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刀具材料应具备的基本性能

刀具材料应具备的基本性能

发布时间：

2021-04-02 10:38

摘要：

制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等)，并不易变形。通常当材料硬度高时，耐磨性也高；抗弯强度高时，冲击韧性也高。但材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。由于在高温、高压、高速下，和在腐蚀性流体介质中工作的零件，其应用的难加工材料越来越多，切削加工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。为了适应这种情况，刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料；进一步发展刀具的气相沉积涂层技术，在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层，更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾；进一步发展可转位刀具的结构；提高刀具的制造精度，减小产品质量的差别，并使刀具的使用实现最佳化。一般加工中常用有以下几种材质刀具：碳素工具钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金，超硬材料。碳素工具钢碳素工具钢是指碳的质量分数为0.65%-1.35%的优质高碳钢。用做刀具的牌号一般是T10A和T12A，常温硬度60-64HRC。当切削刃热至200-250度时，其硬度和耐磨性就会迅速下降，从而丧失切削性能。合金工具钢为了改善碳素工具钢的性能，常在其中加入适量合金元素如锰、铬、钨、硅和钒等，从而形成了合金工具钢，常用牌号有9sicr,GCr15,CrWMn等。合金工具钢与碳素工具钢相比，其热处理后的硬度相近，而耐热性和耐磨性略高，热处理性也较好。但与高速钢相比，合金工具钢的切削速度和使用寿命又远不如高速钢，使其应用受到很大的限制。因此，合金工具钢一般仅用于取代碳素工具钢。高速钢高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐热性和淬火性良好，其允许的切削速度是碳素工具钢和合金工具钢的两倍以上。高速钢刃磨后切削刃锋利，故又称之为锋钢和白钢。高速钢是一种综合性能好、应用范围较广的刀具材料，常用来制造结构复杂的刀具，如成形车刀，铣刀，钻头，铰刀，拉刀，齿轮刀具等。硬质合金硬质合金是用粉末冶金方法制造的合金材料，它是由高硬度、高熔点的金属碳化物WC、TiC等粉末，用钴等金属粘结剂在高温下烧结而成。硬质合金的硬度较高，常温下可达89-93HRA，耐磨性和耐热性均高于工具钢，在800-1000度时仍能正常切削，其切削速度是高速钢的几倍，刀具寿命也提高了几十倍，并能加工高速钢刀具难以切削加工的材料，因此被广泛应用。但是它也存在抗弯强度和冲击韧度比高速钢低，刃口不能磨得像高速钢刀具那样锋利等不足之处。超硬材料超硬材料主要是金刚石、立方氮化硼和陶瓷。金刚石是自然界中最硬的材料，其硬度可达10000HV。天然金刚石价格昂贵。很少使用。人造金刚石以石墨为原料经高温烧结而成。主要用于高速精细车削、镗削有色金属及其合金和非金属材料。切削铜合金或铝合金时切削速度可达800-3800M/MIN。由于金刚石具有较高的耐磨性，加工尺寸和刀具使用寿命长。所以常应用在数控机床、组合机床和自动机床上，加工后的粗糙度可达0.1-0.025um。但金刚石刀具耐热性较差，切削温度不宜超过700-800度。强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削。主要提下陶瓷，陶瓷用于切削刀具的时间比硬质合金早，但由于其脆性，发展很慢。但自上世纪70年代以后，还是得到了比较快的发展。陶瓷刀具材料主要有两大系，即氧化铝系和氮化硅系。陶瓷作为刀具，具有成本低、硬度高、耐高温性能好等优点，有很好的前景。国内国外产品差别很大，刀具算是高技术的消费品！刀具材料选择高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，现代仍是应用最广的刀具材料，其次是硬质合金。聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等；碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。硬质合金可转位刀片已用化学气相沉积涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具，也可用于高速钢刀具，如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁，使刀具在切削时的磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1～3倍以上。

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常用热处理基本工艺分类

发布时间：

2021-03-15 10:27

摘要：

金属热处理工艺大体可分为整体热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（激光热处理、火焰淬火和感应加热热处理）、局部热处理和化学热处理（渗碳、渗氮、渗金属、复合渗）等。 1．正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。 2．退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。 3．固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。 4．时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。 5．固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。 6．时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。 7．淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 8．回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 9．钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。 10．调质处理quenching and tempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。 11．钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺。

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硬质合金的分类及大致用途归纳

发布时间：

2021-03-04 10:45

摘要：

YG(又称钨钴类)、YT(又称钨钴钛类)、YW(又称万能刀片)。P、钢件S、耐热合金、钛合金M、不锈钢H、淬硬材料K、铸铁N、铝。 1、YG是钨钴合金类，YG6、铸铁，有色金属及其合金与非金属材料连续切削时的粗车，间断切削时的半精车和精车等。 2、YT是钨钛钴合金类，YT5、碳素钢及合金钢不平整断面于间断切削时的粗车，粗刨，半精刨，非连续面的粗铣及钻孔！ 3、YW是钨钛钽钴合金类，以YW1来说一般适合加工耐热钢，高锰钢，不锈钢等难加工的钢材，普通钢，和铸铁。YW2比YW1强度更强能承受较大的载荷！ 4、还有一种能加工淬火钢（高速钢）的材质是726，727。 5、还有其他的刀具材料：陶瓷，金刚石，立方氮化硼。 a.陶瓷，一般可以干式切削，抗弯强度低些，但红硬性很高，当温度达到1200摄氏度时，硬度仍高达80HRA ，主要适合加工钢，铸铁，不锈钢，淬硬合金零件以及精铣大平面等！ b.金刚石，一般的都是人造聚晶金刚石，一般都加工些活塞，汽缸，轴承的车，镗等。 c.立方氮化硼的硬度略低于人造金刚石，但它的热稳定性和对铁的化学稳定性均高于人造金刚石，因此可用来加工各黑色的金属，如淬硬的工具钢，模具钢，冷硬铸铁以及硬度在35HRC以上的钴基和镍基高温合金！切削不同材料工件，需要选择好不同材料刀具，这对切削效率提高，保证加工工件质量具有重要意义。使用较多的刀具材料可分：硬质合金刀具与高速钢刀具二大类。而硬质合金刀具根据其切削不同材料又分三种牌号YT(又称钨钴钛类)、YG(又称钨钴类)、YW(又称万能刀片)。 YT牌号合金刀片适宜切削各种刚件、铜。但不能切削不锈钢、铝、铝合金，也不宜切削铸铁。 YT牌号合金刀片常用型号有YT5、YT10、YT15、YT30。 YT30刀片在这四种型号刀片中硬度最高适宜切削硬度较高工件，以保证刀具耐磨性和工件尺寸精度，但只能适合半精加工和精加工。 YT5和YT10牌号刀片在前边四种刀片中硬度较低，适宜粗加工切削和断续切削加工。YT15刀片硬度适中，适宜粗加工、半精加工和精加工。注意：YT15刀片虽然能粗加工切削，但切削性能远比YT5、YT10差，如果批量工件切削应采用YT10刀片，如果批量断续切削工件宜采用YT15刀片，以提高生产效率。 G牌号合金刀片，常用型号有YG6、YG8、YG3、YG3X四种，YG3、YG3X在这4种型号刀片中硬度最高，适宜切削硬度较高铸铁、不锈钢，尤其切削不锈钢效果更佳。 YG、YG8型号刀片适宜切削铸铁、球墨铸铁。 YW牌号刀片常用型号有YW1、YW2、YW3三种，通常又称万能刀片。既能切削钢件，又能切削铸件，且硬度较高，可以切削白口铸铁，但一般只适宜精加工和半精加工切削。

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为什么齿轮模数决定了加工刀具的型号

发布时间：

2021-01-11 10:47

摘要：

单个的齿轮不能发挥出精确的传动比的特点，必须齿轮副（最少两个）才可以，这样把齿轮副（两个）中的一个换成具有切削作用的刀具，另一个换成齿轮坯，让它们按传动比啮合运动就加工出了齿轮，而一对相互啮合的齿轮的模数必须相等。　　所以多大模数的刀具，就只能加工多大模数的齿轮，齿轮模数也就决定了加工刀具的型号。　　模数是决定齿大小的因素。齿轮模数被定义为模数制轮齿的一个基本参数，是人为抽象出来用以度量轮齿规模的数。目的是标准化齿轮刀具，减少成本。直齿、斜齿和圆锥齿齿轮的模数皆可参考标准模数系列表。　　随着工业发展水平不断提高，定制的大批量生产齿轮很多都使用非标的模数，使其意义被弱化。　　如果齿轮的齿数一定，模数越大则轮的径向尺寸也越大。模数系列标准是根据设计、制造和检验等要求制订的。对于具有非直齿的齿轮，模数有法向模数mn、端面模数ms与轴向模数mx的区别，它们都是以各自的齿距(法向齿距、端面齿距与轴向齿距)与圆周率的比值，也都以毫米为单位。对于锥齿轮，模数有大端模数me、平均模数mm和小端模数m1之分。对于刀具，则有相应的刀具模数mo等。标准模数的应用很广。在公制的齿轮传动、蜗杆传动、同步齿形带传动和棘轮、齿轮联轴器、花键等零件中，

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高速钢为什么叫做高速钢

发布时间：

2020-12-24 13:02

摘要：

高速钢定义　　高速钢是高速工具钢的简称，在我国冶金工业部门习惯称为高工钢，民间还俗称为锋钢。是一种主要用于机床切削刀具的高合金工具钢。高速钢一般分为通用型、高性能型、经济型（低合金高速钢）三类，经济型钨当量[W]=W+2Mo>；=5%～12%。高速钢的诞生　　现代工具钢可追溯至1740年，英国人由坩锅炉熔化得到成分均匀的高碳钢，碳含量为0.75~1.50%，制成机床切削工具，切削速度不超过5m/min。1868年发展了Mushet自硬钢。属Mn-W系工具钢，使切削低碳钢的速度达到8m/min。典型成分为：C2.0%，W7%，Mn2.5%。随着19世纪工业革命的进展，工业用钢大量生产迫切要求机床和工具必须跟上。因此如何提高Mushet钢的性能使其所制工具切削速度能大幅度提高，已成为当时客观迫切的要求。Mushet钢的锰含量高因而降低Ac1临界点，使其很难软化退火，而且热脆性大，可锻性很差，淬火时易过热。因此19世纪末，在美国出现了低锰含铬的Cr-W系自硬钢。1898年，Fred W.Taylor及助手M.White等人通过几百次切削试验，筛选出两种成分的钢，一种是Mushet 的Mn-W钢（C 2.15%,Mn1.58%,W5.44%），另一种是Cr-W钢（C1.44%,Cr1.83%,W7.72%），通过试验发现Cr-W钢经接近熔化温度淬火后得到最高的切削性能。1900年巴黎世界博览会上，经Taylor-White工艺处理的Cr-W钢（c1.85%,W8%,Cr3.8%）工具的切削表演时，切削速度、吃刀深度和进刀量均可成倍提高。使生产能力提高340％。引起当时机床与工具业的革命性变革。因此迄今公认高速钢正式诞生于1900年（巴黎博览会表演时间）。高速钢应用领域随着现代制造技术的发展,高速钢应用也在发生变化,一方面,由于硬质合金引入超细化制造技术,韧性提高,从而挤占部分高速钢在金属切削刀具领域的用量；另一方面,高速钢应用领域不断拓宽,除金属切削刀具外,高速钢在以下领域的应用逐步增加:冷作模具、轧辊、木工刀具及其它非金属切刀、耐磨件、油泵油咀针阀等。预计金属切削刀具用高速钢会有所减少，而冷作模具、轧辊、木工刀具及其它非金属切刀用高速钢会稳步增加。速钢发展简史年代大事记 1870~1898 英国Mushet自硬钢（C2％，W7％，Mn2.5％），切削中碳钢速度达到8m/min 1898~1900 美国F.W.Taylor和英国M.White发明接近钢熔点的高温淬火和高温回火，并以Cr-W钢（C1.85％，W8％，Cr3.8％）取代Mushet的Mn-W自硬钢，从而创立了高速钢。切削中碳钢的切削速度达20 m/min。1900年在巴黎国际博览会上表演高速切削成功 1903 出现现代高速钢的原始成分（％）：C0.7、W14、Cr4 1904 美国John Mathew向高速钢中加入0.3％V 1906 试用电炉冶炼高速钢 1910 确立T1（W18Cr4V）钢成分（C0.75％、W18％、Cr4.0％、V1.0％），切削中碳钢速度达30 m/min 1912 德国Becker向钢中加入3％~5％Co，提高了钢的热硬度 1918 3t电弧炉试炼高速钢成功，替代了坩埚炉，得以生产较大尺寸的钢锭和钢材 1923 加入钴量达12％~15％，切削速度达40 m/min以上 1932 美国J.V.Emmons发明以Mo代替W的高钼钢M1 1937 美国W.Breelor发明W-Mo系钢M2 1939 美国J.Ｐ.Gill发明高碳高钒钢，称Super HSS，含钒3％~5％，淬回火硬度达HRC67~68，耐磨性好，但可磨削性差 1953 出现加硫（0.05％~0.2％）易切削高速钢 1958~1963 平衡碳原理提出与应用，美国发明M40系列钢，硬度达到HRC70的超硬（Extra-hard）钢，最早为M41和M42 1965 美国Crucible Steels公司发明粉末冶金法生产高速钢 1970 瑞典Stora-ASEA粉末冶金高速钢投产；电渣重熔高速钢开始用于大截面材生产；高速钢用于高载荷冷作模具日益增多

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