《金属材料与热处理》教学项目解读

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1、 金属材料与热处理教学项目 项目一 金属材料的力学性能 一、教学目标 1、理解强度、塑性及衡量指标； 2、理解硬度及其测定方法； 3、了解韧性和疲劳强度。 二、教学任务 在机械设备及工具的设计、制造中选用金属材料时，大多以力学性能为主要依据，因此熟悉和掌握金属材料的力学性能是非常重要的。 机械零件或工具在使用过程中，往往要受到各种载荷的作用。金属材料在载荷作用时表现来的性能称为力学性能。 金属材料力学性能包括强度、 塑性、 硬度、 韧性及疲劳强度等。 1、强度：金属材料抵抗变形和破坏的能力。 金属材料的强度以金属试样拉伸试验来测定。 强度指标： （1）屈服点（S）：材料产生屈服现象时的应力。单

2、位：MPa(兆帕) （2）抗拉强度（b ）：材料拉断前所承受的最大的应力。单位：MPa(兆帕) S、b 值越大，材料的强度越大。 练习与思考 （1）依据碳素钢这一章的相关表格，查出235 45 的S、b。 （2）45 钢制造的机械零件，当工作应力工作355 MPa，甚至工作600 MPa 将发生什么时候危害？ 2、塑性：金属材料产生永久变形而不破坏的能力。 塑性指标： （1）伸长率（） （2）断面收缩率（） 、值越大，材料的塑性越好。 塑性好的材料可以通过压力加工，制成形状复杂的零件，且使用安全。 练习与思考 （1）依据碳素钢这一章的相关表格完成下表 金属材料 10 钢 （低碳钢） 45 钢

3、（中碳钢） 60 钢 （高碳钢） 铸铁 0 0 （2）在低碳钢、中碳钢、高碳钢、铸铁、纯铜和纯铝中这些金属材料中，哪些材料的塑性好？塑性最差是哪一类材料？ 练习与思考 塑性好的材料在生产中有哪些实际意义？ 拓展视野 数控车、数控铣、普车切削加工塑性好的材料（如碳钢）其铁屑为带状，而切削加工塑性差的材料（如铸铁）其铁屑为片状断屑。 3、硬度：指金属材料抵抗其它更硬物体压入表面的能力。 常用的硬度测定方法有三种： 硬度测定法 代号 硬度值范围 适用范围 布氏硬度 HBS 适用于测定硬度不高的原材料、半成品的硬度 。 洛氏硬度 HRA HRB HRC 2080 20100 2070 适用于测定硬度极

4、高的材料和成品。如硬质合金。 适用于测定硬度较低的材料和成品。如黄铜轴套。 适用于测定硬度较高的材料和成品。如淬火钢。 维氏硬度 HV 101000 主要测定表面淬硬层和化学热处理表面层的硬度 。 硬度值越大，材料的硬度越大。 4、韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 韧性指标： 冲击功（Ak）单位：J（焦耳） Ak值越大，材料的韧性越大。 韧性材料：Ak10 J 如碳素钢。 脆性材料：Ak10 J 如铸铁。 5、疲劳强度（-1）：金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。 国家标准规定： 钢铁材料在交变载荷作用下工作 107次时的最大应力作为疲劳强度； 有色金属材料在交变

5、载荷作用下工作 108次时的最大应力作为疲劳强度。 项目二 碳素钢 一、教学目标 1、了解碳素钢的分类； 2、掌握常用碳素钢的牌号，了解其性能及典型用途。 二、教学任务 碳素钢：含碳量小于 2.11%的铁碳合金。由于碳素钢具有良好的力学性能和工艺性能，能满足一般机械的使用要求，且冶炼方便，价格便宜，是应用最广的金属材料。 1、碳素钢的分类 （1）按含碳量分 类 别 含碳量 力 学 性 能 低碳钢 C 0.25% 塑性、韧性好，强度、硬度低。 中碳钢 C 0.25%-0.60% 综合力学性能好。 高碳钢 C 0.60% 强度、硬度高，耐磨塑性、韧性差。 （2）、按质量分 硫和磷在碳素钢中是有害元

6、素，硫会使钢产生热脆性，磷会使钢产生冷脆性。因此，碳素钢按硫、磷含量高低可分为： 普通钢： S0.035% P0.035% 如 235 优质钢： S0.030% P0.030% 如 45 T10 高级优质钢：S0.020% P0.025% 如 T10A （3）按用途分 结构钢：C0.7% 用于制造机械零件和工程结构件。 工具钢：C0.7% 用于制造刀具、模具和量具。 （4）按脱氧程度分 类 别 代 号 脱 氧 程 度 实例 镇静钢 Z（也可不写） 脱氧完全。 10 或 10Z 半镇静钢 b 介于镇静钢和沸腾钢之间。 10 b 沸腾钢 F 脱氧不完全。 10 F 2常用碳素钢 类 别 牌 号 牌

7、号含义 典型用途 普通碳素结构钢 195、215、 235、255、 275、 Q+数字质量等级+脱氧程度 235-A.F 表示屈服点为 235 Mpa的 A 级沸腾钢。 195、 215： 铁钉、铁丝、 白 （黑） 铁皮。 235：螺钉、螺母。 优质碳素结构钢 08 104575 80 二位数字平均含碳的万分之几 45 表示平均含碳为 0.45%的优质碳素结构钢。 45：主轴、曲轴 65Mn:弹簧 碳素工具钢 T7、 T8、 T9、 T10、 T11、 T12、T 13 T 数字平均含碳的千分之几 T7 表示平均含碳为 0.7%的碳素工具钢。 T7 、 T8：锤子、錾子 T10：手工锯条 T

8、12 、 T 13：锉刀 铸造碳钢 ZG200400 ZG340640 ZG 数字数子 铸钢Sb ZG200400 表示S 为 200Mpa b 为 400Mpa 铸造碳钢。 ZG200400：变速箱壳体 拓展视野 易切削钢介绍： 易切削钢通常是指含较高硫、磷、锰或微量铅、钙的低碳或中碳结构钢。易切削钢最大特点是易于切削加工，但它的锻造性能和焊接性能都不好，选用时应注意。易切削钢主要要用于制作对力学性能要求不高、大批量生产的紧固件和小零件。 易切削钢牌号表示方法： 加硫易切削钢和加硫、 磷易切削钢， 在符号“Y”和阿拉伯数字后不加易切削元素符号。 例：平均含碳量为 0.15%的易切削钢，其牌号

9、表示为“Y15” 。 较高含锰量的加硫或加硫、磷易切削钢在符号“Y”和阿拉伯数字后加锰元素符号。 例： 平均含碳量为 0.40%， 含锰量为 1.20%1.55%的易切削钢， 其牌号表示为“Y40Mn” 。 含钙、铅等易切削元素的易切削钢，在符号“Y”和阿拉伯数字后加易切削元素符号。例： “Y15Pb” 、 “Y45Ca” 。 练习与思考 1在牌号 235A.F 中，表示_；235表示_； A表示_；F表示_。 245 钢含碳量为_%，按含碳量分属于_钢，按质量分属于_钢，按用途分属于_钢。 项目三、钢的热处理 一、教学目标 1、了解热处理加热、保温目的和典型的连续冷却； 2、理解退火、正火、

10、淬火、回火和表面热处理工艺和目的。 二、教学任务 热处理在机械制造工业中占有十分重要的地位。它不仅能改善工件的加工性能，提高加工质量和劳动生产率， 更重要的是热处理能显著提高钢的力学性能， 从而充分发挥钢材的潜力，提高工件的使用性能和使用寿命。 热处理：将固态钢进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织、结构和性能的工艺。 普通热处理退火、正火、淬火、回火。 表面热处理表面淬火、化学热处理。 加热目的：获得高温组织。大多数热处理加热是获得奥氏体化或部分奥氏体化。 保温目的：使工件热透，组织转变均匀。 典型的连续冷却： 连续冷却名称 随炉冷却 空气冷却 油中冷却 水中冷却 平均冷却速度 10/分

11、10/秒 150/秒 600/秒 1、普通热处理退火、正火、淬火、回火 名 称 退火 正火 淬火 回火 工 艺 将钢加热到适当温度，保温一定时间， 然后缓慢随炉冷却的工艺。 将钢加热到适当温度，保温一定时间， 然后空气冷却的工艺。 将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后快速冷却（油冷或水冷）的工艺。 将淬火钢加热到低于 727， 保温一定时间， 然后空气冷却的工艺。 目 的 降低硬度， 以利于切削加工； 提高塑性， 以利于冷变形加工； 消除残余内应力； 消除组织缺陷。 与退火目的基本相同。 提高钢的强度、 硬度和耐磨性。 消除淬火钢的内应力； 稳定组织； 调整结力学性能。 （1）回火分类、性能

12、和应用 分类 低温回火 中温回火 高温回火 温度 150250 250500 500650 性能 具有高的硬度 、耐磨性，有一定的韧性，内应力大部分消除。 具有很高的弹性强度和适当的韧性，内应力基本消除。 综合力学性能好。 内应力全部消除。 应用 主要用于高硬度、耐磨件的回火。如刀具、冷模具、量具、耐磨件、渗碳件等。 主要用于弹性零件和热模具的回火。 广泛用于受力构件的回火。如主轴、曲轴、连杆等。 （2）调质处理：淬火与高温回火相配合的热处理。 例 用 T13 制造锉刀，其工艺路线为： 备料锻造退火切削加工淬火、低温回火精加工 请说明工艺中各种热处理主要作用。 解答： 退火的主要作用是降低毛坯

13、硬度，以利于切削加工。 淬火的主要作用是提高硬度和耐磨性。 低温回火主要作用是减少淬火内应力，稳定组织，适当提高韧性。 练习与思考 将45钢加热到8100C830 0C，经保温后，然后以下表不同方式连续冷却，请填写热处理名称。 冷却方式 随炉冷却 空气冷却 水中冷却 热处理名称 2、 表面热处理 表面热处理是使零件表层具有高的硬度和耐耐磨性，而心部具有足够的塑性和韧性的热处理。表面热处理可分为表面淬火和化学热处理。 （1）表面淬火 火焰表面淬火 感应加热表面淬火 激光表面淬火 （2）化学热处理 渗碳 渗氮 项目四、合金钢 一、教学目标 1、了合金钢的优点； 2、掌握典型合金钢的牌号，了解其性能

14、主要用途。 二、教学任务 在碳钢的基础上加入其它合金元素的的钢称为合金钢。合金钢的优越性能有力学性能好，红硬性高，易淬透，并具有一些特殊的物理、化学性能。 1、合金钢牌号的表示 合金结构钢、合金工具钢牌号的表示 合金结构钢 合金工具钢 表示方法 二位数字 + 元素符号 + 数字 一位数字 + 元素符号 + 数字 平均含碳的 合金元素 合金元素平 平均含碳的 合金元素 合金元素平 万分之几 均百分含量 千分之几 均百分含量 注意：当 C1.0%时，牌号中不予标出。 实 例 40Mn2 3Cr2W8V 表示含 C：0.40% ，Mn：2.0% 表示含 C：0.30% ，Cr：2.0%，V：1.0%

15、 20Cr2Ni4 Cr12MoV 表示含 C：0.20% ，Cr：2.0%，Ni：4.0% 表示含 C1.0%，Cr：12.0%，V：1.0% 特专用钢 滚动轴承钢 GCr15 表示含 Cr 为 1.5%的滚动轴承钢。 2、合金结构钢 类 别 常用牌号 典型用途 普通低合金结构钢 16Mn 15 MnV 桥梁、汽车大梁、大型厂房 合金渗碳钢 20CrMnTi 汽车、拖拉机的变速齿轮 合金调质钢 40Cr 38CrMoAIA 重要或精密机床主轴 合金弹簧钢 50CrVA 65Mn 重要的弹簧 滚动轴承钢 GCr15 滚动轴承 3、合金刀具钢 类 别 常用牌号 性能 典型用途 低合金刃具钢 9C

16、rSi CrWMn 强度、硬度较高，耐磨，红硬性比碳素工具钢高。 制造铰刀、拉刀、冷模具、量具等。 高速钢 W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 具有高的强度、硬度、耐磨性，红硬性达 600。 主要用于制造车刀、铣刀、钻头等。 4、不锈钢 （1）铬不锈钢 1Cr13 2Cr13 3Cr13 C4r13 （2）铬镍不锈钢 0Cr18Ni9 1Cr18Ni9 拓展视野 与一般钢材相比，不锈钢的强度、硬度并不大，甚至还低些。但由于含有大量 Cr、Ni、等合金元素，导热系数低，线膨胀系数大，加工硬化倾向大，切屑不易卷曲、折断，切削与刀具粘结现象严重，因此，不锈钢较难加工。 练习与思考 160Si2Mn

17、钢中，平均含C_%、Si _%、Mn _%。 Cr12钢中平均含C_%、Cr_%。 2GCr15 是_钢，主要用于制作_，其主有要性能与低合金 刃具钢相近，故也可以用来制造刀具、冷模具和_具等。 3. W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 属于_钢。该类钢经高温淬火及多次高温回后具有高的强度、_和_，红硬性温度达到_0C，故该类主要用于制造切削速度较高的刀具 （如_、 _等） 和形状复杂、 负荷较重的成形刀具 （如_、 _等）。 项目五、铸铁 一、教学目标 1、了解铸铁及其优良性能； 2、了解常用铸铁的牌号、组织、性能、用途。 二、教学任务 铸铁是指含碳量大于2.11%的铁碳合金。 工业上常用

18、铸铁的含碳量在3.0%4.5%范围内。 铸铁中的碳以碳化物（Fe3C）形式存在时生产中很少应用，而工业生产中常用的铸铁碳则以石墨形式存在。常用铸铁具有铸造好、切削加工性好、减摩擦、减震动、缺口敏感性低等优越性能。 常用铸铁 类 别 灰 铸 铁 可锻铸铁 球墨铸铁 牌 号 HT200 HT3500 表示b为200 MPa的灰铸铁。 KTH300-06 KTZ00-02 表示b为300 MPa、为6%的可锻铸铁。 QT400-18 QT900-2 表示b为400 MPa、为18%的球墨铸铁。 组 织 金属基体+片状石墨 金属基体+球状石墨 金属基体+团絮状石墨 性 能 抗拉强度、塑性、韧性较差，但

19、铸造好，切削加工性好，减摩擦， 减震动， 缺口敏感性低。 有一定的塑性和韧性，造好， 切削加工性好，减摩擦，减震动，缺口敏感性低。 力学性能与钢相媲美，铸造好， 切削加工性好，减摩擦，减震动，缺口敏感性低。 用 途 用于制造形状复杂、受力不大、受压减震的零件。如机床身、水泵壳体、气缸体等。 用于制造形状复杂受冲击载荷的薄壁中小型零件。如管道配件、车轮壳。 制造强度、硬度、韧性要求高，状复杂的零件。如动机曲轴，车床、铣床主轴等。 拓展视野 1、灰铸铁为什么易于切削加工？ 这是由于灰铸铁组织中的片状石墨割裂金属基体的连续性， 使灰铸铁的切屑易脆断， 且 石墨对刀具有一定的润滑作用，使刀具磨损减小。

20、 2、在车削灰铸铁件时，为什么会发出清脆的尖叫声？ 在加工车削灰铸铁件时， 常常会发出清脆的尖叫声， 这是因为灰铸铁件组织中存在硬度很高的白口铸铁（Fe3C）的缘故。 项目六、铝及铝合金 一、教学目标 1、了解纯铝的优良性能； 2、了解常用铝合金的牌号、组织、性能和用途。 二、教学任务 1、纯铝 铝是大自然赐予人类的宝物，它的具有密度小、导电、导热性好、塑性好等优良性能。但人们对铝的认识经历了较为漫长的过程，在自然界，铝以稳定的化合态存在，如氧化铝（AI2O3） ，因而早期制备铝比较困难。19世纪中期，铝十分昂贵，甚至超过了当时黄金的价格。1886年，电解法制铝工艺的发明，使铝在生产、生活中得

21、以迅速普及。现今，铝已广泛地用来制造电线、电缆、生活用品和配制铝合金。 2、铝合金 铝合金具有密度小、比强度高、塑性好、制造成本简单、成本低、抗腐蚀能力强等优点。 常用的铝合金的种类、牌号、性能和用途 类 别 牌 号 性 能 用 途 防锈铝 LF5 LF21 具有很好的耐腐蚀性， 塑性优良，抛光性好。 制造耐腐蚀、 保光泽的零件。如装饰材料，日用器具、飞机车辆的防锈蒙皮。 硬 铝 LY11 LY12 强度、硬度较高，比强度与高强度钢相当，耐腐蚀性差。 主要用一般的的受力构件。如铆钉、螺栓。 超硬铝 LC4 LC6 有很高的强度，比强度与超高强度钢相当，耐腐蚀性差。 主要用于受力大的构件。如飞机

22、大梁、螺旋桨。 锻 侣 LD7 LD10 可锻造，力学性能与硬铝相近。 用于制造质量轻， 且强度要求较高的锻件、冲压件。 铸造铝合金 ZL101 ZL201 具有很好的铸造性。 铸造质轻，耐腐蚀、腐蚀复杂，但强度要求不高的零件。 如仪表外壳、内燃机活塞。 项目七、铜及合铜金 一、教学目标 1、了解纯铜的优良性能； 2、了解常用黄铜、青铜的牌号、组织、性能和用途。 二、教学任务 1、纯铜 铜是人类使用最早的金属， 人类的历史就曾经经历了以它命名的青铜器时代。 人类最早利用的单质铜直接来自于自然界少量的单质铜。 铜在自然界中主要以化合态存在， 常见的的铜矿有黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、孔雀石

23、主要成分为CuCO3.Cu(OH)2 等。现代工业主要采用调温冶炼黄铜矿的方法获得铜。用这种方法冶炼得到铜，含铜量为99.5%99. 7%,还含有Ag、Au、Fe、Zn等杂质。要达到电气工业生产用铜还必须经过电解精炼，电解精炼得到的铜，含铜量高达99. 95%99. 98%。 铜的新鲜断面是玫瑰红色，但表面形成CuO膜外观呈紫红色（俗称紫铜）。铜具有优良的导电性、导热性，耐腐蚀性，塑性优良。铜广泛用于国防工业和电气工业。约有一半的铜用于制造电线、电缆等导电体。 2、铜合金黄铜、青铜、白铜 （1）黄铜 黄铜是铜与锌组成的合金。 因色黄而得名。 根据化学成分的不同黄铜以分为普通黄铜和特殊黄铜。 普

24、通黄铜 普通黄铜是仅由铜和锌组成的合金。它的力学性能需求比纯铜高，价格便宜，在一般情况下不易腐蚀，塑性好，能进行热压力加工和冷压力加工。普通黄铜是一种应用广泛的铜合金。下表是介绍的是普通黄铜几种典型用途。 普通黄铜牌号 H90 H80 H7O H62 黄铜产品 艺术品 体育奖杯 子弹弹壳 螺钉 螺母 垫圈 特殊黄铜 特殊黄铜是普通黄铜中加入其它合金元素组成的铜合金。如铅黄铜（HPb59-1）、铝黄铜（HMn 58-2） （2）青铜 青铜是指除黄铜和白铜以外的铜合金。 根据化学成分的不同可分为锡青铜和无锡 （特殊）青铜。人类在青铜器时代使用的大多是锡青铜。 类 别 锡青铜 特殊青铜 典型牌号 Q

25、Sn4-3 QSn4-4_4 QAI7 QBe2 主要性能 具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和铸造性。 大多数特殊青铜都比锡青铜具有更好的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性。 （3）白铜 白铜是铜镍合金。 因色白而得名。 它表面膜光亮， 不易锈蚀， 主要用于制造精密仪器、仪表中耐蚀零件及电阻器、热电偶等。 项目八、硬质合金 一、教学目标 1、了解硬质合金的性能； 2、了解常用硬质合金的分类、牌号、用途。 二、教学任务 硬质合金是以一种或几种高硬度的难熔碳化物的粉末为主要成分,加入金属钴作粘结剂,用粉末冶金方法制得的金属材料。它的性能特点是： 硬度高（HRA8693） ，红硬性高（9001000） ，耐磨性好

26、，抗压强度高； 抗弯强度低（只有高速钢的 1/21/3），韧性差（只有淬火钢的 30%50%），导热性差； 耐腐蚀性好，抗氧化性良好； 线膨胀系数小。 硬质合金切削切削速度比高速钢高 4 倍7 倍，刀具寿命高 5 倍80 倍。可切削 50HRC左右的硬质材料。 常用的硬质合金种类、牌号、成分、用途 类 别 牌 号 成 分 硬基体 粘结剂 用 途 钨钴类硬质合金 YG3 YG3X YG6 YG6X YA6 YG8 碳化钨 钴 适用于加工脆性材料。 如 铸铁 钨钛钴类硬质合金 YT30 YT15 YT5 碳化钨 钴 碳化钛 适用于加工塑性材料。 如 一般碳钢 45 钢 通用硬质合金 YW1 YW2

27、 碳化钨 碳化钛 钴 碳化钽或碳化铌 适用于加工不锈钢、 耐热钢、高锰钢 牌号说明： Y硬质合金； G钴，其后数字表示含钴量； X细颗粒合金； A含碳化钽或碳化铌的钨钴类硬质合金； T碳化钛，其后数字表示碳化钛含； W通用合金。 拓展视野 硬质合金刀具使用时应注意的事项： 硬质合金切削刀具材料具有硬而脆的特性，故在精加工时务必使用金刚石砂轮磨削。 硬质合金切削刀具材料具有硬而脆的特性，故在受到冲击或夹紧力太大时会产生崩刃或碎裂。 硬质合金的热膨胀系数较小，故用作热套或冷套件的产品，若使用温度与设计值有显著差异(或高或低时)会产生裂纹。 在贮存硬质合金切削刀具时注意要放在干燥处，因切削液或其他液

28、体会使其腐蚀，而降低刀具强度。 硬质合金刀具刃磨后，必须仔细检查有否产生裂纹。 如用电加工硬质合金切削刀具后，须检查刀具表面是否有残留裂纹，否则将会影响刀具强度，必要时通过精磨来消除刀具表面裂纹 硬质合金刀具磨削是应注意的事项： 硬质合金切削刀具在磨削加工时会产生较高的切削温度和粉尘、气雾。当粉尘、汽雾接触到眼睛或皮肤，以及被人体吸入都会产生危害。故对硬质合金切削刀具进行磨削或刃磨时，推荐您使用局部吸尘装置、带口罩、眼睛和手套等保护措施。若手上沾上粉尘，应用肥皂和水彻底清洗干净。 切勿在工作地就餐，餐前应将手洗干净。应用吸尘器或洗涤方法去除衣服上的粉尘，切勿用手拍粉尘。 长期或反复接触粉尘会影

29、响皮肤、呼吸道和心脏等。 项目九、金属切削加工性能 一、教学目标 1、了解金属的切削加工； 2、了解金属材料的切削加工性。 二、教学任务 1、切削加工 金属材料的切削加工是车、刨、铣、钻、磨及钳工加工。 2、切削加工性 切削加工性是指切削加工工件材料的难易程度。 （1）最佳切削硬度 影响金属材料切削加工性的因素很多，主要的有硬度、塑性、耐热性、导热系数及对刀具的磨擦能力等，其中硬度对金属的切削加工性影响最大。 金属材料的最佳切削硬度是 170230 HBS。硬度过高不但难以加工，而且刀具容易磨损，能量耗费多；但硬度过低时切削加工中易“粘刀”，使刀具发热和磨损，且表面光洁度也很差。 （2）金属材

30、料的切削加工性分类 很容易切削材料：铜合金、铝合金、锌合金。 易切削材料：易切削钢（Y12 钢）、退火 15Cr 钢、正火 30 钢。 普通材料：一般钢材（235 钢 45 钢）、灰铸铁。 难切削材料：调质合金钢（45Cr 钢） 、不锈钢、钛及钛合金、高锰钢。 （3）机械制造中采用热处理改善材料切削加工性方法 高碳钢可采用退火降低硬度，改善切削加工性； 低碳钢可采用正火或调质处理降低硬度，改善切削加工性。 拓展视野 切削速度选择原则： 主要考虑切削加工的经济性，同时确保刀具寿命，且切削负荷不应超过机床的额定功率。通常的原则是： 刀具的耐热性好，切削速度可高些； 工件材料的强度、硬度高，或塑性太

31、大和太小，切削速度均应取低些； 加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度； 要求得到较小的表面粗糙度时，切削速度应避开积屑瘤的生成速度范围；对硬质合金刀具，可取较高的切削速度；对高速钢刀具，宜采用低速切削； 断续切削时，应取较低的切削速度； 工艺系统刚性较差时，切削速度应当减小； 在切削速度最后确定前，须验算机床电动机功率 PE是否足够。 项目十 切削刀具常用材料 一、教学目标 了解切削刀具材料和性能。 二、教学任务 切削刀具材料：碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、CBN烧结体及金刚石烧结体、电沉积金刚石等为刀具材料的总称。 刀具的切削部分不但要承受切削过程中的高温、 高压及冲击

32、载荷， 而且还要承受切屑及工件的强烈磨擦。因此，作为刀具切削部分材料必须具备较高的硬度、耐磨性、耐热性及足够强度、韧性，此外还必须有较好的冷、热加工性。下表介绍的是目前使用最广泛的切削刀具材料。 切削刀具材料 用 途 硬 度 维持工作的最高温度 切 削 速 度 碳素工具钢 T7、T8、 T12、T 13 手动工具：锉刀、锯条、板牙、丝锥。 加工轻合金的的机动刀具。 HRC 6065 200 5 米/秒 低合金刃具钢 9CrSi CrWMn 手动工具：板牙、丝锥。 形状复杂的低速机动工具。 HRC 6065 250 8 米/秒 高速钢 W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 切削速度较高的刀具（如

33、车刀、铣刀）和形状复杂、载荷较重的成型刀具（如齿轮铣刀、拉刀）。 HRC 6269 600 16 米/秒 硬质合金 钨钴类、钨钛钴类 广泛应用于高速切削和对高硬度或高韧性材料的切削刀具中。 HRA 8693 1000 32 米/秒 高温耐磨陶瓷 陶瓷车刀适用于连续切削的 精加工及半精加工。 HRA 9194 1200 32 米/秒 热压氮化硅 氮化硅刀具适用于高硬度 材料的精加工及半精加工。 HV 2000 1300 32 米/秒 立方氮化硼 氮化硅刀具适用于制作高硬度、 高强度材料的精加工车刀。 HV 9000 1400 32 米/秒 拓展视野 切削刀具的使用注意事项： 刀 具 种 类 易

34、发 生 的 事 故 清 除 方 法 所有切削刀具 由于刀刃很锋利， 因此直接用手触及有碰伤的可能。 特别是从套壳中取出时或将其安装在机床上时， 请使用手套等保护用品。 使用错误的方法或使用条件不恰当， 可导致刀具破损飞出，造成碰伤的危险。 请使用安全罩，保护眼睛。请使用推荐的切削条件， 并请仔细阅读使用说明书及样本资料。 由于冲击负荷，刀具过度磨损，使切削力剧增，导致刀具破损飞溅，而有伤害操作人员的危险。 请使用安全罩，保护眼睛。 请及时更换磨损的刀具。 高温的切屑飞溅及过长切屑排出， 可造成伤害及烫伤操作人员。 请用保护手套等保护用具。 切削过程产生高温，切莫直接触摸加工完的刀具或工件，以避

35、免烫伤的危险。 请使用安全罩，保护眼睛。在除去切屑时应关停机床，并带上手套采用钳子或夹子等工具。 切削中产生的火花和剧烈磨擦的刀具产生高温及高温的切屑，都有可能引发火灾的危险。 切削中产生的火花和剧烈磨擦的刀具产生高温及高温的切屑， 都有可能引发火灾的危险。 在使用非水溶性切削液时应采用防火措施。 在高速旋转时，如机床夹具等平衡性能差，会产生振动及颤振，使刀具破碎而发生危险情况。 请使用安全罩，保护眼睛。必须对机床进行试运转， 并确认没有振动或颤振等异常声音后再正式操作。 工件上产生毛刺等缺陷，直接用手触摸有受伤的危险。 请不要裸手触摸工件。 切削刀具 （带可转位刀片） 若未把刀片与有关零件夹

36、紧，在切削中有脱落或飞出的可能，造成伤害事故。 安装刀片的定位面和紧固零件上，不允许有杂物粘附， 应仔细检查后认为可靠再安装刀片。 请使用附带的专用扳手夹固刀片与零件， 专用扳手决不允许作其它用途。 用通用套筒扳手等辅助工具时，若夹紧力太大时，会造成刀片产生微裂纹等缺陷，产生事故隐患。 只允许用附带的专用扳手夹紧刀片等零件。 刀具高速旋转时，由于离心力，刀片有可能飞出的危险。 请参照产品使用说明书和样本，在推荐的范围内使用。 各种铣刀及 其它旋转刀具 铣刀类刀具，由于刃口锋利直接用手触摸可能碰伤手。 请用保护手套等防护用品。 刀具因偏心旋转，不平衡等因素引起颤振，振动等并由于刀具破碎而飞溅，会

37、造成伤害事故。 旋转速度按推荐的条件选择。 为防止因轴承磨损引起的偏心回转振动等， 应定期检查回转部分的精度和调整平衡。 钻 头 工件旋转加工通孔时，当钻通时切剩部分常会高速飞出，这种飞出物呈圆盘状且很锋利，十分危险易造成事故。 请使用安全罩， 保护眼睛等防保用具，并在夹持部分装上外罩。 极小直径的钻头其顶部是尖形，十分锐利，用手接触不小心易刺伤。钻头折断在工件内将难以取出，还有可能折断飞出，易造成伤害事故。 操作时必须充分注意安全， 请使用保护手套，保护眼睛。 焊接刀具 有刀片脱落，破碎造成受伤的危险性。 使用前要确认已牢靠焊上。 在可能产生高温的条件下请勿使用。 其 他 在规定用途以外使用时， 会招致机床或刀具的损坏，非常危险。 请遵守规定的使用方。