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      切削加工中的刀具材料類型

      作者:boosum     日期:2014-11-14

              目前在切削加工中,常用刀具材料有高速鋼、硬質合金、陶瓷和超硬刀具材料,其中超硬材料刀具包括人造金剛石( PCD) 、立方氮化硼( CBN) 等。
      1、高速鋼
      高速鋼( HSS) 是加入了鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。熱處理后硬度較小,為62-67HRC,不能切削淬硬鋼和冷硬鑄鐵硬度高的材料。耐熱性方面,僅能承受最高550-600℃ 切削溫度,故不能進行高速切削。但高速鋼在強度、韌性、熱硬性、工藝性等方面性能較好,如其抗彎強度是硬質合金的2-3陶瓷材料的5-6 倍。
      2、硬質合金
      硬質合金是用粉末冶金的方法制成,硬度高HRA89-93,可承受850-1000℃的高溫,切削速度可達100-300m/min,耐磨性是高速鋼的幾倍甚至幾十倍,刀具抗彎強度、沖擊韌性、工藝性不如高速鋼。發達國家90% 以上的車刀和55% 以上的銑刀都采用硬質合金材料制造,目前使用比重仍在增加。硬質合金也用來制造鉆頭、銑刀、齒輪刀具、鉸刀等復雜刀具。硬質合金以其優良的性能正在更多的場合替代其他刀具材料,現在已成為主要的刀具材料之一。目前世界上硬質合金刀具已占刀具主導地位,占比70%。
      3、陶瓷
      陶瓷是上世紀80 年代取得突破性進展的刀具材料。與硬質合金相比,陶瓷材料具有更高的硬度、紅硬性和耐磨性。加工鋼材時,陶瓷刀具的耐用度為硬質合金刀具的10-20 倍,其紅硬性比硬質合金高2-6 倍,且化學穩定性、抗氧化能力等均優于硬質合金。但陶瓷的最大弱點是抗彎強度低,沖擊韌度差,因此主要用于鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的精加工。
      4、人造金剛石
      聚晶金剛石( PCD) ,它是金剛石微粉與金屬結合劑均勻混合、在高溫高壓下燒結而成; 它有很高的硬度和導熱性、低的熱脹系數、高的彈性模量和較低的摩擦系數,刀刃非常鋒利。由于碳對鐵的親和作用,特別是在高溫下,金剛石能與鐵發生化學反應,故金剛石刀具不宜于切削鐵及其合金工件,它是目前高速切削鋁合金較理想的刀具材料,切削速度可達到2500 -5000m/min。
      5、立方氮化硼
      立方氮化硼( CBN) 是20 世紀50 年代末用制造金剛石相似的方法合成的超硬材料。由于CBN 的燒結性能差,70 年代制成聚晶立方氮化硼PCBN。CBN 是氮化硼的致密相,有很高的硬度( 僅次于金剛石) 和耐熱性( 1300℃、1500℃) ,切削速度是硬質合金刀具的4-6 倍,具有優良的化學穩定性( 遠優于金剛石) 和導熱性,低的摩擦系數。PCBN 與Fe族元素親和性很低,所以它是高速切削黑色金屬較理想的刀具材料。

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