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2012春季学期热处理原理与工艺课程报告院（系）材料科学与工程专 业 材料科学与工程组员： 1091900103戎旭东 1091900104 刘海亭1091900118 井楠 1091900210 黄译禾2012年6月18日车刀热处理车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。在切削过程中，刀具的切削部分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度。因此，刀具材料必须具备高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性，还需具有高的耐热性（红硬性），即在高温下仍能保持足够硬度的性能。一、车刀的服役条件、失效形式及基本性能要求1、服役条件 刀具在切削过程中，刀刃与工件表面金属相互作用，使切削产生变形与断裂，并从工件整体剥离下来。故刀刃本身承受弯曲、扭转、剪切应力和冲击、振动等负载荷作用。由于切削层金属的变形及刀具与工件、切削的摩擦产生大量的摩擦热，均使刀具温度升高。切屑速度越快，则刀具的温度越高，有时刀刃温度可达600℃左右。刀刃温度升高（ΔT）与切削速度（υ），走刀量（S）和切削进刀深度（t）之间有如下经验关系:ΔT=C·υa·Sb·tc式中a、b、c、C均为随刀具与工件材料而异的常数。其中对刀刃温度的影响以切削速度（υ）的影响最大。2、失效形式刀刃的失效形式有很多种，有的刀具刀刃处受压弯曲，有的刀具受强烈振动，冲击时崩落一块（即崩刀）。有的小型刀具整体折断等等。但这些情况毕竟比较少见，刀具较普遍的失效形式是磨损3、基本性能要求高硬度，高耐磨性是刀具最重要的使用性能之一，若没有足够的高的硬度是不能进行切削加工的。否则，在应力作用下，工具的形状和尺寸都要发生变化而失效。高耐磨性则是保证和提高工具寿命的必要性，除了以上要求红硬性及一定的强度和韧性。在化学成分上，为了使工具钢尤其是刀具钢具有较高的硬度，通常都使其含有较高的的碳（W（C）=0.65%~1.55%），以保证淬火后获得高碳马氏体，从而得到高的硬度和切断抗力，这对减少防止工具损坏是有利的。大量的含碳质量分数又可提高耐磨性，加入Mn、Si增加淬透性和回火稳定性，加入W、Mo、V、Co等合金元素以提高钢的红硬性。刀具钢的理想淬火组织应该是细小的高碳马氏体和均匀细小的碳化物，刀具钢在热处理前都应进行球化退火，以使碳化物呈细小的颗粒状且分布均匀。工具钢因C的质量分数较高，因此，在热处理淬火加热时应在盐浴炉或保护气氛条件下进行加热，否则易产生氧化脱碳现象。刀具钢应具有如下使用性能：（1）为了保证刀具的使用寿命，应要求有足够的耐磨性。高的耐磨性不仅决定于高硬度，同时也取决于钢的组织。在马氏体基体上分布着弥散的碳化物，尤其是各种合金碳化物能有效地提高刀具钢的耐磨能力。（2）为了保证刀刃能进入工件并防止卷刀，必须使刀具具有高于被切削材料的硬度（一般应在60HRC以上，加工软材料时可取45~55HRC），故刀具钢应是以高碳马氏体为基体组织。（3）由于在各种形式的切削过程中，刀具承受冲击，振动等作用，应当要求刀具有足够的塑性和韧性，以防使用中崩刀或折断。（4）为了使刀具能承受切削热的作用，防止在使用过程中因温度升高而导致硬度下降，应要求刀具具有高的红硬性。钢的红硬性是指钢在受热条件下，仍能保持足够的硬度和切削能力，这种性能成为钢的红硬性。红硬性可以用高温回火后在室温条件下测得的硬度直来表示。所以红硬性是钢抵抗多次高温回火软化的能力，实质上这是一个回火抗力的问题二、车刀材料的选用1、碳素刀具钢含碳量：W（C）=0.65%~1.35% 工作温度：低于200℃性能：高硬度，成本低。缺点：淬透性低，红硬性差，耐磨性不足。热处理工艺：球化退火+淬火（水油双淬火）+低温回火（160℃~200℃）（1）亚共析钢：完全淬火+低温回火 组织：细针状马氏体（2）过共析钢：不完全淬火+低温回火 组织：隐晶马氏体+未溶碳化物常用牌号：T7，T8，T10，T11等。2、 合金刀具钢含碳量：W（C）=0.75%~1.5% 合金元素总量5%性能：Cr，Mn，Si提高淬透性，强化M基体，提高回火稳定性。 Cr，Mn，W和V细化晶粒。 Cr，Mn形成合金渗碳体，提高耐磨性。 Si，Cr降低钢的脱碳和石墨化倾向。缺点：低合金范围，满足不了生产需求。热处理工艺：球化退火+预热（600℃~650℃）+淬火+低温回火常用牌号：CrWMn，CrW5，9SiCr，GCr15，Cr12MoV等。3、 高速钢含碳量：W（C）=0.7%~1.65% W2%（稀土元素）性能：C提高淬透性，提高硬度。Cr，W，Mn，V提高硬度、耐磨性和红硬性。多次高温（500℃~600℃以上）短时使用下，HRC60左右