刀具材料的分类和选择.ppt

1、第第三三节节 刀具材料刀具材料一一常用常用刀具刀具材料材料二二刀具材料的性能刀具材料的性能第第三三节节 刀具材料刀具材料本本节节教教学学内内容容本节教学要求：本节教学要求：（1 1）熟知刀具材料应具备的性能和常用刀具）熟知刀具材料应具备的性能和常用刀具材料；材料；（2 2）了解新型刀具材料。）了解新型刀具材料。第第三三节节 刀具材料刀具材料本本节节教教学学要要求求一一、刀具材料、刀具材料的性能的性能 1 1、高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性2 2、足够的强度和韧性足够的强度和韧性 耐热性耐热性是指刀具材料在高温下保持高硬度、耐磨性、强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。度

2、和韧性的能力。化学稳定性化学稳定性是指刀具材料在高温下不易和工件材料及周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。越慢。3 3、高的耐热性和化学稳定性高的耐热性和化学稳定性5 5、良好的经济性良好的经济性4 4、良好的工艺性良好的工艺性二二.常见的刀具材料常见的刀具材料刀刀具具材材料料工具钢工具钢碳素工具钢碳素工具钢合金工具钢合金工具钢高速钢高速钢一般机械加工使用最多一般机械加工使用最多氧化铝陶瓷氧化铝陶瓷复合氧化铝陶瓷复合氧化铝陶瓷氮化硅陶瓷氮化硅陶瓷硬质合金硬质合金陶陶 瓷瓷超硬刀超硬

3、刀具材料具材料耐热性差，但抗弯强耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，故度高，价格便宜，故多用于低速切削刀具多用于低速切削刀具推广使用新型刀推广使用新型刀具材料具材料立方氮化硼立方氮化硼金刚石金刚石 刀刀具具材材料料的的分分类类 高速钢是一种加入了较多钨（高速钢是一种加入了较多钨（W W ）、钼（）、钼（MoMo）、铬（铬（CrCr）、钒（、钒（V V）等合金元素的高合金工具钢，俗等合金元素的高合金工具钢，俗称称锋钢或白钢锋钢或白钢。刀刀具具材材料料（一一）高速）高速工具工具钢钢 广泛用于制造结构和刃形复杂的刀具，如成形车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

4、拉刀等。刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹刀具和拉刀等。高速钢的分类高速钢的分类刀刀具具材材料料按其性能用途按其性能用途不同可分为不同可分为普通高速钢（通用高速钢）普通高速钢（通用高速钢）高性能高速钢高性能高速钢熔炼高速钢熔炼高速钢粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢按其制造工艺方按其制造工艺方法的不同可分为法的不同可分为按其化学成分按其化学成分不同可分为不同可分为钨系钨系钨钼系钨钼系钼系钼系1 1、普通高速钢普通高速钢 刀刀具具材材料料钨系高速钢钨系高速钢W18Cr4V(W18W18Cr4V(W18)有良好的综合性能有良好的综合性能,在在600600时其高温硬度为时其高温硬度为HRC48.5,HRC48.

5、5,淬火时过热倾向小，碳化物含量较淬火时过热倾向小，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。性差，不适于制造热轧刀具。具有良好的机械性能具有良好的机械性能,抗弯强度比抗弯强度比W18W18高高10103030,韧性高韧性高50507070,可做尺寸较小、可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具承受冲击力较大的刀具,热塑性特别好热塑性特别好,适用适用于制造受冲击力较大的刀具和热轧

6、刀具。磨于制造受冲击力较大的刀具和热轧刀具。磨加工性也好加工性也好,目前广泛应用。但是，它有脱目前广泛应用。但是，它有脱碳敏感性大、淬火温度范围窄等缺点。碳敏感性大、淬火温度范围窄等缺点。钨钼系高速钢钨钼系高速钢W6Mo5Cr4V2(M2W6Mo5Cr4V2(M2)不适于高速和硬材料的切削不适于高速和硬材料的切削2 2、高性能高速钢高性能高速钢 刀刀具具材材料料 在普通高速钢中加入在普通高速钢中加入碳、钒、钴、铝碳、钒、钴、铝等合金元等合金元素，使耐磨性和耐热性进一步提高的新型高速钢。素，使耐磨性和耐热性进一步提高的新型高速钢。高性能高速钢高性能高速钢在在630630650650时仍可保持时仍

7、可保持HRC60HRC60的硬度的硬度,具有更好的切削性能具有更好的切削性能,耐用度较普通高速钢耐用度较普通高速钢高高1.31.33 3倍。可使用倍。可使用5050100m/min100m/min的切削速度，同的切削速度，同时能适用于加工不锈钢、耐热钢、高强度钢等难加时能适用于加工不锈钢、耐热钢、高强度钢等难加工材料。工材料。刀刀具具材材料料高碳高碳高速高速钢钢高钒高钒高速高速钢钢钴高钴高速钢速钢铝高铝高速钢速钢高高性性能能高高速速钢钢的的类类型型常用牌号：常用牌号：9W18Cr4V9W18Cr4V。含碳量提高到。含碳量提高到0.90.91.051.05，使钢中合金元素全部形成碳化物，从而使钢

8、中合金元素全部形成碳化物，从而提高钢的硬度、提高钢的硬度、耐磨性与耐热性。但其强度与韧性略有下降耐磨性与耐热性。但其强度与韧性略有下降。常用牌号：常用牌号：W6Mo5Cr4V3W6Mo5Cr4V3。含钒量提高到。含钒量提高到3 35 5。碳。碳化化钒量增加提高了钢的耐磨性钒量增加提高了钢的耐磨性。一般用于制造加工高。一般用于制造加工高强度钢的刀具等。强度钢的刀具等。耐磨性比普通高速钢差。耐磨性比普通高速钢差。常用牌号：常用牌号：W6Mo5Cr4V2Co8W6Mo5Cr4V2Co8。钴的加入可提高钢的高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，降低温硬度、抗氧化能力、回火硬度和

9、导热系数，降低摩擦系数，有良好的综合性能摩擦系数，有良好的综合性能。允许有较高的切削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速度，特别适用于加工高温合金和不锈钢等难加工材料。材料。但含钴量较高，故价格昂贵。但含钴量较高，故价格昂贵。常用牌号：常用牌号：W6Mo5Cr4V2AlW6Mo5Cr4V2Al。铝的加入提高了耐磨性铝的加入提高了耐磨性和耐热性，具有良好的切削性能和耐热性，具有良好的切削性能，耐用度比，耐用度比W18Cr4VW18Cr4V大大1 14 4倍，价格低。但是淬火温度范围窄，氧化脱碳倍，价格低。但是淬火温度范围窄，氧化脱碳倾向较大，倾向较大，磨削性能较差。磨削

10、性能较差。3 3、粉末冶金高速钢粉末冶金高速钢刀刀具具材材料料 在用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水在用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水,直接得到细直接得到细小的高速钢粉末小的高速钢粉末,高温下压制成致密的钢坯高温下压制成致密的钢坯,而后锻压成材而后锻压成材或刀具形状。或刀具形状。其强度和韧性分别是熔炼高速钢的其强度和韧性分别是熔炼高速钢的2 2倍和倍和2.52.53 3倍倍;可可加工性能好加工性能好;物理机械性能高度各向同性物理机械性能高度各向同性,淬火变形小；耐淬火变形小；耐磨性能提高磨性能提高20203030，适合制造切削难加工材料的刀具、适合制造切削难加工材料的刀具、大尺寸刀具大尺寸刀

11、具(如滚刀、插齿刀如滚刀、插齿刀)、精密刀具、磨加工量大的、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。复杂刀具、高压动载荷下使用的刀具等。（二二）硬质合金）硬质合金 金属碳化物金属碳化物(WC(WC、TiCTiC、TaCTaC、NbCNbC等等)金属粘接剂金属粘接剂 (Co(Co、NiNi等等)高压成形后，高温烧结而成高压成形后，高温烧结而成。TaTa（钽）、（钽）、NbNb（铌）（铌）硬度、耐热性、耐磨性很高，切削速度远高于高速钢硬度、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，抗冲击振动性能差抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差分分类类 YG(K)类类 YT

12、(P)类类 YW(M)类类 WC+Co WC+TiC+Co WC+TiC+TaC+Co 短切屑黑色金属短切屑黑色金属 加工长切屑的加工长切屑的 钢材、铸铁等钢材、铸铁等有色金属非金属有色金属非金属 黑色金属黑色金属 有色金属非金属有色金属非金属常用硬质合金的牌号、性能和用途见表常用硬质合金的牌号、性能和用途见表2-3 P302-3 P30 成分：成分：WCWC、CoCo 常用牌号：常用牌号：YG6YG6、YG8YG8、YG3XYG3X、YG6XYG6X CoCo：6 6、8 8、3 3、6 6。WCWC的含量越高，晶粒越细的，硬度、耐磨性越高些的含量越高，晶粒越细的，硬度、耐磨性越高些,但抗弯

13、但抗弯强度、韧性则低些；强度、韧性则低些；而而CoCo的的影响相反。含的的影响相反。含CoCo量高的适合量高的适合粗加工，含粗加工，含CoCo量低的适用于精加工。量低的适用于精加工。刀刀具具材材料料 特点：此类合金有韧性、磨削性、导热性较好特点：此类合金有韧性、磨削性、导热性较好,较适于较适于加工产生加工产生崩碎切屑崩碎切屑、有冲击的脆性材料有冲击的脆性材料,如如铸铁、有色金属铸铁、有色金属及其合金及其合金以及导热系数低的不锈钢和对刃口韧性要求高以及导热系数低的不锈钢和对刃口韧性要求高(如如端铣端铣)的钢料等。的钢料等。1 1.YG(K)YG(K)类（钨钴类）类（钨钴类）成分：成分：WCWC、

14、TiCTiC和和CoCo 常用牌号：常用牌号：YT5YT5、YTl4YTl4、YTl5YTl5、YT30YT30 TiCTiC%：5%5%、14%14%、15%15%、30%30%Co%Co%：10%10%、8%8%、6%6%、4%4%TiCTiC含量提高含量提高,Co,Co含量降低含量降低,硬度和耐磨性提高硬度和耐磨性提高,但是冲但是冲击韧性显著降低。击韧性显著降低。含含CoCo量高的适合粗加工，含量高的适合粗加工，含CoCo量低的适量低的适用于精加工。用于精加工。特点：特点：此类合金有较高的硬度和耐磨性此类合金有较高的硬度和耐磨性,抗粘结扩散抗粘结扩散能力和抗氧化能力好；但能力和抗氧化能力

15、好；但抗弯强度、磨削性能和导热系数抗弯强度、磨削性能和导热系数下降下降,低温脆性大低温脆性大,韧性差。韧性差。适于高速切削钢料。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。应注意：此合金不适于加工不锈钢和钛合金。刀刀具具材材料料2 2.YT(P)YT(P)类（钨钛钴类）类（钨钛钴类）成份：成份：WCWC、TiCTiC、TaC(NbCTaC(NbC)和和CoCo（NiNi）常用牌号：常用牌号：YA6YA6、YA8YA8、YWlYWl和和YW2YW2。在在YTYT类中加入类中加入TaC(NbCTaC(NbC)可提高其可提高其抗弯强度、疲劳强度、抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、高温硬度、

16、强度和抗氧化能力、耐磨性冲击韧性、高温硬度、强度和抗氧化能力、耐磨性等。既等。既可用于加工铸铁可用于加工铸铁,也可加工钢也可加工钢,因而又有通用硬质合金之称。因而又有通用硬质合金之称。4.YN4.YN类类 以镍、钼作为粘接剂以镍、钼作为粘接剂 ，具有较好的切削性能，具有较好的切削性能刀刀具具材材料料3 3.YA.YA、YW(YW(M M)类类 新型刀具材料简介新型刀具材料简介 1 1）涂层刀具）涂层刀具 CVD CVD或或PVDPVD法在刀具基体上涂覆一层耐磨性高的难熔金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。属（或非金属）化合物而得到的刀具材料。2 2）陶瓷刀具）陶瓷刀具 硬、脆、价格低。普通陶瓷、复合氧化铝陶瓷、复合硬、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。氮化硅陶瓷，适于精加工。3 3）金刚石刀具）金刚石刀具 最硬（最硬（HV10000HV10000）、耐磨性好，耐热性）、耐磨性好，耐热性800800。加工陶。加工陶瓷、硬合金、有色金属等，不适于铁系金属加工。瓷、硬合金、有色金属等，不适于铁系金属加工。4 4）立方氮