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制造鎢鋼刀具的材料要具有很高的高溫硬度和耐磨性,必要的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和化學(xué)惰性,良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等),并不易變形。
通常當(dāng)材料硬度高時(shí),耐磨性也高;抗彎強(qiáng)度高時(shí),沖擊韌性也高。但材料硬度越高,其抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性,以及良好的可加工性,現(xiàn)在仍是應(yīng)用較廣的刀具材料,其次是硬質(zhì)合金。
聚晶立方氮化硼適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等;聚晶金剛石適用于切削不含鐵的金屬,及合金、塑料和玻璃鋼等;碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具。
硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片現(xiàn)在都已用化學(xué)氣相沉積法涂覆碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁硬層或復(fù)合硬層。正在發(fā)展的物理氣相沉積法不僅可用于硬質(zhì)合金刀具,也可用于高速鋼刀具,如鉆頭、滾刀、絲錐和銑刀等。硬質(zhì)涂層作為阻礙化學(xué)擴(kuò)散和熱傳導(dǎo)的障壁,使刀具在切削時(shí)的磨損速度減慢,涂層刀片的壽命與不涂層的相比大約提高1~3倍以上。
一般情況下,鎢鋼刀具的耐用度取決于刀具材料的紅硬性、耐磨性和沖擊韌性。YG類硬質(zhì)合金中含鈷量較多時(shí),抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性好,特別是提高了疲勞強(qiáng)度,因此適于在受沖擊和震動(dòng)的條件下作粗加工用;含鈷量較少時(shí),其硬度、耐磨性和耐熱性較高,適合作連續(xù)切削的精加工。
由于在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件,其應(yīng)用的難加工材料越來(lái)越多,切削加工的自動(dòng)化水平和對(duì)加工精度的要求越來(lái)越高。為了適應(yīng)這種情況,進(jìn)一步發(fā)展鎢鋼刀具的氣相沉積涂層技術(shù),在高韌性高強(qiáng)度的基體上沉積更高硬度的涂層,更好地解決刀具材料硬度與強(qiáng)度間的矛盾;進(jìn)一步發(fā)展可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu);提高刀具的制造精度,減小產(chǎn)品質(zhì)量的差別高錳鋼屬難加工材料,對(duì)刀具材料要求較高。一般來(lái)說(shuō),要求刀具材料紅硬性高、耐磨性好,有較高的強(qiáng)度、韌性和導(dǎo)熱系數(shù)。切削高錳鋼可選用硬質(zhì)合金、金屬陶瓷做刀具材科。目前應(yīng)用較普遍的還是硬質(zhì)合金,其中YG類硬質(zhì)合金具有較高的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性(與YT類硬質(zhì)合金比較),可減少切削時(shí)的崩刃。同時(shí),YG類硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱性較好,有利于切削熱從刀尖散走,降低刀尖溫度,避免刀尖過熱軟化。YG類硬質(zhì)合金的磨加工性較好,可以磨出銳利的刃口。