常用的硬质合金
① 钨钴类硬质合金(YG)它由碳化钨和钴构成。
其硬度为89~91.5HRA,耐热性为800~900 ℃,主要用于加工铸铁、有色金属及其合金,以及非金属材料和含钛的不锈钢等工件材料。
常用的牌号有 YG3、YG6、YG8等,G后面的数字为 Co 的百分含量。
硬质合金中含钴量越多,韧性越好,适合于粗加工,含钴量少者用于精加工。
② 钨钛钴类硬质合金(YT)它是由碳化钨、碳化钛和钴构成,其硬度为89.5~92.5HRA,耐热性为900~1000 ℃。
常用的牌号有 YT5、YT14、YT15、YT30,T后面的数字为 TiC 的百分含量。
当TiC的含量较多、Co的含量较少时,硬度和耐磨性提高,但抗弯强度有所下降。
主要用于加工塑性材料,(如A3钢、20号钢、45号钢等)但它不适合加工含Ti 元素的不锈钢,因为两者的Ti元素亲和作用较强,会发生严重的粘结,使刀具磨损加剧。
③ 钨钽(铌)钴类硬质合金(YA)它是由碳化钨、碳化钽(碳化铌)和钴构成,有较高的常温硬度和耐磨性,同时能细化晶粒,也可提高高温硬度、高温强度和抗氧化能力。
常用的牌号有 YA6,适合于对冷硬铸铁、有色金属及其合金进行半精加工,也可对高锰钢、淬火钢等材料进行精加工和半精加工。
④ 钨钛钽(铌)钴类硬质合金YW)它是由碳化钨、碳化钛、钴以及加入少量碳化钽或碳化铌构成。
其抗弯强度、韧性、抗氧化能力、耐热性和高温硬度都有很大的提高。
是一种既能加工钢材,又能加工铸铁、有色金属及其合金,通用性能好的刀具材料,常用的牌号有 YW1、YW2。
⑤ 碳化钛基硬质合金(YN)它是由碳化钛、镍和钼构成。
它的硬度高( 92.5HRA),具有较高的抗氧化能力、较高的耐磨性、耐热性(1100 ℃ ~1300 ℃)和抗月牙洼磨损能力。
主要用于碳钢、合金钢、工具钢、淬火钢等连续切削的精加工,常用的牌号有YN10。
3)其它刀具材料
① 陶瓷陶瓷刀具材料是以人造的化合物为原料,在高压下成形和在高温下烧结而成的,硬度为91~95HRA,耐热性高达1200 ℃以上,化学稳定性好,与金属的亲和力小,与硬质合金相比切削速度可提高 3~5倍。
但其最大的弱点是抗弯强度低,冲击韧性差,因此主要用于钢、铸铁、有色金属等材料的精加工和半精加工。
常用的陶瓷刀具材料有:高纯氧化铝陶瓷、复合氧化铝陶瓷和复合氮化硅陶瓷等。
② 金刚石金刚石分天然和人造两种,都是碳的同素异形体。
天然金刚石由于价格昂贵用得很少。
人造金刚
石是在高温高压条件下,由石墨转化而成。
是目前已知的最硬物质,其硬度接近于 100OOHV 。
金刚石刀具能精密切削有色金属及其合金、硬质合金、陶瓷、高硅铝合金等高硬度、高耐磨材料。
但它不适合加工铁族材料,因为金刚石中的碳原子和铁有很强的化学亲合力,在高温条件下铁原子容易与碳原子作用而使其转化为石墨结构,刀具极易损坏。
③ 立方氮化棚立方氮化硼是由软的六方氮化硼,在高温高压下加入催化剂转变而成的。
其硬度高达 8000 ~9000HV, 耐磨性好,耐热性好,高达1400 ℃ 。
主要用于对高温合金、淬硬钢、冷硬铸铁进行半精加工和精加工。
4)刀具材料的表面涂层刀具材料的韧性和硬度一般不能兼顾,故一般刀具材料的寿命主要是受磨损的影响,近年来采用了表面涂覆处理的办法,妥善解决了这一问题。
刀具材料的表面涂层是在高速钢和韧性较好的
硬质合金等材料制成的刀具表面上,通过化学气相沉积和真空溅射等方法,使刀具表面沉积极薄( 5~12 μ m)的一层高硬度、耐磨和难熔的金属化合物( TiC或TiN ),涂层呈金黄色。
由于涂层的硬度高,摩擦系数低,使刀具的磨损显著降低,涂层还具有抗氧化能力和抗粘结性能好的特点,延迟了刀具前面月牙洼的形成。
因此切削速度可提高30% ~ 50%, 刀具寿命可提高数倍至十倍。
刀具柄部是刀具的夹持部位,承受着弯矩和扭矩的作用,因此,应具备足够的强度和刚度,通常选用优质碳素结构钢或优质合金结构钢,如 45 钢或 40 Cr。
必要时可选用合金工具钢作为刀柄或刀体材料,如9 Si Cr。
表3-6 常用刀具材料。