硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路【深度解读】

硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路【深度解读】硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路内容来源网络， 由“深圳机械展（11 万㎡，1100多家展商，超 10 万观众）”收集整理！更多 cnc 加工中心、 车铣磨钻床、 线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D 打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展 . 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。国际生产工程学会(CIRP) 在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔 10 年几乎提高一倍”。刀具材料已从 20 世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500 —— 600 ℃提高到 1200 ℃以上，允许切削速度已超过1000m/min，使切削加工生产率在不到 100 年时间内提高了100 多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。常规刀具材料的基本性能1) 高速钢1898 年由美国机械工程师泰勒(F.W.Taylor)和冶金工程师怀特(M.White)发明的高速钢至今仍是一种常用刀具材料。高速钢是一种加入了较多 W 、Mo 、Cr、V 等合金元素的高合金工具钢，其含碳量为0.7% —— 1.05% 。高速钢具有较高耐热性，其切削温度可达600 ℃，与碳素工具钢及合金工具钢相比，其切削速度可成倍提高。高速钢具有良好的韧性和成形性，可用于制造几乎所有品种的刀具，如丝锥、麻花钻、齿轮刀具、拉刀、小直径铣刀等。但是，高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷，已难以满足现代切削加工对刀具材料越来越高的要求；此外，高速钢材料中的一些主要元素 (如钨 )的储藏资源在世界范围内日渐枯竭，据估计其储量只够再开采使用40 —— 60 年，因此高速钢材料面临严峻的发展危机。2) 陶瓷与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10 —— 20 倍，其红硬性比硬质合金高2—— 6 倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。陶瓷刀具材料可分为三大类：①氧化铝基陶瓷。通常是在Al2O3基体材料中加入TiC 、WC 、ZiC 、TaC 、ZrO2 等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达93 —— 95HRC ，为提高韧性，...