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常用刀具材料分类特点及应用
金属切削原理读书报告
常用刀具材料分类
特点及应用
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班级：
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2014年5月7日
摘要
本文在阅读有关论文和专著的基础上对现阶段常用的刀具材料进行了总结和分析，总结出了碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方碳化硼等刀具材料的特点及应用范围，同时针对几种常见的切削工序中刀具材料的应用做了简单的分析。
PAGE1
6
W
1.05~1.25
≤0.40
≤0.40
0.030
0.030
0.10~0.30
0.80~1.20
合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高，按用途大致可分为刃具、模具和量具用钢3类。其中碳含量高的钢多用于制造刃具、量具和冷作模具，这类钢淬火后的硬度在HRC60以上，且具有足够的耐磨性；
为了保证高的硬度，满足形成合金碳化物的需要，钢中碳质量分数一般在0.80%~1.45%。铬是这类钢的主要合金元素，质量分数一般在0.50%~1.70%，有的钢还含有钨，以提高切削金属的性能。这类工具钢因含有合金元素，因此淬透性比碳素工具钢好，热处理产生的变形小，具有高的硬度和耐磨性。常用的钢类有铬钢、硅铬钢和铬钨锰钢等。9SiCr是应用广泛的刃具钢，用于制作要求变形小的各种薄刃低速切削刃具，如板牙、丝锥、铰刀等。
2.3高速钢
高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢。高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。除用熔炼方法生产的高速钢外，20世纪60年代以后又出现了粉末冶金高速钢，它的优点是避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。按照用途不同，高速钢可分为通用型高速钢和高性能高速钢。表3为常用的几种高速钢的力学性能。
表3高速钢的力学性能[2]
钢号
常温硬度
HRC
抗弯强度
GPa
冲击韧度
MJ/m2
高温硬度HRC
500℃
600℃
W18Cr4V
63~66
3~3.4
0.18~0.32
56
48.5
W6Mo5Cr4V2
63~66
3.5~4
0.3~0.4
55~56
47~48
9W18Cr4V
66~68
3~3.4
0.17~0.22
57
51
W6Mo5Cr4V3
65~67
3.2
0.25
—
51.7
W6Mo5Cr4V2Co8
66~68
3.0
0.3
—
54
W2Mo9Cr4VCo8
67~69
2.7~3.8
0.23~0.3
~60
~55
W6Mo5Cr4V2Al
67~69
2.9~3.9
0.23~0.3
60
55
W10Mo4Cr4V3Al
67~69
3.1~3.5
0.2~0.28
59.5
54
高速钢具有较高的热稳定性、高的强度、制造工艺简单，容易磨成锋利切削刃，能锻造、性能较硬质合金和陶瓷稳定，故高速钢在占现用刀具的一半以上。
其中通用型高速钢主要用于制造切削硬度HB≤300的金属材料的切削刀具（如钻头、丝锥、锯条）和精密刀具（如滚刀、插齿刀、拉刀），常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
特殊用途高速钢包括钴高速钢和超硬型高速钢（硬度HRC68～70），主要用于制造切削难加工金属（如高温合金、钛合金和高强钢等）的刀具，常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。
2.4硬质合金
硬质合金是由高硬度、难熔的金属碳化物(WC、TiC等)微米级粉末采用Co、Mo、Ni等作粘结剂烧结而成的粉末冶金制品。其高温碳化物含量超过高速钢,允许的切削温度高达800~1000℃,常温硬度达89~93HRA；在540℃时为82~87HRA,与高速钢常温时硬度(83~86HRA)相同；760℃时硬度达77~85HRA。并具有化学稳定性好、耐热性高等优点。硬质合金刀具切削速度可达100~300m/min。远远超过高速钢,寿命是高速钢的几倍到几十倍。[5]
2.4.1碳化钨基硬质合金
碳化钨(WC)基硬质合金主要成分为WC,主要分为钨钴(WC-Co)类硬质合金(YG类)、钨钛钴(WC-TiC-Co)类硬质合金(YT类)、钨钛钽(铌)钴(WC-C-TaC(NbC)-Co)类硬质合金(YW类)等3类。
YG类(国际上统称为K类),硬质合金制造的刀具具有较好的韧性、耐磨性、导热性等,主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。与YT类合金相比,有较高的抗弯强度和冲击韧性,同时导热性较好。
YT类(国际上统称为P类)，由于加人TiC,使材料的硬度和耐磨性有所提高,但抗弯刚度有所降低。该类硬质合金具有高硬度和高耐热性,抗粘结、抗氧化能力较
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