第三节 刀具材料.

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1 第三节 刀具材料

2 第三节 刀具材料 本节教学内容 一 刀具材料的性能 常用刀具材料 二

3 第三节 刀具材料 本节教学要求 本节教学要求： （1）熟知刀具材料应具备的性能和常用刀具材料； （2）了解新型刀具材料。

4 一、刀具材料的性能 1、高的硬度和耐磨性 2、足够的强度和韧性 3、高的耐热性和化学稳定性
耐热性是指刀具材料在高温下保持高硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。 化学稳定性是指刀具材料在高温下不易和工件材料及周围介质发生化学反应的能力。化学稳定性越好，刀具的磨损越慢。 4、良好的工艺性 5、良好的经济性

5 二.常见的刀具材料 耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，故多用于低速切削刀具 碳素工具钢 合金工具钢 刀具材料 高速钢 工具钢 刀具材料的分类
一般机械加工使用最多 硬质合金 氧化铝陶瓷 复合氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷 陶 瓷 推广使用新型刀具材料 超硬刀具材料 立方氮化硼 金刚石

6 高速钢是一种加入了较多钨（W ）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢，俗称锋钢或白钢。
刀具材料 （一）高速工具钢 高速钢是一种加入了较多钨（W ）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢，俗称锋钢或白钢。 广泛用于制造结构和刃形复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹刀具和拉刀等。

7 高速钢的分类 普通高速钢（通用高速钢） 按其性能用途不同可分为 高性能高速钢 刀具材料 熔炼高速钢 按其制造工艺方法的不同可分为
粉末冶金高速钢 按其制造工艺方法的不同可分为 钨系 钨钼系 钼系 按其化学成分不同可分为

8 1、普通高速钢 钨系高速钢W18Cr4V(W18) 刀具材料 钨钼系高速钢W6Mo5Cr4V2(M2) 不适于高速和硬材料的切削
有良好的综合性能,在600℃时其高温硬度为HRC48.5, 淬火时过热倾向小，碳化物含量较高，塑性变形抗力较大。可以制造各种复杂刀具。但碳化物分布不均匀，影响精加工刀具的寿命，且强度和韧度不够。另外，热塑性差，不适于制造热轧刀具。 钨系高速钢W18Cr4V(W18) 具有良好的机械性能,抗弯强度比W18高10％～30％,韧性高50％～70％,可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具,热塑性特别好,适用于制造受冲击力较大的刀具和热轧刀具。磨加工性也好,目前广泛应用。但是，它有脱碳敏感性大、淬火温度范围窄等缺点。 钨钼系高速钢W6Mo5Cr4V2(M2) 不适于高速和硬材料的切削

9 在普通高速钢中加入碳、钒、钴、铝等合金元素，使耐磨性和耐热性进一步提高的新型高速钢。
刀具材料 2、高性能高速钢 在普通高速钢中加入碳、钒、钴、铝等合金元素，使耐磨性和耐热性进一步提高的新型高速钢。 高性能高速钢在630～650℃时仍可保持HRC60的硬度,具有更好的切削性能,耐用度较普通高速钢高1.3～3倍。可使用50~100m/min的切削速度，同时能适用于加工不锈钢、耐热钢、高强度钢等难加工材料。

10 高碳高速钢 刀具材料 高性能高速钢的类型 高钒高速钢 钴高速钢 铝高速钢
常用牌号：9W18Cr4V。含碳量提高到0.9％~1.05％，使钢中合金元素全部形成碳化物，从而提高钢的硬度、耐磨性与耐热性。但其强度与韧性略有下降。 常用牌号：W6Mo5Cr4V3。含钒量提高到3％~5％。碳化钒量增加提高了钢的耐磨性。一般用于制造加工高强度钢的刀具等。耐磨性比普通高速钢差。 高性能高速钢的类型 高钒高速钢 常用牌号：W6Mo5Cr4V2Co8。钴的加入可提高钢的高温硬度、抗氧化能力、回火硬度和导热系数，降低摩擦系数，有良好的综合性能。允许有较高的切削速度，特别适用于加工高温合金和不锈钢等难加工材料。但含钴量较高，故价格昂贵。 钴高速钢 常用牌号：W6Mo5Cr4V2Al。铝的加入提高了耐磨性和耐热性，具有良好的切削性能，耐用度比W18Cr4V大1~4倍，价格低。但是淬火温度范围窄，氧化脱碳倾向较大，磨削性能较差。 铝高速钢

11 3、粉末冶金高速钢 在用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水,直接得到细 小的高速钢粉末,高温下压制成致密的钢坯,而后锻压成材 或刀具形状。
刀具材料 3、粉末冶金高速钢 在用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水,直接得到细 小的高速钢粉末,高温下压制成致密的钢坯,而后锻压成材 或刀具形状。 其强度和韧性分别是熔炼高速钢的2倍和2.5～3倍;可 加工性能好;物理机械性能高度各向同性,淬火变形小；耐 磨性能提高20％～30％，适合制造切削难加工材料的刀具、 大尺寸刀具(如滚刀、插齿刀)、精密刀具、磨加工量大的 复杂刀具、高压动载荷下使用的刀具等。

12 分 类 （二）硬质合金 YG (K) 类 YT (P)类 YW (M)类 常用硬质合金的牌号、性能和用途见表2-3 P30
金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)＋金属粘接剂 (Co、Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。 Ta（钽）、Nb（铌） 硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高速钢 抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差 YG (K) 类 YT (P)类 YW (M)类 WC+ Co WC+ TiC+ Co WC+ TiC+ TaC+ Co 短切屑黑色金属 加工长切屑的 钢材、铸铁等 有色金属非金属 黑色金属 有色金属非金属 分 类 常用硬质合金的牌号、性能和用途见表2-3 P30

13 1. YG(K)类（钨钴类） 成分：WC、 Co 常用牌号： YG6、YG8、YG3X、YG6X Co％： 6％、8％、3％、6％。
刀具材料 成分：WC、 Co 常用牌号： YG6、YG8、YG3X、YG6X Co％： 6％、8％、3％、6％。 WC的含量越高，晶粒越细的，硬度、耐磨性越高些,但抗弯强度、韧性则低些；而Co的的影响相反。含Co量高的适合粗加工，含Co量低的适用于精加工。 特点：此类合金有韧性、磨削性、导热性较好,较适于加工产生崩碎切屑、有冲击的脆性材料,如铸铁、有色金属及其合金以及导热系数低的不锈钢和对刃口韧性要求高(如端铣)的钢料等。

14 2.YT(P)类（钨钛钴类） 成分：WC、TiC和Co 常用牌号：YT5、YTl4、YTl5、YT30
刀具材料 成分：WC、TiC和Co 常用牌号：YT5、YTl4、YTl5、YT30 TiC % ：5%、14%、15%、30% Co% ：10%、8%、6%、4% TiC含量提高,Co含量降低,硬度和耐磨性提高,但是冲击韧性显著降低。含Co量高的适合粗加工，含Co量低的适用于精加工。 特点：此类合金有较高的硬度和耐磨性,抗粘结扩散能力和抗氧化能力好；但抗弯强度、磨削性能和导热系数下降,低温脆性大,韧性差。适于高速切削钢料。 应注意：此合金不适于加工不锈钢和钛合金。

15 3. YA、YW(M)类 4.YN类 成份：WC、TiC、 TaC(NbC)和Co（Ni） 常用牌号：YA6、YA8、YWl和YW2。
刀具材料 成份：WC、TiC、 TaC(NbC)和Co（Ni） 常用牌号：YA6、YA8、YWl和YW2。 在YT类中加入TaC(NbC)可提高其抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、高温硬度、强度和抗氧化能力、耐磨性等。既可用于加工铸铁,也可加工钢,因而又有通用硬质合金之称。 4.YN类 以镍、钼作为粘接剂 ，具有较好的切削性能

16 新型刀具材料简介 1）涂层刀具 CVD或PVD法在刀具基体上涂覆一层耐磨性高的难熔金属（或非金属）化合物而得到的刀具材料。 2）陶瓷刀具
硬、脆、价格低。普通陶瓷、复合氧化铝陶瓷、复合氮化硅陶瓷，适于精加工。 3）金刚石刀具 最硬（HV10000）、耐磨性好，耐热性800℃。加工陶瓷、硬合金、有色金属等，不适于铁系金属加工。 4）立方氮化硼刀具 硬度（HV8000~9000）仅次于金刚石 ，化学稳定性、耐热性好，加工淬火钢等。 刀具材料

17 第三节 金属切削刀具 思考题与习题 1.刀具切削部分材料应具备哪些性能？常用的刀具材料有哪几种？分别适用于什么场合？ 思考题与习题
第三节 金属切削刀具 思考题与习题 1.刀具切削部分材料应具备哪些性能？常用的刀具材料有哪几种？分别适用于什么场合？ 2.高速钢和硬质合金常用的牌号各有哪些？应如何选择？ 思考题与习题

18 The End