【正文】 材料，必須具備下列五個方面的基本要求： （ 1） 硬度和耐磨性 ：刀具要從 工件材料上切下切削，其硬度就必須高于工件材料。 （ 2） 強度和韌性 ：刀 具在切削時都要承受很大的切削力或沖擊力。 （ 3） 耐熱 性 ： 它是指刀具在高溫下保持硬度、耐磨性、強度和韌性的性能。 （ 4） 導(dǎo)熱性 ：刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大，則切削時由刀具傳走的熱量也越多，這有利于降低切削溫度和提高刀具耐用度。 4 零件的材料的選擇 熱處理的選 材原則 在做一個零件時可能會有多種材料適合，在眾多的可用材料中， 10 為了做到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，通常選材時應(yīng)考慮以下幾個原則： 使用性原則 使用性原則在于所選用的材料制造出機械零件后能否保證其使用性能。選材時首要任務(wù)是準確判斷零件所要求的主要使用性能。零件的工作條件包括：受力情況，如應(yīng)力種類（如拉、壓、彎、扭或組合 作用）；在和性質(zhì)（如靜載、動載、交動載荷等）；環(huán)境狀況（如溫度、介質(zhì)）；特殊狀況（如熱、電、磁作用）。 常用力學(xué)性能指標是指強度、硬度、塑性、韌性。 2) 硬度 常用的硬度指標有 HBS(或 HBW)或 HRC，他與其性能指標密切相關(guān)。 11 各種材料的力學(xué)性能數(shù)據(jù)一般都可以從設(shè)計手冊中查到，但在具體選用時要注意以下幾點： 1) 材料的加工工藝及熱處理工藝 同種材料，采用不同的工藝，其性能數(shù)據(jù)不同。 工藝 性原則 工藝性原則是指所選用的材料能否保證順利地加工制造成零件。 材料的工藝性能根據(jù)加工方法不同有以下幾種： a) 鑄造性能； b) 壓力加工性能； c) 焊接性能； d) 切削加工性能； e) 熱處理工藝性能； 經(jīng)濟性原則 經(jīng)濟性原則是指所選用的材料加工成零件后能否做到價格便宜， 12 成本低廉。這可從兩個方面來考慮： a) 材料本身價格考慮，應(yīng)盡可能選用價格便宜的材料， 如能用碳鋼的就不用合金鋼，能用低合金鋼的就不用高合金鋼。 b) 從加工費用來考慮，使加工設(shè)備盡可能簡單，加工工序盡可能減少，并且可能采用少、無切削加工等均可提高經(jīng)濟性。 d) 在選用高分子材料是，除了考慮上述三項原則外，還應(yīng)著重考慮在使用條件下，周圍環(huán)境（溫度、光、氧、水、油等）對其性能的影響。同時，應(yīng)注意以下幾點： a. 在大多數(shù)情況下優(yōu)先考慮使用性能，工藝性能和經(jīng)濟性原則 次之 。 δ 、 Ψ 、 Ak等不能直接用于計算，而是用于提高零件的抗過載能力，以保證零件工作安全性 。如果零件的最終狀態(tài)與手冊上給出的相同，可直接使用，否則，還得查閱其它手冊、文獻資料或進行針對性的力學(xué)性能試驗； d. 手冊或標準給出的力學(xué)性能數(shù)據(jù)是在試驗室條件下對小 試樣 的試驗結(jié)果，引用這些數(shù)據(jù)時要注意尺寸效應(yīng)； e. 由于材料成分是一個范圍，試樣毛坯的供應(yīng)狀態(tài)可以有多種， 因此，即使是同一牌號的材料，性能也不完全相同。 我國目前應(yīng)用最多的刀具材料是高速鋼和硬質(zhì)合金，其次是超硬材料和陶瓷刀具材料。我得銑刀設(shè)計選用的是普通高速鋼材料 表一 ： 幾種類型的切削用工具鋼的相對性能指標 材料類型 耐磨性 韌性 熱硬性 淬硬層深度 成本 碳素工具鋼 24 37 1 淺 1 14 油淬工具鋼 4 3 3 中 1 高碳高鉻鋼 8 12 6 深 3 高速鋼 79 13 89 深 35 材料分析 . W6Mo5Cr4V2 是普通高速鋼 鉬 系類鋼的典型牌號，簡稱 M2，其主要成分含量為 W6%、 Mo5%、 Cr4%和 V2%.其力學(xué)性能較好，抗彎強度比W18 鋼高 10%—— 15%，韌性高 50%—— 60%，因而適合與制作較大截面的刀具和應(yīng)用于刀具承受沖擊力較大的切削。 M2 剛的缺點是熱硬性和高溫硬度略低于 W18 鋼。 5 加工 工藝路線 銑刀的加工路線為： 毛坯 —— 鑄造 —— 退 火 —— 機械加工 —— 熱處理 —— 檢驗。 退 火： (1)目的是使經(jīng)過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性，使化學(xué)成分均勻化，去 除殘余應(yīng)力，或得到預(yù)期的物理性能。 熱處理：使工件達到生產(chǎn)所需的性能。工具制造者有時要對高速鋼進行鍛造成形或為改善碳化物偏析而進行鍛造，有時用熱軋成型的方法制造工具，有時要對 淬火件進行返修等都需要對高速鋼進行退火。 常見高速鋼的退火溫度和退火以后的硬度見表二。保溫后可采用 10— 20℃ /h 的速度冷卻至 600℃以下出爐。 表二高速鋼的熱處理規(guī)范 16 高溫退火是一種新的退火方法，可以大大縮短退火周期，提高退火質(zhì)量。高溫 退火時溫度在 Ar1 以下，相變可以瞬間完成，相變進行很充分，進行了完全的再結(jié)晶，因而鋼材充分軟化。由圖可見，高溫退火工藝的保溫時間大大縮短，冷卻階段的保溫時間幾乎被取消，因而退火周期大大縮短。 17 圖 61 高速鋼新舊退火工藝曲線 a)高速鋼原退火工藝曲線 b)新退火工藝曲線 改善可加工性的熱處理 為改善高速鋼的可加 工性，改善 工具表面粗糙度，可按表三推薦的工藝對高速鋼進行預(yù)備熱處理。 表三改善高速鋼可加工性的預(yù)備熱處理 表三中一次處理的方法比調(diào)質(zhì)處理的效果更好。淬火前進行 720— 760℃的退火，可避免晶粒不均勻長大。對形狀復(fù)雜、切削加工量較大或薄片狀工具，為了減少淬火畸變或產(chǎn)生淬火裂紋，常用 600650℃高溫回火法消除應(yīng)力。 淬火 1. 預(yù)熱 高速鋼導(dǎo)熱性差，工件不容易熱透，淬火加熱前 須進行預(yù)熱，一般要進行兩次預(yù)熱： 低溫預(yù)熱： 450500℃，保溫 1— （空氣爐）；600650℃，保溫 — min/mm(鹽浴爐 )。 2. 淬火加熱 （ 1） 淬火加熱溫度。 隨著淬火加熱溫度的升高，碳化物不斷地溶入高速鋼的基體，高速鋼中殘留碳化物的數(shù)量不斷減少。18Cr4v鋼中碳化物的質(zhì)量分數(shù)淬火加熱前在 25%以上，加熱到 1300℃時只有 15%左右。 圖 62 高速鋼中碳化物的數(shù)量與淬火溫度的關(guān)系 隨著碳化物的不斷溶入基體，基體中的 C 及 W、 Mo、 Cr、 V 等合金元素的含量不斷升高，這有利于提高淬火后形成的馬氏體的耐磨性和熱硬性?；w中 C 的含 量幾乎隨著淬火加熱溫度的升高而直線上升。 W、 Mo、 V 的含量隨著淬火加熱溫度的升高而不