2012-02-07

常见切削刀具材料

常见切削刀具材料

刀具材料性能的优劣是影响加工表面品质丶切削加工效率丶刀具寿命的基本因素。切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。刀具切削性能的好坏大多取决於构成刀具切削部分的材料丶切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。切削加工生产率和刀具耐用度的高低丶刀具消耗和加工成本的多少丶加工精度和表面品质的优劣等等，在很大程度上都取决於刀具材料的合理选择。

刀具材料应具备的性能:

  1. 较高的硬度和耐磨性;
  2. 足够的强度和韧度;
  3. 较高的耐热性;
  4. 良好的技术性和经济性。

常用的刀具材料:

  • 碳素工具钢:
    含碳量较高的优质钢(含碳量为0.7%～1.2%，如T10A等)，淬火後硬度较高丶价廉，但耐热性较差。
  • 合金工具钢刀具材料:
    在碳素工具钢中加入少量的Cr丶W丶Mn丶Si等元素，形成 (如 9SiCr等)，可适当减少热处理变形和提高耐热性。常用来制造一些切削速度不高的手工工具，如锉刀丶锯条丶铰刀等，较少用於制造其它刀具。
  • 高速钢刀具材料:
    它是含W丶Cr丶V等合金元素较多的合金工具钢。普通高速钢：如W18Cr4V，广泛地用於制造形状较为复杂的各种刀具，如麻花钻丶铣刀丶拉刀丶齿轮刀具和其它成形刀具等。
  • 硬质合金刀具材料:
    硬质合金是由难熔金属碳化物(如WC丶TiC丶TaC丶NbC等)和金属粘结剂(如Co丶Ni等)粉末经粉末冶金的方法制成。它的硬度高丶耐磨性好丶耐热性高，允许的切削速度比高速钢高数倍，但其强度和韧度均较高速钢低，工艺性也不如高速钢。因此常制成各种型式的刀片，焊接或机械夹固在车刀丶刨刀丶端铣刀等的刀柄(刀体)上使用。
  • 陶瓷或金属陶瓷刀具材料:
    Al 2O3基和Si3N4基两类。以氧化铝或以氮化矽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。有很高的硬度与耐磨性，常温硬度达91～95HRC； 有很高的耐热性，在1200℃高温下硬度为80HRC；而且高温条件下抗弯强度丶韧性降低极少； 有很高的化学稳定性，陶瓷与金属亲和力小，高温抗氧化性能好，即使在熔化温度下也不与钢相互作用。因而刀具的粘结丶扩散丶氧化磨损较少；有较低的摩擦系数，切屑不易粘刀，不易产生积屑瘤。
  • 超硬(superhard)刀具材料 :
    它包括天然金刚石丶聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼3种
    • 天然金刚石：自然界最硬的材料，其硬度范围在HK8 000～12 000(HK，Knoop硬度，单位为kgf/mm2)，耐热性为700～800℃。天然金刚石的耐磨性极好，但价格昂贵，主要用於加工精度和表面粗糙度要求极高的零件，如加工磁片丶镭射反射镜丶感光鼓丶多面镜等。其主要缺点是与铁族材料有亲和作用，不宜加工钢和铸铁。
    • 聚晶金刚石(PCD)：碳的同素异形体，在高温丶高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。硬度极高，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤，可在大部分场合可替代天然金刚石，可制成各种车刀丶镗刀丶铣刀等刀片。
    • 立方氮化硼(CBN):立方氮化硼（CBN）是一种人工合成的新型刀具材料，它由六方氮化硼在高温丶高压下加入催化剂转化而成。有很高的硬度及耐磨性，热稳定性好，化学惰性大，与铁系金属在1300℃时不易起化学反应，导热性好，摩擦系数低。
切削刀具材料比较表(点击另开新视窗观看PDF资料)
切削刀具材料比较表
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