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本文導讀目錄：

1、如何合理選擇高速切削刀具材料？

2、D2鋼淬火溫度回火溫度

如何合理選擇高速切削刀具材料？ ♂

　　機械加工發展的總趨勢是高效率、高精度、高柔性和強化環境意識，在機械加工領域，切（磨）削加工是應用最廣泛的加工方法，高速切削是切削加工的發展方向，已成為切削加工的主流，它是先進制造技術的重要共性關鍵技術，推廣應用高速切削技術將大幅度提高效率和加工質量并降低成本，高速切削技術的發展和應用決定于機床和刀具技術的進步，其中刀具材料的進步起決定性的作用，研究表明，高速切削時，隨著切削速度的提高，切削力減小，切削溫度上升很高，達到一定值后上升逐漸趨緩。

　　造成刀具損壞最主要的原因是切削力和切削溫度作用下的機械摩擦、粘結、化學磨損、崩刃、破碎以及塑性變形等磨損和破損，因此高速切削刀具材料最主要的要求是高溫時的力學性能、熱物理性能、抗粘結性能、化學穩定性（氧化性、擴散性、溶解度等）和抗熱震性能以及抗涂層破裂性能等，基于這一要求，近20多年來，發展了一批適于高速切削的刀具材料，可在不同切削條件下，切削加工各種工件材料，雖然我們總是希望得到既有高的硬度以保證刀具的耐磨性，又有高的韌性來防止刀具的碎裂，但目前的技術發展還沒有找到如此優越性能的刀具材料，魚于熊掌無法兼得，因此，我們會在實際中按照需要選用更合適的刀具材科：粗加工時優先考慮刀具材料的韌性：精加工時優先考慮刀具材料的硬度，當然人們還期待著以超高切削速度進行加工而獲得更好的效果，下面僅就常見的工件材料及刀具的相關情況做如下簡單介紹，1、鋁合金，1.1、易切削鋁合金。

　　該材料在航空航天工業應用較多，適用的刀具有K10、K20、PCD，切削速度在2000～4000m/min，進給量在3～12m/min，刀具前角為12～18，后角為10～18，刃傾角可達25，1.2、鑄鋁合金，鑄鋁合金根據其Si含量的不同，選用的刀具也不同，對Si含量小于12%的鑄鋁合金可采用K10、Si3N4刀具，當Si含量大于12%時，可采用PKD（人造金剛石）、PCD（聚晶金剛石）及CVD金剛石涂層刀具，對于Si含量達16%～18%的過硅鋁合金，最好采用PCD或CVD金剛石涂層刀具，其切削速度可在1100m/min，進給量為0.125mm/r，2、鑄鐵，對鑄件，切削速度大于350m/min時，稱為高速加工，切削速度對刀具的選用有較大影響，當切削速度低于750m/min時，可選用涂層硬質合金、金屬陶瓷：切削速度在510～2000m/min時，可選用Si3N4陶瓷刀具；切削速度在2000～4500m/min時，可使用CBN刀具。

　　鑄件的金相組織對高速切削刀具的選用有一定影響，加工以珠光體為主的鑄件在切削速度大于500m/min時，可使用CBN或Si3N4，當以鐵素體為主時，由于擴散磨損的原因，使刀具磨損嚴重，不宜使用CBN，而應采用陶瓷刀具，如粘結相為金屬Co，晶粒尺寸平均為3m，CBN含量大于90%～95%的BZN6000在V700m/min時，宜加工高鐵素體含量的灰鑄鐵，粘結相為陶瓷（AlN+AlB2）、晶粒尺寸平均為10m、CBN含量為90%～95%的Amborite刀片，在加工高珠光體含量的灰鑄鐵時，在切削速度小于1100m/min時，隨切削速度的增加，刀具壽命也增加，3、普通鋼，切削速度對鋼的表面質量有較大的影響，據研究，其最佳切削速度為500～800m/min，目前，涂層硬質合金、金屬陶瓷、非金屬陶瓷、CBN刀具均可作為高速切削鋼件的刀具材料，其中涂層硬質合金可用切削液，用PVD涂層方法的TiN涂層刀具其耐磨性能比用CVD涂層法的涂層刀具要好，因為前者可很好地保持刃口形狀，使加工零件獲得較高的精度和表面質量。

　　金屬陶瓷刀具目前占市場份額較大，以TiC-Ni-Mo為基體的金屬陶瓷化學穩定性好，但抗彎強度及導熱性差，適于切削速度在400～800m/min的小進給量、小切深的精加工：用TiCN作為基體、結合劑中少鉬多鎢的金屬陶瓷將強度和耐磨兩者結合起來，用TiN來增加金屬陶瓷的韌性，其加工鋼或鑄鐵的切深可達2～3mm，4、高硬度鋼，高硬度鋼（HRC40～70）的高速切削刀具可用金屬陶瓷、陶瓷、TiC涂層硬質合金、PCBN等，金屬陶瓷可用基本成分為TiC添加TiN的金屬陶瓷，其硬度和斷裂韌性與硬質合金大致相當，而導熱系數不到硬質合金的1/1O，并具有優異的耐氧化性、抗粘結性和耐磨性，另外其高溫下機械性能好，與鋼的親和力小，適合于中高速（在200m/min左右）的模具鋼SKD加工，金屬陶瓷尤其適合于切槽加工，采用陶瓷刀具可切削硬度達63HRC的工件材料，如進行工件淬火后再切削，實現“以切代磨”。

　　切削淬火硬度達48～58HRC的45鋼時，切削速度可取150～18Om/min，進給量在O.3～0.4min/r，切深可取2～4mm，粒度在1m，TiC含量在20%～30%的Al203-TiC陶瓷刀具，在切削速度為100m/min左右時，可用于加工具有較高抗剝落性能的高硬度鋼，當切削速度高于1000m/min時，PCBN是最佳刀具材料，CBN含量大于90%的PCBN刀具適合加工淬硬工具鋼（如55HRC的H13工具鋼），5、高溫鎳基合金，Inconel718鎳基合金是典型的難加工材料，具有較高的高溫強度、動態剪切強度，熱擴散系數較小，切削時易產生加工硬化，這將導致刀具切削區溫度高、磨損速度加快，高速切削該合金時，主要使用陶瓷和CBN刀具，碳化硅晶須增強氧化鋁陶瓷在100～300m/min時可獲得較長的刀具壽命，切削速度高于500m/min時，添加TiC氧化鋁陶瓷刀具磨損較小，而在100～300m/min時其缺口磨損較大，氮化硅陶瓷（Si3N4）也可用于Inconel718合金的加工。

　　一般認為，SiC晶須增強陶瓷加工Inconel718的最佳切削條件為：切削速度700m/min，切深為1～2mm，進給量為O.1～0.18mm/z，氦氧化硅鋁（Sialon）陶瓷韌性很高，適合于切削過固溶處理的Inconel718（45HRC）合金，Al203-SiC晶須增強陶瓷適合于加工硬度低的鎳基合金，6、鈦合金（Ti6Al6V2Sn），鈦合金強度、沖擊韌性大，硬度稍低于Inconel718，但其加工硬化非常嚴重，故在切削加工時出現溫度高、刀具磨損嚴重的現象，實驗得出，用直徑10mm的硬質合金K10兩刃螺旋銑刀（螺旋角為30）高速銑削鈦合金，可達到滿意的刀具壽命，切削速度可高達628m/min，每齒進給量可取O.06～0.12mm/z，連續高速車削鈦合金的切削速度不宜超過200m/min，7、復合材料，航天用的先進復合材料，以往用硬質合金和PCD，硬質合金的切削速度受到限制，而在900℃以上高溫下PCD刀片與硬質合金或高速鋼刀體焊接處熔化，用陶瓷刀具則可實現300m/min左右的高速切削，高速切削技術已成為切削加工的主流，加快其推廣應用，將會創造巨大經濟效益。

　　高速切削刀具材料對發展和應用高速切削技術具有決定性作用，超硬刀具材料（PCD與CBN）、陶瓷刀具、TiC（N）基硬質合金刀具（金屬陶瓷）和涂層刀具等四大類高速切削刀具材料各有其特性和應用范圍，它們相互配合，彼此競爭，推動高速切削技術的發展和應用。

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