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刀具材料必备的优秀性能特质

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:使用刀具切削金属时,刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任务。刀具的寿命、金属切削的加工质量、生产率、成本在很大程度上取决于刀具材料性能的优劣和合理选择,由此可见刀具材料的重要性。刀具材料应在高温下保持高的硬度、耐磨性、强度和韧性,并具有良好的抗扩散、抗氧化的能力。刀具材料的选择,还应考虑经济性。其中高速钢和硬质合金是应用最为广泛的刀具材料,这里将着重介绍。

刀具材料必备的优秀性能特质

使用刀具切削金属时,刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任务。其性能的优劣取决于构成切削部分的材料、几何参数的合理选择和刀具结构的合理设计。刀具的寿命、金属切削的加工质量、生产率、成本在很大程度上取决于刀具材料性能的优劣和合理选择,由此可见刀具材料的重要性。

切削时,刀具除了要承受高温、高压和强烈的摩擦外,还要承受很大的切削力、冲击和振动。因此,刀具材料必须满足以下要求:

1)高的硬度和耐磨性。即具有比工件材料硬度高和抗磨损的能力。常温硬度必须在62HRC以上。一般而言,刀具材料的硬度越高,马氏体中合金元素越多,金属碳化物的数量越多,晶粒越细,分布越均匀,耐磨性就越好。

2)足够的强度和韧性。用以承受切削中的冲击和振动,避免崩刃和折断。一般强度用抗弯强度σbb表示,韧性用冲击韧度ak表示。一般而言,刀具材料的硬度越高,其σbb值和ak值越低。(www.xing528.com)

3)较高的耐热性(热硬性)和传热性。刀具材料应在高温下保持高的硬度、耐磨性、强度和韧性,并具有良好的抗扩散、抗氧化的能力。一般用保持其常温下切削性能所能承受的温度来表示耐热性,如高速钢的热硬性为550~650℃,即在此温度下,高速钢仍能保持或基本保持常温时的切削性能指标。

4)较好的工艺性和经济性。为了便于刀具制造和刃磨,要求刀具材料具有较好的可加工性,如锻造、热轧、焊接、切削加工、可磨削性、热处理性能等。例如,材料的高温塑性对热轧刀具十分重要,对于焊接刀具和涂层刀具,还应考虑刀片与刀杆材料、涂层与基体材料线膨胀系数的匹配等。刀具材料的选择,还应考虑经济性。那些立足于本国资源、性能良好的刀具材料,可以降低成本,价格低廉,有利于推广使用。

根据刀具材料的发展历程,现有的刀具材料可分为工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢)、高速工具钢(简称高速钢)、硬质合金、陶瓷和超硬材料(包括金刚石、立方氮化硼)五大类。其中高速钢和硬质合金是应用最为广泛的刀具材料,这里将着重介绍。

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