金屬切削過程中,刀具切削部分承受著很大的切削力與沖擊力,并伴隨著強烈的金屬塑性變形與劇烈的摩擦,產生大量的切削熱,造成切削區(qū)域極高的切削溫度與溫度梯度。因此,刀具材料應具備以下基本性能。
(1)高的硬度和耐磨性,刀具材料的硬度必須高于被加工材料的硬度,其硬度在室溫條件下也應在62HRC以上。如高速工具鋼的硬度為63~70HRC,硬質合金的硬度為89~93HRA。刀具材料的耐磨性是刀具材料抵抗磨損的能力。一般來說,刀具材料硬度越高,耐磨性也越好。此外,刀具材料的耐磨性還與金相組織中化學成分(碳化物、氮化物等)、硬質點的性質和數(shù)量、顆粒大小和分布狀況等有關。金相組織中碳化物越多,顆粒越細,分布越均勻,其耐磨性也越好。
(2)足夠的強度和韌性 刀具切削部分的材料在切削時要承受很大的切削力和沖擊力,因此,刀具材料必須要有足夠的強度和韌性,以確保其加工過程中不出現(xiàn)破損崩刃等。
(3)耐熱性指刀具材料高溫下保持上述性能的能力,又稱熱硬性。高溫硬度越高,表示耐熱性越好,因此在高溫時抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強。一般碳素工具鋼的熱硬性約 300℃、高速工具鋼約600℃、硬質合金約900℃。
(4)導熱性導熱性好,則切削時產生的熱量容易傳導出去,從而降低切削部分的溫度,減輕刀具磨損。此外,導熱性好的刀具材料其耐熱沖擊和抗熱龜裂的性能增強,這種性能對采用脆性刀具材料進行斷續(xù)切削,特別在加工導熱性能差的工件時尤重要。
(5)良好的加工工藝性 加工工藝性指刀具材料加工制造的難易程度,刀具材料的工藝性包括:鍛造、焊接、切削加工、削和熱處理等性能。
(6)經濟性與市場購買性經濟性是正確選用刀具材料、降低產品成本的主要依據(jù)之一,也是評價新型刀具材料的重要指標之一。在考慮經濟性的同時,還必須考慮其性價比。市場購買性是刀具材料市場采購方便性的評價依據(jù),再好的材料不易購得也是無用的。