金属切削原理与刀具 第5版 教学课件 作者 陆剑中 第二章刀具材料.pptVIP

五、涂层硬质合金 采用化学气相沉积(CVD)工艺和真空溅射等方法，在硬质合金表面涂覆一层或多层(5～13μm)难熔金属碳化物。 TiC涂层 具有很高的硬度与耐磨性，抗氧化性也好，切削时能产生氧化钛薄膜，降低摩擦系数，减少刀具磨损 ，切削速度可提高40％左右 ，适合于精车 。 抗弯强度低，涂层易崩裂 。 TiN涂层 TiC-TiN 复合涂层 切削温度低，抗月牙洼及后刀面磨损能力比TiC 涂层刀片强 ，抗热振性能也较好，适合切削钢 与易粘刀的材料 。 与基体结合强度不及TiC涂层，而且涂层厚时易剥落 TiC-A12O3 复合涂层 Al2O3使表面层具有 良好的化学稳定性 与抗氧化性能。 第四节 陶 瓷 一、陶瓷刀具的特点（硬、脆、价格低） 陶瓷刀具是以氧化铝(Al2O3)或以氮化硅(Si3N4)为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。 1)有高硬度与高耐磨性，常温硬度达91～95HRA，超过硬质合金。 2)有高的耐热性，1200°C下硬度为80HRA，强度韧性降低较少。 3)有高的化学稳定性。 4)有较低的摩擦系数，切屑不易粘刀，不易产生积屑瘤。 5)强度与韧性低。强度只有硬质合金的1／2。 6)热导率低，仅为硬质合金的1／2—1／5，热胀系数比硬质合金高10％一30％，这就使陶瓷刀抗热冲击性能较差。 二、陶瓷刀具的种类与应用特点 氧化铝-- 碳化物系 陶瓷 这类陶瓷是将一定量的碳化物(一般多用TiC)添加 到Al2O3中，并采用热压工艺制成，称混合陶瓷或 组合陶瓷。 TiC的质量分数达30％左右时即可有效地改善刀 具的性能。 混合陶瓷适合在中等切削速度下切削难加工材料 氮化硅 基陶瓷 氮化硅基陶瓷是将硅粉经氮化、球磨后添加助烧剂 置于模腔内热压烧结而成。 性能特点是： 1)硬度高，达到1800～1900HV，耐磨性好。 2)耐热性、抗氧化性好，达1200～1300°C。 3)氮化硅与碳和金属元素化学反应较小， 摩擦系数也较低。 最大特点：能进行高速切削，速度可达 500～600m/min，而且只要机床条件许可， 还可进一步提高速度 氮化硅陶瓷适宜于精车、半精车，精铣或半精铣 第五节 超硬刀具材料 一、金刚石(最硬、耐磨性好，耐热性较差 800℃) 1．天然单晶金刚石刀具 主要用于非铁材料及非金属的精密加工。不可自由刃磨 2．人造聚晶金刚石 人造金刚石是通过合金触媒的作用，在高温高压下由石墨转化而成。 人造聚晶金刚石是将人造金刚石微晶在高温高压下再烧结而成，可制成所需形状尺寸，镶嵌在刀杆上使用。可自由刃磨 3．金刚石烧结体 是在硬质合金基体上烧结一层约0.5mm厚的聚晶金刚石。金刚石烧结体强度较好，允许切削断面较大，也能间断切削，可多次重磨使用。 金刚石 刀具的主 要优点 1)有极高的硬度与耐磨性。 2)有很好的导热性，较低的热膨胀系数。 3)刃面粗糙度较小，刃口非常锋利 缺点 1)耐热度低只有700～800°C 2)易与铁亲和，故不宜加工 钢铁材料。 二、立方氮化硼(CBN) （热稳定性和化学惰性大大优于金刚石） 是由六方氮化硼(白石墨)在高温 高压下转化而成的。 优 点 1)有很高的硬度与耐磨性，达到3500～4500HV， 仅次于金刚石。 2)有很高的热稳定性，1300°C时不发生氧化， 与大多数金属、铁系材料都不起化学作用。 3)有较好的导热性，与钢铁的摩擦系数较小。 4)抗弯强度与断裂韧性介于陶瓷与硬质合金之间。 能对淬硬钢、冷硬铸铁进行粗加工与半精加工。同时 还能高速切削高温合金、热喷涂材料等难加工材料。 第二章 刀 具 材 料 主要内容 一、概述 二、高速钢 三、硬质合金 四、陶瓷 五、超硬刀具材料 第二章 刀具材料 第一节 概 述 一、刀具材料应具有的性能 1．高的硬度 常温硬度62HRC以上，并要求保持较好的高 耐热性。 2.足够的强度和韧性 为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应 具有足够的强度和韧性。 3．高的耐磨性 耐磨性表示抵抗磨损的能力，它是刀具材料 机械性能、组织结构和化学性能的综合反映。 4．好的导热性 5．良好的工艺性和经济性 锻造性能、磨削性能、热处理性能等 二、刀具材料类型 1、工具钢 包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢 2、硬质合金 3、陶瓷 4、超硬刀具材料 三、刀体材料 刀体一般均用普通碳钢或合金钢制作 尺寸较小的刀具或切削负荷较大的刀具宜选用合金工具钢或整体高速钢制作 机夹、可转位硬质合金刀具，镶