刀具材料是指刀具切削部分的材料。它的性能優(yōu)劣是影響加工表面質(zhì)量,、切削效率,、刀具壽命的重要因素。選用新型刀具材料不但能有效地提高切削效率,、加工質(zhì)量和降低成本,,而且往往是解決某些難加工材料的工藝關(guān)鍵。切削加工時,,刀具切削部分直接和工件及切屑相接觸,,承受著很大的切削壓力和沖擊,并受到工件及切屑的劇烈摩擦,,產(chǎn)生很高的切削溫度,。也就是說,刀具切削部分是在高溫,、高壓及劇烈摩擦的惡劣條件下工作的,。因此,刀具材料應具備以下基本性能。
1.高硬度
刀具材料的硬度必須更高于被加工工件材料的硬度,,否則在高溫高壓下,,就不能保持刀具鋒利的幾何形狀,這是刀具材料應具備的最基本特征,。目前,,切削性能最差的刀具材料——碳素工具鋼,其硬度在室溫條件下也應在62HRC以上,;高速鋼的硬度為63~70HRC;硬質(zhì)合金的硬度為89~93HRA,。
HRC和HRA都屬于洛氏硬度,,HRA硬度一般用于高值范圍(大于70)。HRC硬度值的有效范圍是20~70之間,。60~65HRC的硬度相當于81~836HRA和維氏硬度687~830HV,。
2.足夠的強度和韌性
刀具切削部分的材料在切削時要承受很大的切削力和沖擊力。例,,車削45鋼時,,當αp=4mm,f=0.5mm/r時,,刀片要承受約4000N的切削力,。因此,刀具材料必須要有足夠的強度和韌性,。一般用刀具材料的抗彎強度σb(Pa)表示它的強度大小,,用沖擊韌度αk(J/m2)表示其韌性的大小,它反映刀具材料抵抗脆性斷裂和崩刃的能力,。
3.高耐磨性和耐熱性
刀具材料的耐磨性是指抵抗磨損的能力,。一般來說,刀具材料硬度越高,,耐磨性也越好,。此外,刀具材料的耐磨性還和金相組織中化學成分,,硬質(zhì)點的性質(zhì),、數(shù)量、顆粒大小和分布狀況有關(guān),。金相組織中碳化物越多,,顆粒越細,分布越均勻,,其耐磨性就越高,。
刀具材料的耐磨性和耐熱性有著密切的關(guān)系。其耐熱性通常用它在高溫下保持較高硬度的性能即高溫硬度來衡量,或稱為紅硬性,。高溫硬度越高,,表示耐熱性越好,刀具材料在高溫時抗塑性變形的能力,、抗磨損的能力也越強,。耐熱性差的刀具材料,由于高溫下硬度顯著下降而導致快速磨損乃至發(fā)生塑性變形,,喪失其切削能力,。
4.良好的導熱性
刀具材料的導熱性用熱導率[單位為W/(m·K)]來表示。熱導率大,,表示導熱性好,,切削時產(chǎn)生的熱量容易傳導出去,從而降低切削部分的溫度,,減輕刀具磨損,。此外,導熱性好的刀具材料其耐熱沖擊和抗熱龜裂的性能增強,,這種性能對采用脆性刀具材料進行斷續(xù)切削,,特別是在加工導熱性能差的工件時尤為重要。
5.良好的工藝性和經(jīng)濟性
為了便于制造,,要求刀具材料有較好的可加工性,,包括鍛壓、焊接,、切削加工,、熱處理、可磨性等,。經(jīng)濟性是評價和推廣應用新型刀具材料的重要指標之一,,也是正確選用刀具材料、降低成本的重要依據(jù)之一,。