常用的四大类金属切削刀具材料

发布时间: 2012-03-01 09:41 作者: 浏览次数: 328 字号:

切削刀具

金属切削是制造业中最基本的加工方法,它是利用刀具切除被加工零件多余材料,从而获得合格零件的过程。选择合适的刀具材料对于加工效率和加工质量起着至关重要的作用。优质切削刀具应该具有较高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、较高的耐热性、良好的工艺性与经济性、较好的导热性和较小的膨胀系数。在各种材料中,可能针对以上各个方面,有各自不同的表现,这就需要加工人员综合分析各方面要求,选择一种最理想的搭配结果。

常用的刀具材料主要分为四大类:工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬质刀具材料,下面我们来看一下这四大类各自的特点是什么。

一、工具钢刀具

用来制造刀具的工具钢又包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。其主要特点是耐热性差但抗弯强度高,价格便宜,焊接与刃磨性能好。广泛应用于中低速切削的成形刀具,不适合高速切削。

碳素工具属于特殊质量非合金钢,加工性良好且价格便宜,在工具钢中用量较大。碳素工具钢在热处理后可以获得很高的硬度,但在切削温度高于250到300摄氏度时,马氏体会发生分解,使硬度降低。再加上其碳化物分布不均匀,淬火后变形较大,易产生裂纹,且淬透性差、淬硬层薄,只适于用于低速切削刀具,如锉刀、手用锯条等。

合金工具钢是在碳素工具钢基础上加热铬、钨、钒等合金元素,以提高其淬透性、韧性、耐磨性和耐热性的一类钢种。热硬性达到325至400摄氏度,允许的切削速度为每分钟10到15米,因此主要用于低速加工工具如丝锥、板牙等。

高速钢是含有较多的钨、钼、铬、钒等元素,高硬度、高耐磨性的工具钢,综合性能较好,是应用范围最广的一种刀具材料。高速钢经热处理后硬度达62到66HRC,抗弯强度为3.3GPa,耐热性为600摄氏度左右,且热处理变形小、能锻造、易磨出较锋利的刃口,常用于制造结构复杂的成形刀具和孔加工刀具。

二、硬质合金刀具

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物与粘结金属通过粉末冶金制成的一种合金材料,其在硬度、强度、韧性、耐热性、耐磨性和耐腐蚀性等方面都要高于工具钢,是当今最主要的刀具材料之一。硬质合金刀具切削速度比高速钢快4到7倍,寿命高5到80倍,但缺点是脆性较大,不能制成形状复杂的整体刀具,所以常被制成刀片,再采用焊接,粘接,机械夹持等方法安装在刀体或模具上使用。

三、陶瓷刀具

近年来,随着对高温结构陶瓷领域研究的不断深入,使氮化硅陶瓷性能得到了大幅提升,从而使氧化硅陶瓷刀具迅速发展起来,成为了比硬质合金刀具切削速度更快,也更耐磨的新型刀具。陶瓷刀具是以氧化铝或氮化硅为基体,再加入少量的金属,在高温下烧结而成的一种刀具材料。其具有硬度高、耐磨性好、耐热性强、化学性质稳定、摩擦系数低、强度与韧性低、热导率低等特点,因此适用于以较高速度对硬材料进行精细加工的刀具。

四、超硬质刀具

超硬质刀具是以金刚石、立方氮化硼等为材料的刀具,具有优异的机械性能和物理性能,硬度远远高于以上三种刀具材料。

立方氮化硼具有较高的硬度、耐热性和稳定性,对铁族元素呈惰性,因此最适合制做刀具用来切削各种淬硬质钢,如碳素工具钢、合金工具钢、高速钢等,以及各种铁基、镍基、钴基和其他热喷涂零件。金刚石具是自然界硬度最高的物质,用其制做的刀具应用范围更广泛,可以加工各种难加工材料和非难加工材料。但天然金刚石价格昂贵,主要应用于有色金属及非金属的精密加工。

随着现代社会的进步和科学技术的日新月异,机械材料加工对刀具的材料要求也越来越高,因此,熟练掌握了解各种刀具的使用及材料的特点,才能更好的选择和正确使用刀具,制造出更加精确的零件。