新型刀具材料

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1、新型刀具材料新型刀具材料材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中，刀具材料的性能起着关键作用。一、涂层刀具材料涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢基体（也可在陶瓷、金刚石和氮化硼等超硬材料刀片上），利用物理气相沉积（PVD）法和化学气相沉积 （CVD）法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物而获得的。1.涂层刀具材料的特点 1）硬度高。2）耐磨性好。3）化学性能稳定。4）耐热耐氧化， 5）摩擦因数小。6）热导率低等， 2.与未涂层刀具相比 1）延长刀具寿命 3 5 倍以上。2）提高切削速度 20% 70%。3）提高加工精度 0.5 1 级。4）降低刀具消耗费用 20%5

2、0%。3.涂层刀具分类 涂层刀具有四种：1）涂层高速钢刀具。2）涂层硬质合金刀具。3）在陶瓷刀片上进行涂层的涂层刀具。4）在超硬材料（金刚石或立方氮化硼）刀片上进行涂层的涂层刀具 4.涂层刀具材料的应用 涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%, 包括：车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等。二、陶瓷刀具材料现代陶瓷刀具材料已经从敁早的纯 Al2O3 陶瓷发展到添加各种氧化物、氮化物、碳化物和硼化物如 TiC、TiN、TiB2、SiC、（ W，Ti）C, Ti（C，N）、WC 及 ZrO2 等的复相陶瓷刀具材料。1.陶瓷

3、刀具材料的特点 1）硬度高。2）耐磨性能高。3）耐高温。4）抗热振性好。5）抗冲击性能好。6）不易与金属产生粘结。7）化学稳定性好等。2.陶瓷刀具材料分类 陶瓷刀具材料可分为四大类：1）CA 氧化铝基氧化物陶瓷（白陶瓷）。2）C 量氧化铝基金属碳化物复合陶瓷（黑陶瓷）。3）CN 氮化硅基氮化物陶瓷（非氧化物陶瓷）。4）CO 陶瓷涂层刀具。上述四类中，氧化铝基和氮化硅基陶瓷刀具材料应用最为广泛。3.陶瓷刀具材料的应用 1）氧化铝基陶瓷刀具。适于切削淬硬钢、合金钢、锰钢、铸钢、镍基或镍铬合金、镍基和钴基合金及各种耐磨铸铁等。2）氮化硅基陶瓷刀具。适于切削铸铁、高温合金、镍基合金、钛基合金及硅铝合金

4、等。三、超硬刀具材料超硬刀具是现代工程材料的加工在硬度方面提出的更高要求而应运而生。超硬刀具材料的化学成分及其形成硬度的规律与其他刀具材料不同。1.超硬刀具材料的特点 1）具有很高的硬度。天然金刚石的硬度达 10000HV，而超硬刀具材料的硬度仅次于前者，其硬度达到 7500HV,作为刀具材料用的硬质合金，其硬度仅 11001800HV。2）具有很好的导热性。超硬刀具材料的导热性（热导率）仅次于天然金刚石。3）具有很高的杨氏模量。物质的杨氏模量是其刚性好坏的标志，物质的杨氏模量大就是刚性好。天然金刚石的杨氏模量达 1000GPa,而超硬刀具材料的杨氏模量仅次于前者，可达 720GPa; 4）具

5、有很小的热膨胀。天然金刚石的线膨胀系数为 1 _10 /K,而超硬刀具材料的线膨胀系数仅次于前者，为（2.12.3）_10 /K,硬质合金的线膨胀系数确为（57）_10 /K。5）具有较小的密度。天然金刚石的密度为 3.52g/cmsup3;，超硬刀具材料的密度为 3.48g/cmsup3;。6）具有较低的断裂韧性。性脆是超硬刀具材料的弱点。7）具有良好的化学及电学性质。2.超硬刀具材料分类 用于刀具超硬材料主要有两种：1）聚晶金刚石（PCD），即人造金刚石。2）聚晶立方氮化硼.即人造立方氮化硼。3.超硬刀具材料的应用 1）聚晶金刚石刀具。适于对铜、铝及其合金，进行超精密切削加工；适于切削纯钨、纯钼；切削工程陶瓷、硬质合金.工业玻璃；适于切削石墨、各种塑料；适于切削各种复合材料。2）聚晶立方氮化硼刀具。适于切削各种淬硬钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢，轴承钢、模具钢等）；切削各种铁基、镍基、钻基和其他热喷涂（焊）零件；大部分能用聚晶金刚石刀具切削的难加工材料，如硬质合金、陶瓷、玻璃、复合材料等，聚晶立方氮化硼刀具也能胜任，不过聚晶立方氮化硼刀具的使用寿命低于聚晶金刚石刀具，而聚晶金刚石刀具不能加工铁基材料。第 页 共 页