刀具材料介紹

時間：2024-04-19 16:08:57 來源：admin 點擊：0次

非合金工具鋼（原碳素工具鋼）

按照GB/T13104.1—2008《鋼分類第1部分：按化學成分分類》及GB/T1299—2014(模具鋼)，非合金工具鋼屬于非合金鋼。按照GB/T11304.2—2008《鋼分類第2部分：按主要質(zhì)量等級和主要性能或使用特性的分類》，非合金工具鋼屬于特殊質(zhì)量非合金鋼。

非合金工具鋼是高碳過共析、共析或亞共析鋼。碳是非合金工具鋼的主要強化元素。非合金工具鋼通常按用途可分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼、耐磨的；按鋼質(zhì)可分為優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。這類鋼耐熱性較差(200~250℃)，經(jīng)熱處理后具有較高的硬度和耐磨性，但熱硬性差、淬透性低。這類鋼主要用于制造加工硬度和強度不太高的尺寸較小、小進給、低速的切削工具和手動工具，以及形狀簡單、精度要求較低的量具、模具等。

合金工具鋼

按照GB/T13304.1-2008《鋼分類第1部分：按化學成分分類》，合金工具鋼屬于合金鋼。按照GB/T13304.2-2008《鋼分類第2部分：按主要質(zhì)量等級和主要性能或使用特性的分類》，合金工具鋼屬于特殊質(zhì)量合金鋼。

合金工具鋼為中、高碳合金鋼，這類鋼碳含量較高，并含有多種強化合金元素，如鉻、鎢、硅、錳、釩等。合金工具鋼按用途可分為刃具鋼、模具鋼（冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼）、量具鋼，一種鋼通常兼有多種用途(熱作模具鋼除外)。這類鋼具有較高的耐熱性(300~400℃)，較高的硬度，一定的韌性,良好的耐磨性、熱硬性,一定的耐沖擊性,以及良好的淬透性、組織穩(wěn)定性，較小的熱處理變形等性能。這類鋼主要用于制造截面較大，要求熱處理變形小，對耐磨性及韌度有一定要求的低速切削刀具，以及形狀特殊且較復雜的量具、刃具、耐沖擊工具和冷熱作模具與一些特殊用途的工具。

以上兩種鋼材作為刀具材料的使用量都很少。

高速工具鋼

按照GB/T13304.1-2008《鋼分類第1部分：按化學成分分類》。高速工具鋼屬于合金鋼。按照GB/T13304.2-2008《鋼分類第2部分：按主要質(zhì)量等級和主要性能或使用特性分類》，高速工具鋼屬于特殊質(zhì)量合金鋼。

高速工具鋼是高碳合金鋼，主要合金元素有鎢、鉻、鉬、釩等，含有大量的碳化物。這些碳化物使高速工具鋼具有高的熱硬性和耐磨性，高速工具鋼在較高溫度(不大于600℃)下能保持良好的切削性能，用于制造高效率切削刀具，如銑刀、鉸刀、拉刀、插齒刀及鉆頭等，也用于鐵冷模具、高溫彈簧及高溫軸承等，是應用較多的一種刀具材料。

鑄造鈷基合金（斯太立特合金）

鑄造鉆基合金是一種w(C)=1%~3%和數(shù)量不等的鈷、鎢、鉻、釩等成分組成的高鈷基合金。這類材料具有高的耐熱性（與高速工具鋼相比）和抗彎強度(與硬質(zhì)合金相比)，同時具有良好的抗氧化性以及高溫尺寸穩(wěn)定性、高的熱硬性和韌性，在各種介質(zhì)中具有良好的抗腐蝕性，其常溫性能雖不及高速工具鋼，但是高溫性能較高，故有較好的切削性能。此類合金在美國應用較多。

硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是一種主要由硬化相（難熔金屬的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等）和粘結(jié)劑相（鈷、鎳等）組成的粉末冶金產(chǎn)品。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨，強度和韌性較好，耐熱、耐腐蝕等系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、創(chuàng)刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。硬質(zhì)合金可分為碳化鎢基與碳（氮）化鈦基兩大類，現(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于非合金工具鋼的數(shù)百倍，是目前應用較多的一種刀具材料。

ISO將切削用硬質(zhì)合金分為三類。

K類：主要成分為WC-Co，相當于我國的YG類，用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料。

P類：主要成分為WC-TiC-Co，相當于我國的YT類，用于加工長切屑的黑色金屬。

M類：主要成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co，相當于我國的YW類，用于加工長或短切屑的黑色金屬和有色金屬。

陶瓷

陶瓷刀具具有高的硬度、熱硬性和耐磨性，在高速切削和干切削時，表現(xiàn)出優(yōu)異的切削性能，是一類極具發(fā)展前途的刀具材料。刀具用陶瓷一般采用熱壓法，即將粉末狀原料在高溫高壓下壓制成餅狀，然后切割成刀片。按化學成分，陶瓷刀具材料約可以分為氧化鋁系、氮化硅系陶瓷兩大類，目前發(fā)展的有復合氮化硅一氧化鋁系，以及納米增韌陶瓷刀具材料、陶瓷涂層刀具材料。納米改性、納米復合及超細晶粒陶瓷刀具材料的研究與開發(fā)將是今后陶瓷刀具材料發(fā)展的主要方向。

金剛石

金剛石的化學穩(wěn)定性較低，切削溫度超過700~800℃時，其硬度就會急劇下降。另外，金剛石刀具不適合于加工鋼鐵材料，因為金剛石和鐵有很強的化學親和力，在高溫下鐵原子容易與碳原子作用而使其轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu)，刀具極易損壞。