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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划硬脆材料,薄硬脆材料加工中超硬刀具的应用摘要：在硬脆材料的加工中，对刀具材料的要求越来越高，硬度高、性能好的刀具已成为加工过程中理想的刀具。近年研制成功的超硬刀具，由于性能好，耐用度高、综合成本低等特点，应用越来越广泛。文章主要针对超硬刀具在硬脆材料中的应用进行分析，使超硬刀具在今后能够得到更好的发展以及更广泛的应用。关键词：硬脆材料；超硬刀具；应用分析随着科学技术的发展，对机械产品的制造精度、加工质量、生产效率都提出了更高的要求，高速切削、超精密加工、绿色制造均要求刀具具有高的硬度
2、、耐磨性和红硬性。然而，传统的刀具材料由于各种原因已不能满足硬脆材料的加工要求。因而超硬刀具在现代制造加工中逐渐被开发应用。例如：用硬质合金刀具加工花岗岩时，在几秒钟内刀刃就被坚硬的花岗岩摧毁；再用聚晶金刚石刀具加工时，刀刃就可以保持完好。用硬质合金车刀加工冷硬铸铁时，即使采用很低的切削速度，刀具仍然磨损很快，也很容易崩刃；采用复合氮化硅陶瓷刀具切削时，不但可以使用较高的切削速度，而且大大地延长了刀具的使用寿命。退火工具钢一般需要经过磨削加工，因而生产效率很低，而采用立方氮化硼刀具就可实现高效率的车削或铣削。实践证明，超硬刀具在硬脆材料的高速切削加工中，不但能够保证加工质量、提高生产效率，还能
3、够提高刀具的耐用度。因此应根据超硬刀具材料的性能、特点，以及在硬脆材料中的应用进行具体的分析，使超硬刀具在以后的发展中能够得到更好的应用，以促进经济的发展。1超硬刀具材料的发展超硬刀具材料主要是指金刚石、人造金刚石以及立方氮化硼，其中最常用的是人造金刚石、聚晶立方氮化硼以及二者的复合材料。人造金刚石和立方氮化硼最早在20世纪50年代由美国人在材料中加入结合剂，利用高温、高压的作用烧结成聚晶块作为刀具材料。20世纪70年代，我国开始对超硬刀具材料进行应用和研究，并于20世纪90年代从国外引进成套的超硬材料合成设备及生产技术。从此，超硬材料在我国得到很好的应用，我国也因此成为超硬材料的生产大国。2
4、超硬刀具的性能和特点天然金刚石是超硬刀具的主要材料，具有良好的性能和特点，它具有很高的硬度和耐磨性，是刀具材料中最硬的材料。金刚石的摩擦系数小、热导率高，在进行切削时表面不容易积屑瘤，使加工的表面质量好，适用于加工硬度较高的硬质合金、陶瓷、玻璃等材料。然而，由于金刚石与钢铁材料具有化学亲和作用，在高温下铁会使碳原子转化成石墨结构，从而使性能变得不稳定，硬度大大下降，只适用于加工各种有色金属和非金属材料。此外，用金刚石切削镍基合金时，同样也会出现迅速磨损的情况。脆硬材料的加工研究现状铸钢件硬脆及脱碳方法资料整理问题描述铸钢硬脆，机加工容易断裂采用废钢熔炼制造需要解决的有：已知需要的钢材性能在45
5、#与A3之间，查找标准的45#与A3钢化学成分。熔炼中脱碳方法此外由于铸钢件硬脆的原因很多，如合金杂质，气体杂质，铸件冷却速度，未进行热处理等，以下将分四个部分描述这一问题。45#钢与A3钢的化学成分铸钢过程中可能导致硬脆的原因，及具体描述标准的铸钢过程的描述其中脱碳及其他改进方法的整理145#钢与A3钢的化学成分及性能A3钢材A钢材现为Q235，它是甲类钢，这类钢生产厂家出厂时只保证机械性能而不保证化学成份，所以杂质成份如S、P可能多一点，其含碳量在%左右，大致相当于20号钢，与新标准中Q235相当。Q235分A、B、C、D四级(GB/T700-XX)Q235材料化学成分牌号Q235AQ23
6、5BQ235CQ235力学性能C%Mn%Si%S%P%伸长率：262524232221其中a为钢材厚度或直径。(具体描述见材料工程大典第二卷：钢铁材料工程p246-247)45#钢材45#钢为优质碳素结构钢优质碳素结构钢是碳素钢中硫、磷含量比较低，钢质洁净度比较高的钢类。45#钢材料化学成分牌号45#CCr%MnNi%Si%Cu%Q235力学性能S%P%(具体描述见材料工程大典第二卷：钢铁材料工程p252-253)Mn与Si作用硅的脱氧能力比锰还要强，在常用的脱氧元素中仅次于铝，炼钢过程中硅铁是常用的脱氧剂。硅几乎全部溶于铁素体从而提高钢的强度、硬度、弹性，降低塑性、韧性，硅可以显著提高抗拉强
7、度，小幅提高屈服强度。碳素钢硅含量通常小于。少部分硅元素存在于硅酸盐夹杂中。少量的硅仅作为杂质存在时对碳钢的性能作用不显著。硅提高钢的时效敏感性，提高韧脆转变温度。硅能提高抗氧化能力和抗腐蚀能力。锰是在炼钢时用锰脱氧和脱硫而残存在钢中的元素。一般认为锰是有益元素。锰大部分溶于铁素体，形成置换固溶体使铁素体强化；一部分锰溶于Fe3C中，形成合金渗碳体；锰还能增加珠光体的相对量，并使珠光体变细，这都会使钢的强度增加。锰与硫有很强的结合力，生成的油6能减轻硫的有害作用，在普通碳素结构钢中需要留有一定的锰p244)结论从描述，要求韧性在Q235到45#钢之间可以知道，含碳量应在%之间，假设为%。若用4
8、5#钢为原料不经过脱碳，熔炼考虑烧损，碳含量不可能达到%韧性不能满足要求。因此需要脱碳。其次Mn与Si的含量如上所说应为Si小于，一%。2铸钢过程中可能导致硬脆的原因及解决方案由于铸钢件硬脆的原因很多，如合金杂质，气体杂质，铸件冷却速度，未进行热处理等，以下将具体描述。由于具体问题需结合现场实际的条件，如：熔炼炉种类，炉料，熔炼时间，工艺，冷却模具，铸钢热处理等，这里只是大体定性分析杂质元素的影响这里主要指的是P、S、H、N、O的影响，可能会影响韧性如P、H、N，或是产生铸造缺陷在机加工时引起断裂如O等(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p30)其解决方法一般都是在熔炼过程中的氧化期和沼渣加以除去
9、，具体可以见后面标准熔炼过程非金属夹杂物的影响钢中的非金属夹杂物包括筑化物、硫化物、硫氧化物、氮化物及硅酸盐化合物等这些夹杂物的来源有外来的和自生的两大类。外来的夹杂物包括在炼钢过程中从炉料夹带的不洁物，如炉衬因经受侵蚀而脱落的耐火材料等。自生的夹杂物是在炼钢过程中及钢液浇注过程中，由于钢液中元素被氧化或发生其他化学反应而生成的。夹杂物降低钢的力学性能，尤其是对韧性的削弱作用较大。夹杂物对钢性能削弱作用的程度依其形状及分布而定。带尖角的多角形夹杂物在钢中造成大的应力集中，在外力作用下易形成裂纹源，而顺粒状和球状夹杂物则危害较小；条状夹杂物沿晶粒周界以网状或断续网状分布时，对钢形成剖裂作用而降低
10、钢的力学性能，孤立岛状分布的夹杂物的割裂作用较小。为减轻夹杂物的有害作用，可采取两种途径：清除夹杂物一般可以在炼钢氧化期时使钢液良好地沸腾，以有效地清除夹杂物。并在出钢后浇注之前镇静一段时间。采用沪外精炼处理能更有效地清除钢液中夹杂物。改善夹杂物形态改善夹杂物的形状和分布也能有效减轻夹杂物的有害作用。如采用稀土合金对钢液进行处理，以使多角形氧化物和条状硫化物变为球伏的稀土硫氧化物(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p31-33)凝固速度的影响凝固速度对诸多性能都有影响，晶粒形状，夹杂物大小，抗拉强度等，这里分析断面收缩率这一因素，由这一因素衡量韧性。(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p35)由图可以
11、看出凝固速度越快，韧性越好，但凝固速度还影响其他因素，故需要综合考虑钢的热加工，热处理等影响型钢，模具用钢一般都经过锻造改善其性能，Q235通常通过热加工：如轧制、锻造、拉拔、挤压等成为毛坯材料，以其他其室温下的力学性能。此外铸钢还可以通过热处理改善其性能机械结构用钢按其工艺及用途可分为：调质钢，低温回火用钢。通常淬火的目的是得到硬度较高的马氏体组织，经过回火后的马氏体比铁素体珠光体具有较好的综合室温力学性能。碳素结构钢的热处理可以采取以下方式：消除应力热处理、正火、退火、淬火、回火等。(具体描述见材料工程大典第二卷：钢铁材料工程p245)结论假定以下条件：采用中频感应电炉炼钢，。铸造为钢锭，
12、采用一般模具。有以下结论：杂质元素的影响中就只有氧会有所影响，可能会产生氧化夹杂。其他的元素应为感应电炉没有氧化期，所带入的气体元素基本没有，考虑原材料为45#废钢，其P、S比例低，基本不可能带入杂质。非金属元素的影响有可能，这一部分有可能由于造渣过程的问题，带入静置的钢液中。此外还可以通过一定的热处理，如退火提高材料的韧性，正火提高材料的切削性能。3标准的电弧炉熔炼工艺及感应电炉工艺这一部分具体参考铸造手册第二卷：铸钢的描述，并对其简化，说明重点电弧炉熔炼工艺这里介绍碱性电弧炉氧化炼钢。(具体描述见铸造手册第二卷：铸钢p332-352)此外还有碱性电弧炉不氧化炼钢等。具体见铸造手册第二卷：铸
13、钢氧化法炼钢的工艺过程包括准备阶段、熔化期、氧化期、还原期和出钢等几个阶段，碱性电弧炉炼钢在这几个阶段中的任务、技术要求及过程控制如下。修补炉衬、配料及装料1.修补炉衬炼钢过程中炉衬材料受到高温焙烧及钢液的侵蚀破坏，故在每炼一炉钢后，都要修补炉衬。()2.配料炉料比例：一般情况下，炉料的适当比例配碳：炉料的平均含碳量应满足氧化期中脱碳的要求碳钢的氧化脱碳量依照钢的用途和炉料的条件而有所不同，一般要求脱碳且大于等于%，重要铸件的脱碳量一般要求大于等于。新修的炉衬易使钢液吸收气体，因此氧化脱碳量应适当增加：大修炉后第一炉的脱碳量应大于%，中修炉后第一炉的脱碳且应大于。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
