碳素工具鋼、高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷材料、立方氮化硼。在…之中
(1)碳素工具鋼用於制造手工工具。
(2)高速鋼可用作加工表面硬度HRC32以下合金鋼零件的各種復雜刀具。
(3)硬質合金用作加工HRC45以下合金鋼零件的工具。
(4)立方氮化硼用於HRC45以上的合金鋼工件。
當然,這些材料也可以用於加工其他材料,只是材料的品牌不同。
現在工具表面塗層技術已被廣泛應用。
為了多寫,下面稍微詳細介紹壹下。
壹、高速鋼
高速鋼是壹種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼,又稱高速工具鋼或鋒鋼。高速鋼是美國的F. W .泰勒和m .懷特在1898年發明的。高速鋼具有良好的工藝性能和良好的強韌性結合,因此主要用於制造復雜的薄刃和抗沖擊的金屬切削刀具,以及高溫軸承和冷擠壓模具。除了冶煉法生產的高速鋼,60年代以後又出現了粉末冶金高速鋼。其優點是避免了熔煉法造成的碳化物偏析造成的機械性能下降和熱處理變形。
高速鋼也被稱為白鋼。意思是淬火時,即使在空氣中冷卻也能硬化,而且非常鋒利。它是壹種成分復雜的合金鋼,含有鎢、鉬、鉻、釩、鈷等碳化物形成元素。合金元素總量約為10 ~ 25%。在高速切削引起的高熱條件下(500℃左右)仍能保持較高的硬度,HRC可達60以上。這就是高速鋼的主要特點——紅硬性。碳素工具鋼雖然經過低溫淬火回火後,在室溫下具有很高的硬度,但當溫度高於200℃時,硬度急劇下降,到500℃時,硬度與退火態相近,完全喪失切削金屬的能力,限制了碳素工具鋼制作刀具的使用。高速鋼由於紅硬性好,可以彌補碳素工具鋼的致命缺點,可以用來制造刀具。
通常用電爐生產,用粉末冶金生產高速鋼,使碳化物以極細小的顆粒形式均勻分布在基體中,提高了使用壽命。
高速鋼常用於制造形狀復雜的刀具。如銑刀、鉆頭、鉸刀、滾刀、拉刀、絲錐、板牙等。
高速鋼是壹種復合鋼,碳含量壹般在0.70 ~ 1.65%之間。含有大量的合金元素,總量可達10 ~ 25%。根據合金元素的不同,它可以分為:
鎢系高速鋼(含鎢9 ~ 18%);?
鎢鉬高速鋼(含5-12%鎢和2-6%鉬);
高鉬高速鋼(含0 ~ 2%鎢和5 ~ 10%鉬);
含釩高速鋼根據含釩量的不同可分為含釩量壹般(1 ~ 2%)和含釩量高(2.5 ~ 5%)的高速鋼。
鈷高速鋼(含鈷5 ~ 10%)。
高速鋼根據用途不同可分為通用和專用。
通用高速鋼:主要用於制造切削硬度HB≤300的金屬材料的刀具(如鉆頭、絲錐、鋸片)和精密工具(如滾刀、插齒機、拉刀)。常用的鋼種有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
專用高速鋼:包括鈷高速鋼和超硬高速鋼(硬度HRC 68 ~ 70),主要用於制造切削難加工金屬(如高溫合金、鈦合金、高強度鋼)的刀具。常用的鋼種有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。
二。硬質合金
由難熔金屬和粘結金屬的硬質化合物通過粉末冶金工藝制成的合金材料。
硬質合金具有高硬度、耐磨性、良好的強韌性、耐熱性和耐腐蝕性等壹系列優異性能,尤其是其高硬度和耐磨性即使在500℃也基本保持不變,在1000℃仍具有高硬度。
硬質合金廣泛用作刀具材料,如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等。它們用於切割鑄鐵、有色金屬、塑料、化學纖維、石墨、玻璃、石頭和普通鋼,也可用於切割耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼和工具鋼。
目前新型硬質合金刀具的切削速度是碳鋼的幾百倍。
硬質合金因其高硬度、高強度、高耐磨性、高耐蝕性,被譽為“工業牙齒”。用於制造切削工具、刀具、鈷工具和耐磨件,廣泛應用於軍工、航空航天、機械加工、冶金、石油鉆井、礦山工具、電子通訊、建築等領域。隨著下遊產業的發展,市場對硬質合金的需求越來越大。
並且在未來,高科技武器裝備的制造、尖端科技的進步和核能的快速發展將大大增加對高技術含量、高質量和高穩定性的硬質合金產品的需求。
硬質合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC,TiC)微米級粉末為主要成分,以鈷(Co)或鎳(Ni)和鉬(Mo)為粘結劑,在真空爐或氫還原爐中燒結而成的粉末冶金制品。
碳化物、氮化物、硼化物等。ⅳB族、ⅳB族和ⅳB族金屬因其極高的硬度和熔點統稱為硬質合金。介紹了硬金的結構、特性和應用,重點介紹了碳化物。
三。金屬陶瓷材料
從英文單詞Cermets來看,它是由陶瓷和金屬組成的。金屬陶瓷既保持了陶瓷的高強度、高硬度、耐磨、耐高溫、抗氧化、化學穩定性等特性,又具有良好的金屬韌性和塑性。因為金屬陶瓷和硬質合金這兩個術語之間沒有明確的界限,所以很難在具體材料之間劃出界限。從材料成分來看,硬質合金應該歸為金屬陶瓷,即。坎貝爾將硬質合金歸類為金屬陶瓷。
金屬陶瓷為了使陶瓷耐高溫,不易破碎,人們在制作陶瓷的粘土中加入壹些金屬粉末,於是制成了金屬陶瓷。
金屬基金屬陶瓷是通過在金屬基體中添加氧化物細粉制成的,也稱為彌散強化材料。主要有燒結鋁(鋁-氧化鋁)、燒結鈹(鈹-氧化鈹)、TD鎳(鎳-氧化釷)等。由壹種或多種陶瓷相和金屬相或合金組成的復合材料。從廣義上講,金屬陶瓷還包括難熔化合物合金、硬質合金和金屬結合劑金剛石工具材料。金屬陶瓷中的陶瓷相是高熔點、高硬度的氧化物或難熔化合物,金屬相主要是過渡元素(鐵、鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等。)及其合金。
氧化物基金屬陶瓷。基於氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化鈹等。它與鎢、鉻或鈷化合。具有耐高溫、耐化學腐蝕、導熱性好、機械強度高的特點,可用作切削工具。
四。立方氮化硼
立方氮化硼,分子式為BN,晶體結構類似金剛石,硬度略低,HV為72,000 ~ 98,000 MPa,常用作磨料和工具材料。1957年,美國的Vintov,R.H .首先研制出立方氮化硼。但到目前為止,還沒有發現天然立方氮化硼。
立方氮化硼磨料的磨削性能優異,不僅能勝任難磨削材料的加工,提高生產率,而且有助於嚴格控制工件的形狀和尺寸精度。還能有效提高工件的磨削質量,顯著提高磨削後工件的表面完整性,從而提高零件的疲勞強度,延長使用壽命,增加可靠性。另外,立方氮化硼磨料的生產工藝在能耗和環境汙染方面優於普通磨料,因此擴大立方氮化硼磨料的生產和應用是壹種機械應用。
用PCBN刀具精車淬硬鋼,其工件硬度高於45小時RC,效果最佳。切削速度壹般為80 ~ 120米/分。工件硬度越高,切削速度應該越低。例如,車削硬度為70HRC的工件的切削速度應為60 ~ 80 m/min。精車的切削深度為0.1 ~ 0.3 mm,進給速度為0.05 ~ 0.025 mm/r,精車後的工件表面粗糙度為0.3 ~ 0.6微米,尺寸精度可達0.013 mm
如果能使用剛性好的標準數控車床進行加工,PCBN刀具剛性好,刃口鋒利,加工出來的工件表面粗糙度可以達到Ra0.3μm,尺寸精度可以達到0.01mm,可以達到用數控磨床加工的水平。如果機床剛性好,切削速度低,可以用PCBN復合刀片來精加工不連續表面。
壹般精車加工余量在0.3mm左右,以提高工件淬火前的尺寸精度,盡可能減少熱變形,保證精車時切削余量均勻,延長PCBN刀具的使用壽命。
精車壹般不使用切削液,因為在高切削速度下,大量切削熱被切屑帶走,很少留在工件表面,影響加工表面的質量和精度。精加工應選用80高強高韌的金剛石刀片,刀尖半徑在0.8 ~ 1.2 mm之間,為保護刀具刃口,使用前應用細油石進行倒角。
加工和硬化工件是壹項新技術。在實現之前,需要進行流程測試。與工件材料、硬度和尺寸相同的棒料可在類似機床上進行精加工或粗加工試驗。關鍵是檢驗刀具和切削參數的選擇以及工藝系統是否足夠剛性。該技術目前在國內已得到廣泛應用。