數(shù)控刀具材料主要有哪幾類？(高速鋼的一些物理特性)
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數(shù)控刀具材料主要有哪幾類？ ♂
一、高速鋼，是在合金工具鋼中加入較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼，它具有較高的強(qiáng)度、韌性和耐熱性，是目前應(yīng)用最廣泛的刀具材料，因刃磨時(shí)易獲得鋒利的刃口，又稱“鋒鋼”，高速鋼按用途不同，可分為普通高速鋼和高性能高速鋼，1）普通高速鋼普通高速鋼具有一定的硬度（62～67HRC）和耐磨性、較高的強(qiáng)度和韌性，切削鋼料時(shí)切削速度一般不高于5060m/min，不適合高速切削和硬材料的切削，常用牌號(hào)有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，2）高性能高速鋼在普通高速鋼中增加碳、釩的含量或加入一些其它合金元素而得到耐熱性、耐磨性更高的新鋼種，但這類鋼的綜合性能不如普通高速鋼。
常用牌號(hào)有9W18Cr4V、9W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3等，二、硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金是由硬度和熔點(diǎn)都很高的碳化物，用Co、Mo、Ni作粘結(jié)劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品，其常溫硬度可達(dá)78～82HRC，能耐850～1000℃的高溫，切削速度可比高速鋼高4～10倍，但其沖擊韌性與抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)比高速鋼差，因此很少做成整體式刀具，實(shí)際使用中，常將硬質(zhì)合金刀片焊接或用機(jī)械夾固的方式固定在刀體上，我國(guó)目前的硬質(zhì)合金主要分為三類：，1、K類（YG），即鎢鈷類，由碳化鎢和鈷組成。
這類硬質(zhì)合金韌性較好，但硬度和耐磨性較差，適用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料，常用的牌號(hào)有：YG8、YG6、YG3，它們制造的刀具依次適用于粗加工、半精加工和精加工，數(shù)字表示Co含量的百分?jǐn)?shù)，YG6即含Co為6%，含Co越多，則韌性越好，2、P類（YT），即鎢鈷鈦類，由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成，這類硬質(zhì)合金耐熱性和耐磨性較好，但抗沖擊韌性較差，適用于加工鋼料等韌性材料，常用的牌號(hào)有：YT5、YT15、YT30等，其中的數(shù)字表示碳化鈦含量的百分?jǐn)?shù)，碳化鈦的含量越高，則耐磨性較好、韌性越低，這三種牌號(hào)的硬質(zhì)合金制造的刀具分別適用于粗加工、半精加工和精加工。
3、M類（YW），即鎢鈷鈦鉭鈮類，由在鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金中加入少量的稀有金屬碳化物（TaC或NbC）組成，它具有前兩類硬質(zhì)合金的優(yōu)點(diǎn)，用其制造的刀具既能加工脆性材料，又能加工韌性材料，同時(shí)還能加工高溫合金、耐熱合金及合金鑄鐵等難加工材料，常用牌號(hào)有YW1、YW2。
三、對(duì)刀具材料的基本要求，在切削過(guò)程中，刀具切削部分不僅要承受很大的切削力，而且要承受切屑變形和摩擦產(chǎn)生的高溫，要保持刀具的切削能力，刀具應(yīng)具備如下的切削性能，1．高的硬度和耐磨性，刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，常溫下一般應(yīng)在HRC60以上，一般說(shuō)來(lái)，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好，2．足夠的強(qiáng)度和韌性。
刀具切削部分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(qiáng)度和韌性，3．良好的耐熱性和導(dǎo)熱性，刀具材料的耐熱性是指在高溫下仍能保持其硬度和強(qiáng)度，耐熱性越好，刀具材料在高溫時(shí)抗塑性變形的能力、抗磨損的能力也越強(qiáng)，刀具材料的導(dǎo)熱性越好，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量越容易傳導(dǎo)出去，從而降低切削部分的溫度，減輕刀具磨損，4．良好的工藝性，為便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性。
包括熱加工性能（熱塑性、可焊性、淬透性）和機(jī)械加工性能，5．良好的經(jīng)濟(jì)性等，蘇州東锜公司在長(zhǎng)期的經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，與國(guó)內(nèi)外多家鋼廠建立了長(zhǎng)期的友好合作伙伴關(guān)系：日本日立金屬“日立HITACHI”特殊鋼，日本大同鋼材“大同DAIDO”特殊鋼，日本SUS系列不銹鋼，瑞典UDDEHOLM“一勝百ASSAB”工具鋼，德國(guó)“撒斯特”特殊鋼，奧地利“百祿BOHLER”工具鋼，美國(guó)“芬可樂(lè)FINKL”特殊鋼及“ALCOA”鋁業(yè)，日本高周波“KOSHUHI”特殊鋼，德國(guó)“葛利茲”特殊鋼等國(guó)外知名工具鋼廠，同時(shí)和國(guó)內(nèi)寶鋼鋼鐵有限公司、撫順新?lián)徜撚邢挢?zé)任公司、長(zhǎng)城特鋼有限公司、舞陽(yáng)鋼鐵有限公司長(zhǎng)期代理合作。
高速鋼的一些物理特性 ♂
在眾多的刀具材料中，高速鋼至今仍占據(jù)著統(tǒng)治地位，高速鋼按使用硬度可分為普通高速鋼和超硬高速鋼，普通高速鋼的硬度低于66HRc，一般在64HRc左右，故耐磨性、紅硬性較差，但強(qiáng)度與韌性較好；超硬高速鋼硬度在66HRc以上，故耐磨性、紅硬性好，但強(qiáng)度、韌性差，影響高速鋼性能的主要因素是萊氏共晶的量，隨著碳含量增加，萊氏共晶量增加，耐磨性、紅硬性增強(qiáng)，而強(qiáng)度與韌性下降，高速鋼是由大量W、Mo、Cr、V、Co等合金元素組成的高合金鋼,以往多用作工具鋼和模具鋼，高速鋼的淬火溫度通常為1250～1320℃,淬火后在500～600℃回火,組織為回火馬氏體+碳化物+少量殘余奧氏體。
經(jīng)淬火、回火處理后,高速鋼具有很高的硬度,可達(dá)HRC64～67，與普通材料相比,高速鋼具有良好的紅硬性,各種材料在不同溫度下的硬度見(jiàn)表1〔1〕,可見(jiàn),高速的紅硬性確保了高溫下具有高的抗磨損能力,這正是它能用于帶鋼熱連軋工作輥的主要原因，表1各種材料在不同溫度下的硬度〔1〕，材料牌號(hào)抗彎，強(qiáng)度，/MPa硬度，20℃200℃400℃600℃，硬質(zhì)合金YG8147176～7774～7571～7268～69。
高速鋼W18Cr4V196164646263，工具鋼CrWMn65585247，高鉻鑄鐵805Hv743Hv657Hv217Hv，注:高鉻鑄鐵成分為:2.2%C、21%Cr、0.41%Ni、0.92%Mo，高速鋼，1.概述，高速鋼又名風(fēng)鋼或鋒鋼，意思是淬火時(shí)即使在空氣中冷卻也能硬化，并且很鋒利。
它是一種成分復(fù)雜的合金鋼，含有鎢、鉬、鉻、釩等碳化物形成元素，合金元素總量達(dá)10～25%左右，它在高速切削產(chǎn)生高熱情況下(約500℃)仍能保持高的硬度，HRC能在60以上，這就是高速鋼最主要的特性紅硬性，而碳素工具鋼經(jīng)淬火和低溫回火后，在室溫下雖有很高的硬度，但當(dāng)溫度高于200℃時(shí)，硬度便急劇下降，在500℃硬度已降到與退火狀態(tài)相似的程度，完全喪失了切削金屬的能力，這就限制了碳素工具鋼制作切削工具用，而高速鋼由于紅硬性好，彌補(bǔ)了碳素工具鋼的致命缺點(diǎn)，可以用來(lái)制造切削工具，高速鋼的熱處理工藝較為復(fù)雜，必須經(jīng)過(guò)退火、淬火、回火等一系列過(guò)程，退火的目的是消除應(yīng)力，降低硬度，使顯微組織均勻，便于淬火，退火溫度一般為860～880℃，淬火時(shí)由于它的導(dǎo)熱性差一般分兩階段進(jìn)行。
先在800～850℃預(yù)熱(以免引起大的熱應(yīng)力)，然后迅速加熱到淬火溫度1220～1250℃，后油冷，工廠均采用鹽爐加熱，淬火后因內(nèi)部組織還保留一部分(約30%)殘余奧氏體沒(méi)有轉(zhuǎn)變成馬氏體，影響了高速鋼的性能，為使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步提高硬度和耐磨性，一般要進(jìn)行2～3次回火，回火溫度560℃，每次保溫1小時(shí)，(1)制造方法：通常采用電爐，近來(lái)曾采用粉末冶金方法高速鋼，使碳化物呈極細(xì)小的顆粒均勻地分布在基體上，提高了使用壽命，(2)用途：用于制造各種切削工具，如車刀、鈷頭、滾刀、機(jī)用鋸條及要求高的模具等，2.主要廠，我國(guó)大連鋼廠、重慶鋼廠、上海鋼廠是高速鋼的主要廠，3.主要進(jìn)口國(guó)家。
我國(guó)主要從日本、俄羅斯、德國(guó)、巴西等國(guó)進(jìn)口，4.種類，有鎢系高速鋼和鉬系高速鋼兩大類，鎢系高速鋼有W18Cr4V,鉬系高速鋼有W6Mo5Cr4V2等，5.規(guī)格和外觀質(zhì)量，規(guī)格主要有圓鋼和方鋼，鋼材的表面要加工良好，不得有肉眼可見(jiàn)的裂紋、折疊、結(jié)疤和發(fā)紋。
冷拔鋼材表面應(yīng)潔凈、光滑、無(wú)夾雜和氧化皮等，6.化學(xué)成分，我國(guó)國(guó)標(biāo)和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中主要鋼號(hào)的化學(xué)成分如表6726，表6-7-26高速鋼化學(xué)成分指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)鋼號(hào)化學(xué)成分%，CSiMnPSCr，GB/T9943-88W18Cr4V0.70-0.800.20-0.400.10-0.40＜0.030＜0.0303.80-4.40。
GB/T9943-88W6Mo5Cr4V20.80-0.900.20-0.450.15-0.40＜0.030＜0.0303.80-4.40，JISG4403-83(94)SKH20.73-0.83＜0.40＜0.40＜0.030＜0.0303.80-4.50，JISG4403-83(94)SKH101.45-1.60＜0.40＜0.40＜0.030＜0.0303.80-4.50，JISG4403-83(94)SKH510.80-0.90＜0.40＜0.40＜0.030＜0.0303.80-4.50，GB/T9943-88W18Cr4V＜0.3017.50-19.001.00-1.40，GB/T9943-88W6Mo5Cr4V24.50-5.505.50-6.751.75-2.20。
JISG4403-83(94)SKH217.00-19.000.80-1.20＜0.25＜0.25，JISG4403-83(94)SKH1011.50-13.504.20-5.204.20-5.20＜0.25＜0.25，JISG4403-83(94)SKH514.50-5.505.50-6.701.60-2.20＜0.25＜0.25，注：其他國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)有19265等，7.物理性能，高速鋼一般不做抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn)，而以金相、硬度檢驗(yàn)為主，鎢系和鉬系高速鋼經(jīng)正確的熱處理后，洛氏硬度能達(dá)到63以上，鋼材的酸浸低倍組織不得有肉眼可見(jiàn)的縮孔、翻皮，中心疏松，一般疏松應(yīng)小于1級(jí)，金相檢驗(yàn)的內(nèi)容主要包括脫碳層、顯微組織和碳化物不均勻度3個(gè)項(xiàng)目。
高速鋼不應(yīng)有明顯的脫碳，顯微組織不得有魚(yú)骨狀共晶萊氏體存在，高速鋼中碳化物不均勻度對(duì)質(zhì)量影響最大，目前冶金和機(jī)械部門對(duì)碳化物不均勻度的級(jí)別十分重視，根據(jù)鋼的不同用途可對(duì)碳化物不均勻度提出不同的級(jí)別要求，通常情況下應(yīng)小于3級(jí)，8，成捆，用鐵絲捆扎，并有標(biāo)牌標(biāo)明爐號(hào)，規(guī)格等印記，但對(duì)冷軋鋼還要涂防銹油，并用防潮紙包裹，對(duì)銀亮鋼還應(yīng)裝箱，9.注意事項(xiàng)，檢驗(yàn)高速鋼碳化物不均勻度與試樣的腐蝕時(shí)間有關(guān)。
有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中只提出腐蝕要適當(dāng)不能過(guò)腐蝕，這一點(diǎn)往往被人們所忽視，實(shí)踐證實(shí)，如果發(fā)生了過(guò)腐蝕，就會(huì)將碳化物染黑，表現(xiàn)出不均勻程度改善的假相，就可能將質(zhì)量不好的高速鋼誤判為優(yōu)質(zhì)鋼，這一點(diǎn)尤為重要，高速鋼是高合金刃具鋼，高速鋼具有很高的熱硬性，高速切削中刃部溫度達(dá)600℃時(shí)，其硬度無(wú)明顯下降，一、成分特點(diǎn)，1.高碳，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.70%以上，最高可達(dá)1.5%左右，它一方面要保證能與W、Cr、V等形成足夠數(shù)量的碳化物；另一方面還要有一定數(shù)量的碳溶于奧氏體中，以保證馬氏體的高硬度。
2.加入Cr、W、Mo、V等合金元素，加入Cr提高淬透性，幾乎所有高速鋼的鉻含量均為4%，鉻的碳化物（Cr23C6）在淬火加熱時(shí)差不多全部溶于奧氏體中，增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，大大提高鋼的淬透性，鉻還能提高鋼的抗氧化、脫碳的能力，加入W、Mo保證高的熱硬性，在退火狀態(tài)下，W、Mo以M6C型碳化物形式存在，這類碳化物在淬火加熱時(shí)極難溶解，一部分淬火后存在于馬氏體中，在隨后的560℃回火時(shí)，形成W2C或Mo2C彌散分布，造成二次硬化，這種碳化物在500℃～600℃溫度范圍內(nèi)非常穩(wěn)定，不易聚集長(zhǎng)大，從而使鋼具有良好的熱硬性；未溶的碳化物能起阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大及提高耐磨性的作用，V能形成VC(或V4C3),非常穩(wěn)定，極難熔解，硬度極高（大大超過(guò)W2C的硬度）且顆粒細(xì)小，分布均勻，能大大提高鋼的硬度和耐磨性。
二、高速鋼牌號(hào)，一種是鎢系W18Cr4V鋼，另一種是鎢－鉬系W6Mo5Cr4V2鋼，兩種鋼的組織性能相似，但W6Mo5Cr4V2鋼的耐磨性、熱塑性和韌性較好，而W18Cr4V鋼的熱硬性較好,熱處理時(shí)的脫碳和過(guò)熱傾向性較小，三、加工及熱處理特點(diǎn)，(1)鍛造高速鋼屬萊氏體鋼，鑄態(tài)組織中含有大量呈魚(yú)骨狀分布的粗大共晶碳化物（M6C），大大降低鋼的機(jī)械性能，特別是韌性，這些碳化物不能用熱處理來(lái)消除，只能依靠鍛打來(lái)?yè)羲?，并使其均勻分布?/p>
因此高速鋼的鍛造具有成形和改善碳化物的兩重作用，是非常重要的加工工序，為了得到小塊均勻的碳化物，需要多次鐓拔，高速鋼的塑性、導(dǎo)熱性較差，鍛后必須緩冷，以免開(kāi)裂，(2)熱處理高速鋼鍛后進(jìn)行球化退火，以便于機(jī)加工，并為淬火做好組織準(zhǔn)備，球化退火后的組織為索氏體基體和在其中均勻分布的細(xì)小粒狀碳化物，W18Cr4V鋼的熱處理工藝過(guò)程示意圖。
高速鋼的導(dǎo)熱性很差，淬火溫度又高，所以淬火加熱時(shí)，必須進(jìn)行一次預(yù)熱（800℃～850℃）或兩冷預(yù)熱（500℃～600℃、800℃～850℃），高速鋼中含有大量W、Mo、Cr、V的難熔碳化物，它們只有在1200℃以上才能大量地溶于奧氏體中，以保證鋼淬火、回火后獲得很高的熱硬性，因此其淬火加熱溫度非常高，一般為1220℃～1280℃，淬火后的組織為淬火馬氏體、剩余碳化物和大量殘余奧氏體，高速鋼通常在二次硬化峰值溫度或稍高一些的溫度（550℃～570℃）回火三次，在此溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，W、Mo及V的碳化物從馬氏體中析出，彌散分布，使鋼的硬度明顯上升；同時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，也使硬度提高，由此造成二次硬化現(xiàn)象，保證了鋼的硬度和熱硬性，進(jìn)行多次回火，是為了逐步減少殘余奧氏體量。
W18Cr4V鋼淬火后約有30%殘余奧氏體，經(jīng)一次回火后約剩15%～18%，二次回火降到3%～5%，第三次回火后僅剩1%～2%，高速鋼回火后的組織為回火馬氏體、細(xì)粒狀碳化物及少量殘余奧氏體，蘇州東锜精密模具材料材料有限公司落座于環(huán)境優(yōu)美、交通便利的江蘇省蘇州，公司面向國(guó)內(nèi)外各大中小型企業(yè)，長(zhǎng)期以來(lái)一直以壓鑄模具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、冷作模具鋼、高速鋼、塑膠模具鋼、硬質(zhì)合金等以主要批發(fā)銷售。
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