數(shù)控刀具材料主要有哪幾類?(高速鋼的一些物理特性)

摘要:今天給各位分享數(shù)控刀具材料主要有哪幾類?的知識(shí),其中也會(huì)對(duì)高速鋼的一些物理特性進(jìn)行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問(wèn)題,別忘了關(guān)注本站,...
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今天給各位分享數(shù)控刀具材料主要有哪幾類?

數(shù)控刀具材料主要有哪幾類?(高速鋼的一些物理特性)

的知識(shí),其中也會(huì)對(duì)高速鋼的一些物理特性進(jìn)行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問(wèn)題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開(kāi)始吧!

本文導(dǎo)讀目錄:

1、數(shù)控刀具材料主要有哪幾類?

2、高速鋼的一些物理特性

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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