車刀材料的選擇

車刀材料的選擇

刀桿兩部分組成，刀桿一般是用碳素結構鋼制成。由于刀頭擔任切削作業(yè)，硬質合金刀具參數，因此刀頭資料有必要具有下列根本功能：

      1）冷硬性。車刀在常溫時具有較高的硬度，即車刀的耐磨性。

      2）紅硬性。車刀在高溫下保持切削所需的硬度，該溫度的蕞高值稱為"紅熱硬度"。

      3）耐性。車刀切削部分接受轟動和沖擊負荷所具有的強度和硬度。

      車刀資料的以上三種功能是彼此聯(lián)絡、彼此制約的，在具體選用時，要根據工件資料的功能和切削要求分析選用，同時還要結合車刀資料在價格、工藝功能方面加以考慮，以便于以較低的本錢加工、刃磨和焊接制作車刀。

      目前用來作車刀切削部分的資料主要有高速鋼、硬質合金和非金屬資料，碳素東西鋼、合金東西鋼多用作鉆頭、絲錐等東西，用作車刀的較少?，F(xiàn)別離介紹作車刀刀頭的兩種主要資料：高速鋼及硬質合金。

一、高速鋼

      高速鋼是一種含鎢、鉻、釩較多的合金鋼，又叫鋒鋼、風鋼或白鋼。常用的有Wl8Cr4V及W9Cr4V2兩種牌號。其間用得多的是Wl8Cr4V高速鋼。它們的化學成分如表4-2所示。

      高速鋼資料分為帶黑皮的高速鋼和表面磨光的高速鋼兩種。前者是未經熱處理的高速鋼，后者是經熱處理的高速鋼。高速鋼硬度較高，具有必定的紅熱硬性，硬質合金刀具制造，耐性和加工功能均較好。高速鋼車刀制作簡略，刃磨方便，容易磨得鋒利。由于高速鋼耐性好，常用于加工一些沖擊性較大、形狀不規(guī)則的零件，它也常用于制作精車刀，但因紅硬性不如硬質合金，故不宜用于高速切削。

二、硬質合金

      硬質合金是由難熔資料的碳化鎢、碳化鐵和鈷的粉末在高壓下成形，經l350～1560"（2高溫燒結而成的資料，硬質合金刀具優(yōu)點，具有極高的硬度，僅次于陶瓷和金剛石。硬質合金的紅硬性很好，在1000℃左右仍能保持杰出切削功能；具有較高的運用強度，其抗彎強度可高達1000--1700MPa，但脆性大、耐性差、怕震，以上這些缺點可通過刃磨合理的角度加以克服，因此，硬質合金現(xiàn)已被廣泛應用。

硬質合金刀具跟著數控機床和加工中心等設備運用日漸遍及，在航空航天、汽車、高速列車、風電、電子、能源、模具等裝備制造業(yè)的開展推進下，切削加工已邁入了一個以高速、和環(huán)保為標志的高速加工開展的新時期—現(xiàn)代切削技能階段。

高速切削、干切削和硬切削作為當前切削技能的重要開展趨向，其重要地位和人物日益凸顯。對這些先進切削技能的運用，不僅令加工功率成倍進步，亦著實推進了產品開發(fā)和工藝立異的進程。例如，精細模具硬質資料的型腔，選用高轉速、小進給量和小吃深加工，既可取得很高的表面質量，又能夠省卻磨削、EDM和手藝拋光或削減相應工序的時間，然后縮短生產工藝流程，進步生產率。

曩昔一些企業(yè)制造復雜模具時，基本上都需要3~4個月才能交付運用，而現(xiàn)在選用高速切削加工後，半個月便可完成。據調查，一般的工模具，有60%的機加工量可用高速加工工藝來完成。

高速加工時，不光要求硬質合金刀具可靠性高、切削性能好、能穩(wěn)定地斷屑和卷屑、還要能達成，并能完成快換或自動替換等。因此，對硬質合金刀具材資料、刀具結構、以及刀具的裝夾都提出了更高要求。

對硬質合金刀具資料的要求：

高速加工對硬質合金刀具杰出的要求是，既要有高的硬度和高溫硬度，又要有足夠的斷裂耐性。為此，須選用細晶粒硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、聚晶金剛石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)等刀具資料—它們各有特點，適應的工件資料和切削速度范圍也都不同。例如，高速加工鋁、鎂、銅等有色金屬件，首要選用PCD和CVD金剛石膜涂層刀具。高速加工鑄件、淬硬鋼(50~67HRC)和冷硬鑄鐵首要用淘瓷刀具和PCBN刀具。

1.硬質合金刀具材已邁入細晶粒超細晶粒階段

涂層硬質合金刀具(如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等)雖其加工工件資料范圍廣，但抗癢化溫度一般不高，所以通常只宜在400-500m/min的切削速度范圍內加工鋼鐵件。對於Inconel718高溫鎳基合金可運用陶瓷和PCBN刀具。據報道，加拿大學者用SiC晶須增韌陶瓷銑削Inconel718合金，推薦蕞佳的切削條件為：切削速度700m/min，吃深為1-2mm，每齒進給量為0.1-0.18mm/z。

目前，硬質合金已進入細晶粒(1-0.5μm)和超細晶粒(<0.5μm)的開展階段，曩昔細晶粒多用於K類(WC Co)硬質合金，近幾年來P類(WC TiC Co)和M類(WC TiC TaC或NbC Co)硬質合金也向晶粒細化方向開展。

以往，為進步硬質合金的耐性，通常是添加鈷(Co)的含量，由此帶來的硬度下降如今可以經過細化晶粒得到補償，并使硬質合金的抗彎強度進步到4.3GPa，已達到并超越普通高速鋼(HSS)的抗彎強度，改變了人們普遍認為P類硬質合金適於切鋼、而K類硬質合金只適於加工鑄鐵和鋁等有色金屬的選材格式。

選用WC基的超細晶粒K類硬質合金，相同可加工各種鋼料。細晶粒硬質合金的另一個優(yōu)點是硬質合金刀具刃口尖利，特別適於高速切削粘而韌的工件資料。以日本不二越公司開發(fā)的AQUA麻花鉆為例，鹽城硬質合金刀具，其用細晶粒硬質合金制造，并涂覆耐熱、耐沖突的潤滑涂層，在高速濕式加工結構鋼和合金鋼(SCM)時，切削速度200m/min，進給速度1600mm/min，加工功率進步了2.5倍，刀具壽數進步2倍；干式鉆孔時，切削速度150m/min，進給速度1200mm/min。

2.涂層提升到開發(fā)厚膜、復合和多元涂層的新階段

現(xiàn)如今，涂層已進入到開發(fā)厚膜、復合和多元涂層的新階段，新開發(fā)的TiCN、TiAlN多元超薄、超多層涂層(有的超薄膜涂層數可多達2000層，每層厚約1nm)與TiC、TiN、Al2O3等涂層的復合，加上新式抗塑性變形的基體，在改進涂層的耐性、涂層與基體的結合強度、進步涂層的耐磨性方面有了重大進展，進步了硬質合金刀具材的性能。

硬質合金材涂層刀具已成為現(xiàn)代切削硬質合金刀具的標志，在刀具中的運用份額達到60%。涂層硬質合金刀具的產品現(xiàn)已出現(xiàn)品牌化、多樣化和通用化的趨向。例如，德國施耐爾(Schnell)公司用納米技能推出的一種超長壽數LL涂層立銑刀，用其加工零件硬度超越70HRC淬硬模具鋼材時，硬質合金刀具材壽數可延長2-3倍。

特別值得強調的是，近幾年開展起來的在硬質合金表面涂覆金剛石的技能，使硬質合金刀具不僅在黑色金屬范疇，并且在有色金屬范疇中的切削功率取得了進步。由此可知，硬質合金今後仍將是制造高速加工刀具的首要基體資料。

Inconel 718特性及應用領域概述：

該合金在-253～700℃溫度范圍內具有良好的綜合性能，650℃以下的屈服強度居變形高溫合金的首位，并具有良好的、輻射、氧化、耐腐蝕性能，以及良好的加工性能、焊接性能良好。能夠制造各種形狀復雜的零部件，在宇航、核能、石油工業(yè)及擠壓模具中，在上述溫度范圍內獲得了極為廣泛的應用。

Inconel 718相近牌號：

中國

GB/T 14992-2005

GH4169(原GH169)

美國

SPECIAL metaLS

INCONEL? ALLOY 718

ASTM B637

UNS  N07718

歐洲

EN 10088-1

NiCr19Fe19Nb5

2.4668

Inconel 718 化學成份（百分比%）：

牌號

N07718

2.4668

GH4169

C

≤0.08

0.02~0.08

≤0.08

Si

≤0.35

≤0.35

≤0.35

Mn

≤0.35

≤0.35

≤0.35

P

≤0.015

≤0.015

≤0.015

S

≤0.015

≤0.015

≤0.015

Cr

17.00~21.00

17.00~21.00

17.00~21.00

Ni

50.00~55.00

50.00~55.00

50.00~55.00

Mo

2.80~3.30

2.80~3.30

2.80~3.30

Co

≤1.00

≤1.00

≤1.00

Nb Ta

4.75~5.50

4.70~5.50

Nb:4.75~5.50

Al

0.20~0.80

0.30~0.70

0.20~0.80

Ti

0.65~1.15

0.60~1.20

0.65~1.15

B

≤0.006

0.002~0.006

≤0.006

Mg

—

—

≤0.010

Cu

≤0.30

≤0.30

≤0.30

Fe

余量

余量

余量

Inconel 718物理性能：

密度

g/cm3

熔點

℃

熱導率

λ/(W/m?℃)

比熱容

J/kg?℃

彈性模量

  GPa

8.24

1260

1320

14.7(100℃)

435

199.9

剪切模量

  GPa

電阻率

μΩ?m

泊松比

線膨脹系數

a/10-6℃-1

77.2

1.15

0.3

11.8(20~100℃)

Inconel 718力學性能：(在20℃檢測機械性能的小值)

熱處理方式

拉強度

σb/MPa

屈服強度

σp0.2/MPa

延伸率

σ5 /%

布氏硬度

HBS

固溶處理

965

550

30

≥363

Inconel 718生產執(zhí)行標準：

標準

棒材

鍛件

板(帶)材

絲材

管材

ASTM

ASTM B637

ASTM B637

ASTM B670

ASTM B906

AMS

AMS 5662

AMS 5663

AMS 5664

AMS 5662

AMS 5663

AMS 5664

AMS 5596

AMS 5597

AMS

5832

AMS 5589

AMS 5590

ASME

ASME SB637

ASME SB637

Inconel 718 金相組織結構：

該合金標準熱處理狀態(tài)的組織由γ基體γ"、γ"、δ、NbC相組成。

Inconel 718工藝性能與要求：

1、因Inconel718合金中鈮含量高，合金中的鈮偏析程度與治金工藝直接有關。

2、為避免鋼錠中的元素偏析過重，采用的鋼錠直徑不大于508mm。

3、經均勻化處理的合金具有良好的熱加工性能，鋼錠的開坯加熱溫度不得超過1120℃。

4、該合金的晶粒度平均尺寸與鍛件的變形程度、終鍛溫度密切相關。

5、合金具有滿意的焊接性能，可用弧焊、電子束焊、縫焊、點焊等方法進行焊接。

6、合金不同的固溶處理和時效處理工藝會得到不同的材料性能。由于γ"相的擴散速率較低，所以通過長時間的時效處理能使Inconel718合金獲得佳的機械性能。

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