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在切削过程中,刀具切削部分将承受切削力、切削热的作用,同时与工件及切屑间产生剧烈的摩擦,因而发生磨损。在切削余量不均匀或切削断续表面时,刀具还将受到很大的冲击和振动。因此刀具切削部分的材料必须具备下列基本能。
(1) 高的硬度和耐磨性
硬度是刀具材料应具备的最基本性能,要实现切削,刀具材料的硬度应比工件材料的硬高,一般常温硬度要求在60HRC以上。刀具材料应具有较强的耐磨性,耐磨性与材料硬度密切相关,材料硬度越高,耐磨性越好。此外,刀具材料含耐磨合金碳化物越多、晶粒越细、分布越均勻,耐磨性越好。
(2) 足够的强度和韧性
刀具材料必须具有足够的强度和韧性,以便承受切削力,在承受振动和冲击时不致断裂和崩刃。
(3) 较好的热硬性
刀具材料的热硬性也称红硬性,是指其在高温下仍能保持上述硬度、强度、韧性和耐磨性基本不变的能力。一般用保持刀具切削性能的最高温度来表示。
(4) 良好的工艺性
为了便于制造,刀具材料应具备较好的被加工性能。如热处理性能、高温塑性、可磨削加工性及焊接工艺性等。
(5) 经济性
经济性是评定刀具材料性能的重要指标之一。有些材料制成刀具尽管很贵,但因其使用寿命长,生产效率高,加工的零件综合单件成本不一定高。经济性应综合考虑各方面因素。此外,对于高速加工刀具,还需具备高强度、高化学稳定性、高抗冲击能力等性能。目前使用的刀具材料可分为十种(见表1-2),包括从切削速度最低、耐磨性最差的普通工具钢到高速性能最好的聚晶金刚石刀具。