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刀具材料

發(fā)布時間：2018-04-27 14:11 瀏覽量：

制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學(xué)惰性，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，并不易變形。
       通常當(dāng)材料硬度高時，耐磨性也高；抗彎強度高時，沖擊韌性也高。但材料硬度越高，其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性，以及良好的可加工性，現(xiàn)代仍是應(yīng)用最廣的刀具材料，其次是硬質(zhì)合金。
        聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等；聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬，及合金、塑料和玻璃鋼等；碳素工具鋼和合金工具鋼只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
        硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片都已用化學(xué)氣相沉積涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合硬層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具，也可用于高速鋼刀具，如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴散和熱傳導(dǎo)的障壁，使刀具在切削時的磨損速度減慢，涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1～3倍以上。
        由于在高溫、高壓、高速下，和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件，其應(yīng)用的難加工材料越來越多，切削加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應(yīng)這種情況，刀具的發(fā)展方向?qū)⑹前l(fā)展和應(yīng)用新的刀具材料；進一步發(fā)展刀具的氣相沉積涂層技術(shù)，在高韌性高強度的基體上沉積更高硬度的涂層，更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾；進一步發(fā)展可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)；提高刀具的制造精度，減小產(chǎn)品質(zhì)量的差別，并使刀具的使用實現(xiàn)最佳化。
       刀具材料大致分如下幾類：高速鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷、聚晶立方氮化硼以及聚晶金剛石。
        我主要提下陶瓷，陶瓷用于切削刀具的時間比硬質(zhì)合金早，但由于其脆性，發(fā)展很慢。但自上世紀70年代以后，還是得到了比較快的發(fā)展。陶瓷刀具材料主要有兩大系，即氧化鋁系和氮化硅系。陶瓷作為刀具，具有成本低、硬度高、耐高溫性能好等優(yōu)點，有很好的前景。國內(nèi)國外產(chǎn)品差別很大，刀具算是高技術(shù)的消費品！
        一般加工中心常用有以下幾種材質(zhì)刀具：碳素工具鋼，合金工具鋼，高速鋼，硬質(zhì)合金，超硬材料。
碳素工具鋼
        碳素工具鋼是指碳的質(zhì)量分數(shù)為0.65%-1.35%的優(yōu)質(zhì)高碳鋼。用做刀具的牌號一般是T10A和T12A，常溫硬度60-64HRC。當(dāng)切削刃熱至200-250度時，其硬度和耐磨性就會迅速下降，從而喪失切削性能。
合金工具鋼
        為了改善碳素工具鋼的性能，常在其中加入適量合金元素如錳、鉻、鎢、硅和釩等，從而形成了合金工具鋼，常用牌號有9sicr,GCr15,CrWMn等。合金工具鋼與碳素工具鋼相比，其熱處理后的硬度相近，而耐熱性和耐磨性略高，熱處理性也較好。但與高速鋼相比，合金工具鋼的切削速度和使用壽命又遠不如高速鋼，使其應(yīng)用受到很大的限制。因此，合金工具鋼一般僅用于取代碳素工具鋼。

高速鋼
       高速鋼是一種含鎢、鋁、鉻、釩等合金元素較多的高合金工具鋼。高速鋼主要優(yōu)點是具有高的硬度、強度和耐磨性，且耐熱性和淬火性良好，其允許的切削速度是碳素工具鋼和合金工具鋼的兩倍以上。高速鋼刃磨后切削刃鋒利，故又稱之為鋒鋼和白鋼。高速鋼是一種綜合性能好、應(yīng)用范圍較廣的刀具材料，常用來制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的刀具，如成形車刀，銑刀，鉆頭，鉸刀。拉刀，齒輪刀具等。

硬質(zhì)合金
       硬質(zhì)合金是用粉末冶金方法制造的合金材料，它是由高硬度、高熔點的金屬碳化物WC、TiC等粉末，用鈷等金屬粘結(jié)劑在高溫下燒結(jié)而成。
       硬質(zhì)合金的硬度較高，常溫下可達89-93HRA，耐磨性和耐熱性均高于工具鋼，在800-1000度時仍能正常切削，其切削速度是高速鋼的幾倍，刀具壽命也提高了幾十倍，并能加工高速鋼刀具難以切削加工的材料，因此被廣泛應(yīng)用。但是它也存在抗彎強度和沖擊韌度比高速鋼低，刃口不能磨得像高速鋼刀具那樣鋒利等不足之處。

超硬材料
        超硬材料主要是批金石、立涼席氮化硼和陶瓷。金剛石是自然界中最硬的材料，其硬度可達10000HV。天然金剛石價格昂貴。很少使用。人造金剛石以石墨為原料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。主要用于高速精細車削、鏜削有色金屬及其合金和非金屬材料。切削銅合金或鋁合金時切削速度可達800-3800M/MIN。由于金剛石具有較高的耐磨性，加工尺寸和刀具使用壽命長。所以常應(yīng)用在數(shù)控機床、組合機床和自動機床上，加工后的粗糙度可達0.1-0.025um.但金剛石刀具耐熱性較差，切削溫度不宜超過700-800度。強度低、脆性大、對振動敏感，只宜微量切削。
        刀具的發(fā)展在人類進步的歷史上占有重要的地位。刀具是機械制造中用于切削加工的工具，中國是全球最具發(fā)展?jié)摿Φ牡毒呤袌觯簧倏鐕毒呒瘓F在自身發(fā)展戰(zhàn)略中，把擴大在中國的刀具銷售作為首選，各企業(yè)的亞太總部、研發(fā)中心、培訓(xùn)中心、物流中心紛紛落戶中國，從而以中國為中心輻射亞洲，更加直接便捷地服務(wù)于客戶，更好地滿足亞太地區(qū)客戶的需求。

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