切削加工中的刀具材料類型
目前在切削加工中，常用刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)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(jìn)行高速切削。但高速鋼在強(qiáng)度、韌性、熱硬性、工藝性等方面性能較好，如其抗彎強(qiáng)度是硬質(zhì)合金的2-3陶瓷材料的5-6 倍。
2、硬質(zhì)合金
硬質(zhì)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(dá)100-300m/min，耐磨性是高速鋼的幾倍甚至幾十倍，刀具抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性、工藝性不如高速鋼。發(fā)達(dá)國家90% 以上的車刀和55% 以上的銑刀都采用硬質(zhì)合金材料制造，目前使用比重仍在增加。硬質(zhì)合金也用來制造鉆頭、銑刀、齒輪刀具、鉸刀等復(fù)雜刀具。硬質(zhì)合金以其優(yōu)良的性能正在更多的場(chǎng)合替代其他刀具材料，現(xiàn)在已成為主要的刀具材料之一。目前世界上硬質(zhì)合金刀具已占刀具主導(dǎo)地位，占比70%。
3、陶瓷
陶瓷是上世紀(jì)80 年代取得突破性進(jìn)展的刀具材料。與硬質(zhì)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(shí)，陶瓷刀具的耐用度為硬質(zhì)合金刀具的10-20 倍，其紅硬性比硬質(zhì)合金高2-6 倍，且化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化能力等均優(yōu)于硬質(zhì)合金。但陶瓷的最大弱點(diǎn)是抗彎強(qiáng)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(jié)合劑均勻混合、在高溫高壓下燒結(jié)而成; 它有很高的硬度和導(dǎo)熱性、低的熱脹系數(shù)、高的彈性模量和較低的摩擦系數(shù)，刀刃非常鋒利。由于碳對(duì)鐵的親和作用，特別是在高溫下，金剛石能與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(dá)到2500 -5000m/min。
5、立方氮化硼
立方氮化硼( CBN) 是20 世紀(jì)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(jié)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(zhì)合金刀具的4-6 倍，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性( 遠(yuǎn)優(yōu)于金剛石) 和導(dǎo)熱性，低的摩擦系數(shù)。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。(中國冶金報(bào))
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