刀具材料的主要性能，刀具材料应具备哪些性能?常用刀具材料有哪些

刀具的切削性能主要取决于刀具材料的切削性能以及刀具切削部分结构和几何参数的合理选择。一般来说，刀具材料是指切削部分起直接金属去除作用的材料，其性能直接影响刀具的耐用度、生产率、刀具磨损和成本、加工精度、表面质量等。这是切削刀具有效发挥作用的基本条件。刀具切削过程中，与工件直接接触的切削部位，特别是与切削刃相邻的前表面和侧面，必须承受较大的切削力，并且必须长期在高温切削环境下工作。一段的时间。许久。另外，切削过程中的各种不均匀、不稳定因素，都会使刀具切削部分产生各种冲击和振动。刀具材料应具备的性能足够的硬度和耐磨性刀具材料应具备的基本性能是硬度。刀具的硬度必须高于工件材料的硬度，室温硬度一般至少应为60HRC。耐磨性是指材料承受磨损的能力，与材料的硬度、强度和质地有关。材料越硬，其耐磨性越好。组织中碳化物、氮化物等硬点的硬度越高，颗粒越小、数量越多、分布越均匀，耐磨性越高。 足够的强度和韧性切削加工时，要承受较大的切削阻力、冲击和振动，刀具材料必须具有足够的强度和韧性，以防止崩刃和损坏。材料的强度和韧性通常用弯曲强度和冲击值来表示。 高耐热性和导热性耐热性是指刀具材料在高温下保持足够的硬度、耐磨性、强韧性、抗氧化性、抗粘附性、抗扩散性（热稳定性）的能力（也称） 。材料在高温下保持高硬度的能力通常称为热硬度（又称高温硬度、红硬性），是刀具材料保持切削性能的必要条件。刀具材料的热硬性越高，耐热性越好，切削速度也可能越高。由于刀具材料的传热系数较大，将热量从切削区域带走，降低了切削温度。 提高工艺水平和经济效益。为了便于刀具加工制造，刀具材料必须具有良好的加工性能，如热轧、锻造、焊接、热处理、机械加工等。刀具材料分类：5个分类：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢）、高速钢、硬质合金、陶瓷、硬质合金材料（包括金刚石、立方氮化硼等）。

碳素工具钢是优质碳素钢，含碳量为0.65%1.3%，常用的钢号有T7A、T8A、T10A、T12A等。该类钢具有良好的加工性能，经过适当的热处理后硬度可达60HRC至64HRC，且耐磨性高，价格低廉。最大的缺点是其热硬度较低，在200至300之间开始降低，导致允许切削速度较慢（5m/min至10m/min）。因此只能用于制造低速、小进给的手动工具和机床。合金工具钢是碳素工具钢中加入适当的铬（Cr）、硅（Si）、钨（W）、锰（Mn）、钒（V）等合金元素（合金元素总含量没有更多数量）。 3%5%)，提高刀具材料的韧性、耐磨性、耐热性。耐热性达到325C 至400C，并且比碳素工具钢可以实现更高的切削速度（10m/min 至15m/min）。合金工具钢用于制造薄型刀具，如铰刀、丝锥和板牙，以及具有大横截面积和复杂切削刃几何形状的刀具。高速钢是一种富含W、Cr、Mo（钼）、V等合金元素的高合金工具钢。在工厂里，常被称为白钢或台钢。高速钢的特点高速钢比碳素工具钢或合金工具钢具有更高的热硬度，其主要特点是即使在500至650的高切削温度下也能保持高硬度。可进行60HRC高硬度切削。速度可提高12倍（25m/min30m/min）。同时，高速钢还具有高耐磨性、高强度和韧性。与硬质合金相比，高速钢的最大优点是其优越的加工性能和优异的综合机械性能。高速钢的退火硬度为207HBS至255HBS，与高级中高碳钢相近，用普通材料刀具即可顺利切削，并可反复加工成各种复杂形状。可以进行处理。热锻（9001100）锤打成所需毛坯。弯曲强度是硬质合金的35倍，冲击韧性是硬质合金的610倍。仔细磨削时，高速钢刀具的钝半径小于15 m，其锋利度优于硬质合金。综上所述，高速钢的切削性能比工具钢好很多，切削加工性比硬质合金好很多，所以到目前为止，高速钢仍然是最适合复杂制造的。是应用最广泛的刀具材料之一，在世界范围内用作精密刀具和成形刀具。高速钢按切削性能分为普通高速钢、高性能高速钢、粉末冶金高速钢。

普通高速钢的特点是加工性能好，硬度、强度、耐磨性和韧性较高。可用于制造各种刀片形状复杂的切削刀具。切割普通钢材时，切割速度通常为40m/min至60m/min以下。一般高速钢分为钨基高速钢和钨钼基高速钢两类。 钨基高速钢。这类高速钢的典型牌号是W18Cr4V（简称W18），其C含量为0.7%0.8%，有W18%、Cr4%、V1%。该类高速钢综合性能良好，可用于制造各种复杂切削刀具。 钨钼高速钢。用Mo代替部分W而开发的高速钢。典型牌号为W6Mo5 Cr4V2（以下简称M2），含碳量为0.8%0.9%，包括W6%、Mo5%、Cr4%、V2%等。与W18Cr4V相比，这种高速钢的碳化物量相应较少，且细颗粒分布均匀，因此弯曲强度、塑性、韧性和耐磨性略有提高，适合制造。大型切削刀具（滚刀、镶刀等）。由于其钼含量，它还具有非常好的热塑性性能，使其特别适合热成型工具，例如滚压钻头和麻花钻头。主要缺点是磨削性略低于W18Cr4V。高性能高速钢是在普通高速钢的成分中添加C、V、Co（钴）、Al（铝）等合金元素，进一步提高耐热性和耐磨性而制成的。比普通高速钢耐用1.53倍，适合加工不锈钢、耐热钢、钛合金、不锈钢等难切削材料。高强度钢。高速钢的种类有很多，这里主要介绍两种。 含钴高速钢（W2Mo9Cr4VCo8，简称M42）。这是一种综合性能优良的含Co硬质合金高速钢，室温硬度为67HRC至69HRC。 Co具有增加高温硬度和切削速度的作用，且V含量不高，因此具有良好的磨削性。钴高速钢在国外应用广泛，但在日本由于钴储量较少，使用不多。 铝高速钢（称为W6Mo5Cr4V2Al，501）。铝高速钢是我国开发的无钴高速钢，以W6Mo5Cr4V2为基础，增加铝和碳的含量，在不降低强度和韧性的情况下提高钢的耐热性和耐磨性，提高性。国产W6Mo5Cr4V2Al的性能与国外W2Mo9Cr4VCo8相似，不含钴，制造成本低，因此在日本得到广泛应用。粉末冶金高速钢是采用高压惰性气体将熔融高速钢粉碎，在高温高压下制成刀坯，或压制成钢而制成的刀具材料。钢坯被轧制（或锻造）成钢。粉末冶金高速钢不仅比熔炼高速钢具有更好的耐磨性，而且碳化物更少，分布更均匀，热处理变形更小，大大提高了可磨性。粉末冶金高速钢适用于制造切削难切削材料的刀具，特别适合制造各种精密刀具和形状复杂的刀具。硬质合金刀具是以耐火、高硬度合金碳化物微米级粉末和金属结合剂按粉末冶金工艺制成的刀具材料。常用的合金碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等，常用的结合剂有Co、Mo、Ni等。合金碳化物是硬质合金的主要成分，具有硬度高、熔点高、化学稳定性好的特点。因此，硬质合金比高速钢具有更高的硬度、耐磨性和耐热性，可以在800至1000的切削温度下进行切削，并且可以进一步提高切削速度。大约4到10次。缺点是弯曲强度较低，为W18Cr4V的1/41/2，冲击韧性为W18Cr4V的1/41/3，硬质合金除磨削时外，室温下硬度较高。通过切削加工，难以形成复杂的形状和结构，导致可加工性差。硬质合金的性能由其化学成分、硬质合金粉末厚度和烧结工艺决定。

随着碳化物含量的增加，硬度增加，弯曲强度降低，适合于粗加工；而随着结合剂含量的增加，弯曲强度增加，硬度降低，适合于精加工。

陶瓷是以氧化铝为主要成分，经高温烧结而成的材料。切削刀具常用的陶瓷有纯Al2O3陶瓷和TiC-Al2O3混合陶瓷。陶瓷材料的优点是硬度和耐磨性高，耐热性好，甚至可以在1200的高温下进行切削，化学稳定性好，摩擦系数低，抗扩散和抗粘附能力强。陶瓷刀具的最大缺点是强度和韧性较低，抗弯强度为硬质合金的1/31/2，导热系数为硬质合金的1/51/2。陶瓷刀具适用于钢、铸铁和高塑性材料（如铜）的半精加工和精加工，对加工冷铸铁和淬火钢等硬质材料特别有效。适用于承受较大机械或热冲击的材料和加工应用。金刚石刀具有天然单晶金刚石刀具、人造聚晶金刚石刀具、金刚石复合刀具三种类型。天然钻石由于价格昂贵，用途很少。人造金刚石是由石墨在高温高压等条件下转化而成。金刚石复合刀片是在硬质合金基体上烧结一层约0.5毫米厚的金刚石，形成金刚石和硬质合金复合刀片。金刚石刀具具有非常好的耐磨性，可用于加工硬质合金、陶瓷、高铝硅合金等高硬度、高耐磨材料，且刀具的耐用度是常规刀具的数倍。它可以大数百倍。金刚石具有与硬质合金相同的性能，具有极其锋利的切削刃，可以切削极薄的切屑，加工时冷硬性较小，耐焊接性强，易产生积屑瘤，因此非常适合精密加工。但耐热性较差，切削温度不宜超过700-800；强度低、脆性大，对振动很敏感，因此只适合精细切削；亲和性相容性高含铁，不适合加工黑色金属材料。目前金刚石主要用作磨削工具和磨料，作为工具主要用于高速精细切削有色金属和非金属材料。立方氮化硼（CBN）是20世纪70年代出现的一种新材料，是在六方氮化硼中添加催化剂并在高温高压下发生变化而制成的。比金刚石要好得多，可以在1300以上的温度下进行切割C 立方氮化硼具有化学惰性，即使在1200C 至1300C 的高温下也能轻松与含铁材料切割，且不会发生相互作用。因此，立方氮化硼被用作新型超级磨料和刀具材料，用于加工钢铁等黑色金属，特别是高温合金、淬火钢、冷硬铸铁等难加工材料。它具有非常广泛的发展可能性。涂层刀片是在刀片表面涂覆一层薄膜（5m至12m）硬化材料（TiC、TiN、TiC-Al2O3）的新型刀片，具有超细颗粒耐磨性、耐火性、抗氧化性。具有较高的综合切削性能，适合加工各种工件材料。不同类型刀具材料的优缺点：刀具材料应具有的性能包括足够的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高耐热性、良好的加工性能、良好的导热性，并包括经济性。工具钢包括碳素工具钢和合金工具钢。碳素工具钢的优点是机械加工性能好、耐磨性高、价格便宜，但最大的缺点是热硬性低、淬透性低。主要用于制造低速、小进给的手动工具和机床。合金工具钢比碳素工具钢具有更好的淬透性、韧性、耐磨性和耐热性。主要用于制造细长刀具或截面积大、刃形复杂的刀具。高速钢按切削性能分为普通高速钢、高性能高速钢、粉末冶金高速钢。

高速钢还具有比碳素工具钢或合金工具钢更高的硬度、耐磨性、强度和韧性。与硬质合金相比，高速钢的最大优点是其优越的加工性能和优异的综合机械性能。高速钢主要用于制造形状复杂的刀具。高性能高速钢和粉末冶金高速钢适用于制造各种精密刀具和难切削材料制成的复杂形状刀具。硬质合金刀具材料有四种类型：YG、YT、YW 和YN。具有硬度高、耐磨性高、耐热性高、弯曲强度低、加工性差等特点。 YG硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属、非金属等短切屑脆性材料以及淬火钢、高强度钢、奥氏体不锈钢等难切削材料。 YT硬质合金主要用于加工产生长切屑的塑料材料，例如钢。 YW硬质合金主要用于钢材及难切削材料的半精加工和精加工。 YN基硬质合金非常适合工具钢的半精加工和精加工以及淬硬钢的加工。陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高耐热性以及优良的抗扩散性和抗粘附性。最大的缺点是强度低、韧性低。适用于钢、铸铁、高塑性材料的半精加工和精加工，对冷硬铸铁、淬硬钢等高硬度材料零件的加工特别有效，但不适用于大型工件的加工。规模加工情况。不适合。机械或热冲击。金刚石和立方氮化硼是主要用于精加工的硬质合金刀具材料。目前金刚石主要用作磨削工具或磨料，作为工具主要用于有色金属和非金属材料的高速微车削和钻孔，但也用于加工铁等黑色金属，需要小心。立方氮化硼用于加工钢铁等黑色金属，特别是高温合金、淬火钢和冷硬铸铁等难加工材料。涂层刀片能有效解决刀具硬度、耐磨性、强度和韧性之间的矛盾，大大提高刀具的切削性能，并具有良好的通用性，但价格较高马苏。没有一种模具材料具有所有材料的最佳性能指标，但每种材料都有自己的优点。因此，在选择刀具材料时，需要合理选择。