刃具钢发表评论(0)编辑词条

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刃具钢

 刃具在切削过程中，刀刃与工件表面金属相互作用使切屑产生变形与断裂并从整体上剥离下来。故刀刃本身承受弯曲、扭转、剪切应力和冲击、振动负荷，同时还要受到工件和切屑的强烈摩擦作用，产生大量热，使刃具温度升高，有时高达600℃左右，切削速度愈快、吃刀量愈大则刀刃局部升温愈高。

    刃具钢是用来制造各种切削加工工具（车刀、铣刀、刨刀、钻头、丝锥、板牙等）的钢种。刃具在切削过程中，刀刃与工件表面金属相互作用使切屑产生变形与断裂并从整体上剥离下来。故刀刃本身承受弯曲、扭转、剪切应力和冲击、振动负荷，同时还要受到工件和切屑的强烈摩擦作用，产生大量热，使刃具温度升高，有时高达600℃左右，切削速度愈快、吃刀量愈大则刀刃局部升温愈高。刃具的失效形式有卷刃、崩刃和折断等，但最普遍的失效形式是磨损。其性能要求为高的硬度和耐磨性（刀具必须具有比被加工工件更高的硬度，一般切削金属用的刀具，其刃口部分硬度要高于60HRC。硬度主要取决于钢中的碳含量，因此，刃具钢的碳含量都较高，一般在wc0.6%-1.5%范围内。耐磨性与钢的硬度有关，也与钢的组织有关。硬度愈高，耐磨性愈好。在淬火回火状态及硬度基本相同的情况下，碳化物的硬度、数量、颗粒大小和分布等对耐磨性有很大影响。），高的红硬性（对切削刀具，不仅要求在室温下有高硬度，而且在温度较高的情况下也能保持高硬度。红硬性的高低与回火稳定性和碳化物弥散沉淀等有关，钢中加入W、V、Nb等元素可显著提高钢的红硬性。），此外还要求具有一定的强度、韧性和塑性，防止刃具由于冲击、振动负荷作用而发生崩刃或折断。

    常用的碳素刃具钢有T7A、T8A、T10A、T12A等，其碳含量通常在wc0.65%-1.3%范围内。因其生产成本低，冷、热加工工艺性能好，热处理工艺（淬火+低温回火）简单，热处理后有相当高的硬度（58-64HRC），切削热不大（<200℃）时具有较好的耐磨性。因此在生产上获得广泛应用。对于侧重于要求韧性的工具如錾子、凿子、冲子等多采用T7、T8(A)钢；侧重要求硬度和耐磨性的工具如锉刀、刨刀多采用T12(A)、T13(A)钢；要求较高硬度和一定韧性的工具如小钻头、丝锥、低速车刀等多采用T9～T11(A)钢等。
    碳素刃具钢的缺点是淬透性低、回火稳定性小，红硬性差。因此，碳素刃具钢只能用于制造手用工具、低速及小走刀量的机用刀具。碳素刃具钢淬火时需用水冷，形状复杂的工具易于淬火变形，开裂危险性大等。当对刃具性能要求较高时，就必须采用合金刃具钢。

    为克服碳素刃具钢的缺点，在此基础上加入适量的合金元素（w(Me)<5%）Cr、Mn、Si、W、V等，形成的合金工具钢即称为低合金刃具钢。该钢种具有以下特点：
   （一）化学成分特点
   1.高碳量（w(C)=0.75%～1.5%）。形成适量碳化物，同时保证钢淬火回火后获得高硬度和高耐磨性。
   2.合金化原则。Cr、W、Mo、V等较强碳化物形成元素在钢中形成合金渗碳体和特殊碳化物，用以提高钢的硬度和耐磨性，并可细化晶粒，提高强度；合金元素Cr、Mn、Si等则主要是提高钢的淬透性，强化铁素体。
  （二）热变形加工及热处理特点
   1.锻造或轧制。应反复进行锻造或轧制，以破碎碳化物网，并使碳化物细小、均匀分布于基体之中。
   2.预先热处理。球化退火，所得组织为粒状珠光体。其典型的工艺曲线如图6-1所示。
   3.最终热处理。淬火加低温回火，典型的工艺曲线如图6-2所示。其热处理后显微组织为粒状（碳化物+回火马氏体+残余奥氏体）。低合金刃具钢的热处理过程基本与碳素刃具钢相同，所不同的是低合金刃具钢大部分采用油淬，工件淬火变形小，淬裂倾向低。
    常用的低合金刃具钢为9SiCr，该钢淬透性很高，Φ40～50mm的工具可在油中淬透，淬、回火后的硬度在60HRC以上。和碳素刃具钢相比，在相同的回火硬度下，9SiCr的回火温度可提高100℃以上，故切削寿命提高10%-30%。此外，9SiCr钢的渗碳体分布较均匀，可用于制造板牙、丝锥、搓丝板等精度及耐磨性要求较高的薄刃刀具。但该钢脱碳倾向较大，退火硬度较高，切削加工性差。
    9SiCr钢圆板牙淬火回火工艺
    CrWMn钢是一种微变形钢，具有高淬透性、高硬度和高耐磨性。由于该钢残余奥氏体较多，可抵消马氏体相变所引起的体积膨胀，故淬火变形小，因此该钢适于制造截面较大、要求耐磨和淬火变形小的刃具，如板牙、拉刀、长丝锥、长铰刀等。一些精密量具（如游标卡尺、块规等）和形状复杂的冷作模具也常使用该钢种。
    低合金刃具钢红硬性虽比碳素刃具钢有所提高，但其工作温度不能超过250～300℃，否则硬度下降，使刃具丧失切削能力，它只能用于制造低速切削且耐磨性要求较高的刨刀、铣刀、板牙、丝锥、钻头等刃具。