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·刀具材料的選擇

                                  刀具材料的選擇

    刀具材料性能的優劣是影響切翻效率高低的一個基本因素。刀具新材料的出現,往往能

決定性地提高切削速度或解決難加工材科的切刖加工問題。本文主要介紹日前常用刀具材料

的性能及其適用范圍,為學會選用刀具材料和學習后繼章節打下基礎。


    對刀具切削部分材料的要求


    在金屬切削加工過程中,刀具的切削部分是在較大的切削力、較高的切削溫度和劇烈的

摩擦條件下進行工作的。刀具耐用度的長短和切削效率的高低,首先取決于刀具材料是否具

備優良的切削性能。此外,刀具材料的工藝性能對刀具本身的制造與刃磨質量也有顯著影

響。因此,刀具切削部分的材料應滿足下列要求:


    一,切削性能方面


    1.高的硬度:刀具材料的硬度要高于工件材料的硬度。一般用工具鋼制造的刀具其常溫

硬度應在HRC60以上; 其它刀具材辯(如硬質含金等)的硬度則更高。


    2.高的耐磨性:一般刀具材料的硬度越高耐磨性也越好.但耐磨性還和刀具材料中的

硬質點的種類、致量、大小、分布情況以及刀刃與刀面的光潔度等有關。


    3.足夠的強度和韌性:刀具材料的強度通常用抗彎強度o<帕或公斤力/毫米:2Θ)表示,

韌性用沖擊值a.(公斤力·米/厘米2)表示。只有具備足夠的強度和韌性,才能防止刀具的脆性

斷奠囊崩刃等.


    4.高的耐熱性:所謂耐熱性是指在高溫下保持上述性能的能力,一般用紅硬性襄示.高

溫下硬度越高則紅硬性越好。它是評定刀具材料切削性能優劣的主要標志。


    二、工藝性能方面


    1.熱處理性能好。例如熱處理變形小,脫碳層薄和淬透性好等。對熱成形刀具來說,還

要求高溫型性要好。這是工具鋼刀具應具備的重要工藝性能。


    2.磨削性能好。磨削性能可用磨削比表示。所胃磨削比是指磨削金屬體積與砂輪消耗體

積之比。磨削比越大則磨削性能越好。


    3.其它工藝性能(如被切削加工性能,焊接性能等)好。


    此外,刀具材料還應盡量滿足資源豐富,價格低廉的要求,否則使不能大量推廣采用。

    目前最常用的刀具材料是高速鋼和硬質合金。


    2  工  具  鋼


    工具銅分碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼三大類。


    Θ   幀(牛頓/米2)為位國際制單位,它與工程制單位公斤力/毫米2的長算關系是:

          1幀= 1.02 X10一7公斤力/毫米2,或1公斤力毫米2=98.07×106幀=9.807兆幀。


    一,碳素工具鋼(簡稱碳工鋼)


    為含碳量在0.7~1.3%的優質高碳鋼,用來制造刀具的主要牌號有T10A人和T12A。

    硬工鋼熱處理后的硬度為HRC60-64,其紅硬性約為200℃,因此允許的切削速度根低。

此外,碳工鋼的淬透性差,熱處理時變形較大。其主要優點是價格低廉,刃口容易磨得鋒利。

碳工鋼一般只用作手用刀具或形狀簡單、尺寸較小的低速刀具,如鏜刀,手用鋸條,手用鉸

刀等。


    二,含金工具鋼(簡稱合工鋼)


    在碳工鋼中加入一些合金元素,如鉻,鎢,硅、錳等即成合工鋼。


    合工鋼熱處理后的硬度與碳工鋼相同,紅硬性較碳工鋼略高(250~300'C),耐磨性也有

所提高.采用合工鋼來制造某些刀具的主要原因是因為它具有較高的熱處理工藝性能,淬火

時在油中冷卻,其熱處理變形很小,淬透性較好。


    合工鋼常用的牌號有9SiCr,GCrl5和C rW M n等,主要用于制造一些低速、細長刀更,

如圓板牙、手用鉸刀、硬質合金鉆頭的刀體等。


    由于碳工鋼與合工鋼的紅硬性差,目前已很少用這類材料來制造刀具。


    三,高速鋼


    高速飼是一種含鎢,鉻,鉬,釩等合金元素較多的工具鋼。由于它的紅硬性較碳工鋼和

合工銅顯著提高,允許的切削速度比硬工鋼高二倍以上,因此稱之力高速工具鋼,或簡稱高

速鋼。


    雖然膏速鋼的硬度、耐磨性和耐熱性都不如硬質合金,但由于用這種材料制造的刀具的刃

口強度和切性比硬質合金高,能承受較大的沖擊載荷,能用于旋轉切削中心刃口線速度很低

(趨近予0)的刀具,能用于鋼性較差的機床,可加工從有色金屬到高溫合金范圍廣泛的材

料;以及這種材料的工藝性能較好,能鍛造和容易磨出鋒利的刃口等原因,因此到目前為止,

高速鋼仍然制造造刀具(尤其是形狀比較復雜的刀具)的一種使用量最多的材料.


    高速鋼按用途和性能可分為通用高速鋼和高性能高速鋼;按化學成分可分為鎢系,

鎢一目系,鉬一鎢系和鉬系四類。


    1.通用高速鋼:通用高速鋼是指加工一般金屬材料用的高速鋼,其牌號有W18Ct4V、

W6M05Cr4 V2和W14Cr4VMnRe。


    W18Cr4 V(18-4-1):屬鎢系高速鋼。經熱處理后其常溫硬度為HRC62~65或HRC63

~66,紅硬性可達6 2 0℃.抗彎強度約為3430兆帕(或350公廳力/毫米2),磨削性能較好,

是我國高速鋼中用得最多的一個牌號。


    W6M05Cr4V2(6-5-4-2)屬鎢-鉬系高速鋼。與W18Cr4V相比,其抗彎強度,沖擊韌

性和高溫塑性較高;熱赴理后的硬度與紅硬性相近;但其磨削性能稍差。 W6M05Cr4V2是國

外用得較多的一種通用高速鋼,目前國內主要用于熱成形刀具(如熱軋鉆頭)及承受沖擊力

較大的刀具。


    Wl4Cr4VMnRe:是適用高速鋼中的一個新牌號。其抗彎強度介于W18Cr4V和W6M05

Cr4V2之間,其它性能與W18Cr4V相近。由于其高溫性較好,故能代替W6M05Ct4V2供

制造熱軋鉆頭之用。


    2.高性能.高速鋼:高性能高速鋼是通過改變高速鋼的化學成分來改進其切削性能而發

展起來的高速鋼。目前列入冶金都標準的有高碳高速鋼,高釩高速鋼,超硬高速鋼三種六個


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