工具钢第六章工业用钢.ppt

第四节工具钢用来制造各种切削刀具的钢种。㈠性能要求
1、高硬度(≥60HRC),主要取决于含碳量。
2、高耐磨性靠高硬度和析出细小均匀硬碳化物来达到。
3、高热硬性即高温下保持高硬度的能力。
4、足够的韧性以防止脆断和崩刃。18世纪中叶，在欧洲出现了工业革命以后，切削工具一直是用碳素工具钢制造，其成分与现代的T10、T12相近。碳素工具钢有较高的硬度，其切削刃能够磨得很锋利，但只能承受200-250℃的切削温度，用以切削普通钢材只能用5-8米/分的切削速度，故切削效率很低。
1865年，英国的罗伯特·墨希特（RobertMusllet）发明了合金工具钢，其牌号有9siCr、CrWMn等，能承受350℃的切削温度，切削速度可提高到8-12米/分。

随着机器生产规模的扩大，对加工效率的要求日益提高，上述两种工具钢材料的性能已不能满足要求。1898年，美国机械工程师泰勒（F.W.Taylor）和冶金工程师怀特（M.White）发明了高速钢。当时的成分是：C0.67%,W18.91%,Cr5.47%,Mn0.11%,V0.29%,Fe余量。
它能承受550-600℃的切削温度，切削普通钢材，可采用25-30米/分的切削速度。高速钢的出现，使切削速度和切削效率比碳素工具钢、合金工具钢分别提高了4倍和2.5倍以上。从19世纪末到20世纪初，高速钢曾使切削水平出现了一个飞跃，使美国和世界各国的机械制造业得到迅速发展，并取得了巨大的经济效益。随着人类生活、生产水平的提高，高速钢刀具已不能满足高加工效率和高加工质量的新要求。人们寻求性能更高的新型刀具材料。20世纪加年代中期到30年代初，出现了钨钴类和钨钴钛类硬质合金。硬质合金常温硬度达HRA89-93，能承受800-900℃以上的切削温度，切削速度为高速钢刀具的3-5倍，因而逐渐得到应用。第二次世界大战期间，由于大批量、高效率生产兵器的需要，美、英、苏、德各国已部分使用硬质合金刀具；二战后逐步扩大使用。解放后，我国从苏联引进少量硬质合金。50年代中期以后，开始自行生产并广泛使用。20世纪后半期，工件材料的机械性能不断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要求日益提高，工件的结构和形状不断复杂化和多样化，对刀具提出了更新、更高的要求，硬质合金刀具在这些新的要求中发挥了重大作用。而且硬质合金本身也有发展，出现了许多新品种，其性能不断提高。但硬质合金较脆，韧性不足，只有采用电火花、线切割，和专门的砂轮磨削，可加工性远远低于高速钢，开始时只能用于车刀和面铣刀，后扩大到其他刀具，但不能用于所有的刀具。由于高速钢能制造任何类型的刀具，始终占领着很大的阵地。而高速钢也发展了很多新品种，切削性能比起初的普通高速钢有了很大提高。近年来，高速钢和硬质合金仍是用得最多的两种刀具材料，硬质合金稍过半数。
硬质合金刀具仍不能满足现代高硬度工件材料和超精密加工的要求，于是更新的刀具材料相继出现。20世纪30年代出现了氧化铝陶瓷，后来又有氮化硅陶瓷。到50年代和60年代又制造出人造立方氮化硼和人造聚晶金刚石，它们的硬度大幅度地高于其他刀具材料。陶瓷的硬度稍高于硬质合金，但其韧性和可加工性则逊于硬质合金。
金属基粒子复合材料又称金属陶瓷，是由钛、镍、钴、铬等金属与碳化物、氮化物、氧化物、硼化物等组成的非均质材料。
碳化物基金属陶瓷作为工具材料已被广泛应用，称作硬质合金。硬质合金通常以Co、Ni等金属作为粘结剂，WC、TiC、TaC、NbC等粒子作为强化相。YG(K)类YT(P)类YW(M)类
短切屑铸铁加工长切屑的钢材、铸铁等
有色金属胶木黑色金属钢有色金属非金属
WC+CoWC+TiC+CoWC+TiC+TaC+Co
切削脆性材料切削韧性材料通用（万能硬质合金）

硬质合金既可做切削刀具:
车刀、铣刀、刨刀、铰刀、拉刀、插刀、钻头
也用于冷冲模、冷拔模、冷挤压模及冷镦模、耐磨零件机床顶尖。

硬质合金主要有钨钴(YG)和钨钴钛(YT)两类。牌号中，YG6后的数字为含Co百分含量,YT15后的数字为碳化钛百分含量。
硬质合金硬度极高，且热硬性、耐磨性好,一般做成刀片，粘结、钎焊、机械装夹在4540cr9sicr刀体上使用。㈡碳素工具钢
共有七个牌号：T7~T13
1、成分特点：2、热处理及组织
⑴热处理：正火+球化退火+淬火+低温回火
球化退火目的：
①降低硬度,便于加工;
②为淬火作组织准备。
⑵使用状态下的组织：
M回+颗粒状碳化物+A’(少量)3、用途
由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。
T7~T9：制造承受冲击的工具，T7如木工工具：扁铲、手钳、錾子、冲子、凿子、锤子等。T8冲头、剪金属用的剪子T9冲模、冲头、凿岩石凿子。T10~T11：制造低速切削工具，如手锯条、钻头、丝锥