡(jiǎn)稱M2，又稱6—5—4—2)屬于鎢鉬系高速鋼，這是國(guó)內(nèi)外普遍應(yīng)用的鋼種。由于用1％的鉬可以代替2％的鎢，鉬的加入還可以使鋼中的合金元素減少，從而降低了碳化物的數(shù)量及其分布的不均勻性，有利于提高熱塑性、抗彎強(qiáng)度與韌度。W6M05cr4V2的高溫塑性及韌性勝過W18Cr4V，可用于制造熱軋刀具，如扭槽麻花鉆等。其主要缺點(diǎn)是淬火溫度范圍窄，脫碳和過熱敏感性大。
    c W9M03c14V高速鋼是根據(jù)我國(guó)資源研制的鋼種，屬于含鎢量較多、含鉬量較少的鎢鉬系高速鋼。W9M08c14V的抗彎強(qiáng)度和韌性均高于W6M05 cr4V2，具有較好的硬度和熱塑性。W9M03cr4V含釩量少，磨削加工性能也比W6M05cr4V2好，可用于制造各種刀具(鋸條、鉆頭、拉刀、銑刀、齒輪刀具等)。加工各種鋼材時(shí)，刀具壽命比w18Cr4V和W6MoSc：r4V2都有一定的提高。
  ②高性能高速鋼是在普通高速鋼的基礎(chǔ)上，用調(diào)整其基本化學(xué)成分和添加一些其他合
金元素(如V、co、A1、si、Nb等)的辦法，著重提高其耐熱性和耐磨性而衍生出來的
鋼種，主要用來加工不銹鋼、耐熱鋼、高溫合金鋼和超高強(qiáng)度鋼等難加工材料。常見的鋼號(hào)有低鈷型高速鋼w12M03cr4V3coSSi、含鋁超硬高速鋼W6M05c]r4V2Al、
WIOM04c14V3AI等。其硬度HR(：達(dá)67～69，可制造用于出口的鉆頭、鉸刀、銑刀等。
  ③粉末冶金高速鋼避免了因熔煉高速鋼產(chǎn)生的碳化物偏析，其強(qiáng)度和韌性都比熔煉鋼有很大提高，可用于制作加工超高強(qiáng)度鋼、不銹鋼、鈦合金等難加工材料的刀具，也用于制造大型拉刀和齒輪刀具等，特別是制造切削時(shí)受沖擊載荷的刀具效果更好。
  (2)硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金是用高硬度、難熔的金屬化合物(wc、Tic、Tac、Nh等)微米數(shù)量級(jí)的粉末與co、Mo、Ni等金屬黏接劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。常用的黏接劑是co，碳化鈦基硬質(zhì)合金的黏接劑則是Mo、Ni。硬質(zhì)合金高溫碳化物的含量超過高速鋼，具有硬度高(大于HRA89)、熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好和熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，切削效率是高速鋼刀具的5～lo倍。但硬質(zhì)合金韌性差、脆性大，承受沖擊和振動(dòng)的能力低。硬質(zhì)合金現(xiàn)在仍是主要的刀具材料。
  ①鎢鈷類硬質(zhì)合金代號(hào)為YG，常用的牌號(hào)有YG3、YG3x、YC6、YG6X、1l'G8、YC,8(：等。數(shù)字代表co的百分含量，x代表細(xì)顆粒，c代表粗顆粒。此類硬質(zhì)合金強(qiáng)度好，硬度和耐磨性較差，主要用于加工鑄鐵及有色金屬。co含量越高，韌性越好，適合粗加工，而含co量少者用于精加工。
  ②鎢鈦鈷類硬質(zhì)臺(tái)金代號(hào)為YT，常用的牌號(hào)有Ⅵ5、YTl4、YTl5、1T30等。數(shù)字代表Tic(碳化鈦)的含量。此類硬質(zhì)合金硬度、耐磨性、耐熱性都明顯提高，但其韌性、抗沖擊振動(dòng)性能差，主要用于加工鋼料。若含TiC量多，含co量少，耐磨性好，適合精加工。若含T•c量少，含co量多，承受沖擊性能好，適合粗加工。
  ③通用硬質(zhì)合金代號(hào)為YW，是在上述兩類硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上，添加某些碳化物使其性能提高。如在鎢鈷類硬質(zhì)合金(YG)中添加1托(碳化鉭)或Nb(：(碳化鈮)，可細(xì)化晶粒，提高其硬度和耐磨性，而韌性不變，還可以提高合金的高溫硬度、高溫強(qiáng)度和抗氧化能力．如YG6A、Y(；SN、YG8P3等。在鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金(YT)中添加某些合金，可提高抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性、耐熱性、耐磨性、高溫強(qiáng)度和抗氧化能力等．既可用于加工鋼料，又可用于加工鑄鐵和有色金屬，被稱為通用合金。
  ④碳化鈦基硬質(zhì)臺(tái)金代號(hào)為YN，叉稱金屬陶瓷，主要特點(diǎn)是硬度HRA高達(dá)90一95，有較好的耐磨性，抗月牙洼磨損的能力強(qiáng)，有較好的耐熱性與抗氧化能力，適合高速精加工合金鋼、淬火鋼等，缺點(diǎn)是抗塑變性能差，抗崩刃性能差。
  (3)陶瓷。近幾年來，陶瓷刀具無(wú)論在品種和使用領(lǐng)域方面都有較大的發(fā)展。一方面由于高硬度難加工材料的不斷增多，迫切需要解決刀具壽命問題；另一方面也是由于鎢資源的日漸缺乏，鎢礦的品位越來越低，而硬質(zhì)合金刀具材料中要大量使用鎢，這在一定程度上也促進(jìn)了陶瓷刀具的發(fā)展。
  陶瓷刀具是以Al：O。(氧化鋁)或以si，N。(氮化硅)為基體再添加少量的金屬，在高溫下燒結(jié)而成的一種刀具材料，其硬度HRA可達(dá)91～95，耐磨性比硬質(zhì)合金高十幾倍．適用于加工冷硬鑄鐵和淬火鋼。陶瓷刀具具有良好的抗黏性能，它與多種金屬的親和力小，化學(xué)穩(wěn)定性好，即使在熔化時(shí)與鋼也不起化合作用。

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