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譯文 刀具材料 為了在切削過程中有適當(dāng)?shù)墓δ埽邢鞯毒弑仨氂幸欢ǖ臋C(jī)械性能，這些性能包括高的硬度，且在切削過程中產(chǎn)生高溫時(shí)仍能保持其硬度，同時(shí)也要有好的韌性、抗蠕變及抗磨損，能承受大的支承壓力。事實(shí)上，切削刀具的材料不同其機(jī)械性能也不同。因此，切削刀具材料應(yīng)能適應(yīng)不同的切削條件，如工件材料、切削速度（生產(chǎn)率）、所使用的冷卻劑等等。下面所列的是常用的切削刀具材料。 碳素工具鋼 碳素工具鋼含碳量為 不含合金元素，通過熱處理可提高其硬度。碳素鋼在溫度 600° F（ 300° C）以上時(shí)由于回火作用而喪 失其硬度，因此，碳素工具鋼只適合于制造手工工具或軟金屬材料的低速切削用刀具。 低合金工具鋼 低合金工具鋼的含碳量與碳素工具鋼相似。然而，顧名思義，它含有一定的合金元素，低合金工具鋼刀具也須進(jìn)行熱處理，并僅用于低速切削。切削溫度也不能超過 600° F（ 300° C）以避免退火現(xiàn)象。 高速鋼 高速鋼（ 含有一定比例合金元素的合金鋼，如鎢（ 18%），鉻（ 4%）、鉬、釩和鈷。高速鋼通過加熱（分兩個(gè)階段），在空氣中冷卻，然后進(jìn)行回火。由高速鋼制成的刀具在溫度高達(dá) 1100° F（ 600° C）時(shí)仍能保持其硬度，這類 刀具用于切削速度相對(duì)較高的場(chǎng)合。除了高生產(chǎn)率切削加工用刀具外，單刃刀具、麻花鉆及銑刀也通常由高速鋼制造。 鑄造硬合金 鑄造硬合金既可能是黑色金屬，也可能是有色金屬，其含碳量約為 3%，它與金屬反應(yīng)形成非常硬的碳化物。這些碳化物即使在溫度 1650°F（ 900° C）時(shí)仍保持其硬度。因?yàn)檫@種材料不可進(jìn)行切削加工，所以，在陶瓷模中鑄成刀片，然后通過銅焊或機(jī)械方法將其固定在刀桿上。 燒結(jié)硬質(zhì)合金刀片 燒結(jié)硬質(zhì)合金是為克服鑄造硬合金的缺陷（即脆性）而發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)初，其成分約 82%是非常硬的碳化鎢顆粒及 18%的作為粘 結(jié)劑的鈷。燒結(jié)碳化硬質(zhì)合金總是由粉末冶金技術(shù)（如壓制和燒結(jié)）模壓成型。從強(qiáng)度方面考慮，要將整把刀具由硬質(zhì)合金來(lái)制造是不可能的，而只能制造成硬質(zhì)合金刀片，然后將刀片用銅焊或機(jī)械方法固定在鋼制刀桿上，而刀片具有所需的切削角度。 燒結(jié)硬質(zhì)合金也稱為“ 這個(gè)詞來(lái)自德語(yǔ)“ 為“象金剛石”。這是因?yàn)樗哂袠O高的硬度，可達(dá) 在高達(dá) 1850° F（ 1000°C）的溫度下仍能保持這一硬度。最近所研制的硬質(zhì)合金是將碳化鎢，碳化鈦和碳化鉬混合，而用鈷或鎳合金作為粘結(jié)劑。其結(jié)果是摩擦系數(shù) 小，抗磨損性能好。事實(shí)上，不論是切削速度高還是進(jìn)給量大的切削加工，都推薦采用硬質(zhì)合金刀片刀具，且常用于大批量生產(chǎn)。近來(lái)，硬質(zhì)合金刀比采用氮化物或氧化物涂層以增加其耐磨性及壽命。 陶瓷刀片 陶瓷刀片基本上是由很細(xì)的氧化鋁粉末（ 通過壓制和燒結(jié)而成。陶瓷的硬度幾乎與硬質(zhì)合金相同，但在溫度高達(dá) 2200° F（ 1100° C）時(shí)仍能保持其硬度，且導(dǎo)熱系數(shù)很小。這種特性使得切削速度是用硬質(zhì)合金刀片切削時(shí)的 2。陶瓷刀片也有極好的耐磨性并不致形成月牙洼磨損，且不需用冷卻液。但其韌性和抗彎強(qiáng)度小，這影響抗蠕 變載荷和振動(dòng)的敏感性。因此，陶瓷刀片僅用于切削速度極高（達(dá) 1800ft/600m/的精密加工。下面是三種常用的陶瓷刀片。 （ 1） 要由氧化鋁組成，其顏色為白色且稍帶粉紅色或淺黃色。 （ 2） 它含有氧化鋁或某些金屬如鈦或鉬。其顏色呈黑灰色。 （ 3） 黑色。 由于與氧的混合作用，陶瓷刀片不可用于加工鋁材。 金剛石 金剛石可固連在鋼制刀桿上，可用于精密切削加工，推薦用于加工鋁、鎂、鈦、銅、橡膠及聚合物。當(dāng)加 工金屬材料時(shí)，可達(dá)到鏡面。 切削加工性一詞常用于描述工件材料的加工性能，根據(jù)其切削過程有幾種含義。如果說材料 A 比材料 B 可切削性好，這可能意味著切削材料 A 時(shí)刀具磨損率低，或者切削材料 A 可獲得更小的表面粗糙度，或者切削加工材料 清楚，在精加工過程中，刀具的磨損及表面粗糙度都是最重要的因素，而對(duì)于粗加工而言，刀具磨損和功率消耗是重要因素。 應(yīng)該注意，所指的加工性只能是相對(duì)于所指的特定環(huán)境而言的。例如，在某一特定條件下，材料 A 可能比材料 B 可獲得更小的表面粗糙度，但在其他條件下，若采 用不同的刀具材料，其結(jié)果可能相反。對(duì)于可加工性的其他衡量指標(biāo)，如刀具磨損率和功率消耗，情況也與此相似。為了進(jìn)一步說明情況，將刀具磨損率相同的材料歸為一類，但按照表面粗糙度或功率消耗來(lái)分的話這些材料又屬不同的類型。很清楚，可加工性一詞除降低了質(zhì)量方面的要求外，并沒有其他什么意義。 雖然可加工性降低了質(zhì)量方面的要求，人們還是試圖獲得可加工性的定量的衡量方法 —— 可加工性指數(shù)或序號(hào)。若結(jié)果是有用的，則測(cè)得這一指數(shù)的方法是很有價(jià)值的，特別是對(duì)鋼鐵企業(yè)而言，它必須經(jīng)驗(yàn)所生產(chǎn)材料的加工性，因此希望有一種快速而可靠的檢測(cè)方 法。已經(jīng)提出了許多獲取可加工性數(shù)據(jù)的有創(chuàng)造性的方法，有些至今仍在使用。雖然這些方法還有質(zhì)疑，但它們可用了衡量相同材料加工性能的變化情況。雖然經(jīng)驗(yàn)表明這些結(jié)果有一定的指導(dǎo)意義，但要證明這些包含了質(zhì)量信息且具有實(shí)用價(jià)值的加工性能的測(cè)試結(jié)果的正確性是最困難的。 熱處理是熱處理工作者用以改變金屬物理性能的方法。鋼熱處理，有三種基本方法：即淬火、回火和退火。 淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，然后進(jìn)行急冷。急冷是指（材料）才一合適的介質(zhì)如水、鹽水、油或其他液體中快速冷卻。金屬在淬硬后，必須進(jìn)行回火處理。回火 是將淬硬的鋼重新加熱到低于臨界點(diǎn)的溫度，從而獲得所需的物理性能。 臨界點(diǎn)或臨界溫度是指鋼的物理性能發(fā)生某些變化的溫度。這些臨界點(diǎn)極為重要，因?yàn)橐逛摵芎玫赜不捅仨毎唁摷訜岬缴吓R界溫度以上。我們知道某一鋼種的臨界點(diǎn)后，就能較容易得控制爐溫。煤氣爐、油爐和電爐是金屬熱處理最普遍采用的爐子。 退火是將鋼均勻地加熱到通常的淬火溫度以上，然后極緩慢地冷卻。若工件過硬，無(wú)法機(jī)加工，或是要重新機(jī)加工已經(jīng)淬硬的零件，這時(shí)可進(jìn)行退火以使鋼材軟化。退火還可消除機(jī)加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 低碳鋼由于含碳量低，因此在經(jīng)受這種熱處理時(shí) 材質(zhì)不可能變硬。若欲在低碳鋼制成的零件表面獲得硬的表面層，就須進(jìn)行表面硬化處理。氰化是一種表面硬化方法。氰化時(shí)，將工作置入氰化鈉的溶池中保溫 5~30保溫時(shí)間取決于工件的尺寸和所需的滲透深度）。工件經(jīng)過這一處理后，再將其淬入水或 油 中 ， 于 是 形 成 了 一 層 厚 度 為 十分硬的表面層（ 這類工藝過程也稱為表面淬火。 滲氮也是一種表面硬化法，它是將鋼在熱的氨氣中放置數(shù)小時(shí)。在這一條件下，由氨氣形成的氮滲入到金屬的表面，從而性形成了極硬的表面層。 另一種表面硬化法是滲碳 。將工件裝入盛有滲碳劑（含碳很高的材料）的金屬箱中，將箱子密封好并放入爐內(nèi)，在 926° C 溫度下在爐中保持若干小時(shí)。滲碳層的深度取決于工件在爐中的保溫時(shí)間。將工件在某種液體中淬火后，其表層硬而心部軟。 氮和氰化 （ 1）定義：滲碳是將碳原子滲入固態(tài)的鐵基合金（如低碳鋼）中，以便獲得的表面的一種方法。 滲碳是通過吸收和擴(kuò)散兩個(gè)過程來(lái)增加鋼表面的含碳量。 （ 2）工藝過程：將低碳鋼（約 或更少）加熱到 870~925° C 后與氣體、固體或液體的含碳物質(zhì)接觸若干小時(shí)。用上述方法獲得的高碳鋼表 面在 上的溫度淬火使之硬化。 （ 3）特點(diǎn)：①表面層深度約為 ②熱處理后的硬度為 ③由滲碳而引起的工件尺寸變化極微小。 ④在熱處理過程中有可能產(chǎn)生變形。 （ 4）典型用途：①齒輪的表面硬化。 ②凸輪軸的表面硬化。 ③軸承的表面硬化。 （ 5）方法：根據(jù)滲碳介質(zhì)的不同，有三種常用的滲碳法即： ①固體滲碳法 —— 用固體滲碳劑。 ②氣體滲碳法 —— 用合適的碳?xì)浠衔餁怏w。 ③液體滲碳法 —— 用熔融的滲碳鹽浴。 1. 滲氮 ?定義：滲氮是將鋼加熱，并在某一合適溫度下保溫，使與部分 分解的氨或其他合適的介質(zhì)保持接觸，從而將氮原子滲入到某些鋼種（如含有 表面。用這種方法獲得的硬化表層不需災(zāi)進(jìn)行淬火或其他任何進(jìn)一步的熱處理。 ?特點(diǎn)：①表面深度約為 ②硬度極高（維氏硬度為 1100）。 ③工件在滲氮過程中尺寸增大 ④滲氮層的耐腐蝕性得到改善。 ?典型用途：①閥座②導(dǎo)軌③齒輪④量規(guī)⑤導(dǎo)套⑥滾珠軸承座圈⑦航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件⑧航空發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸⑨航空發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、飛機(jī)螺旋槳軸⑩曲柄銷和軸頸 2. 氰化 ?定義：氰 化是將鋼加熱到合適溫度。并使它與熔融的氰化物保持接觸，使碳和氮原子同時(shí)滲入鋼的表面，在形成微薄的表面層后，接著進(jìn)行淬火硬化。 ?方法特點(diǎn)：①表面層硬度約為 ②硬度約為 ③氰化引起尺寸變化極微小。 ④熱處理過程中可能產(chǎn)生變形。 ?典型用途：①絲桿。 ②螺帽和螺栓。 ③小齒輪。 ?通常用氰化法硬化的金屬：含碳約為 普通碳素鋼或合金鋼。 ?氰化工藝過程：將低碳鋼置于熔融的氰化鈉鹽浴爐中加熱到 800~870° C。根據(jù)氰化層所需的深度不同，保溫時(shí)間可從 30 分鐘直到 三個(gè)小時(shí)之久。 in to to it at to In in to of a is to as so is a of .8 .4 no it is to to is or at it at 00° F(300° C)to of is to of it in as of be is at as a of 00° F(300° C)to is a of a of as 18 is by at by a of SS at up 100 ° F(600° C). be or in to at a of 650° F(900° C)a be or it is in to of by or to of of 2 8 as a to by it is to of of of or to to , . is 0Rc,a at of up 850° F (1000° C). of or as is by of In or in or to of ,is by as up to a 200° F(1100° C)a of to be at to by to to of no be to to of at of up 800ft/600m/of 1. of a or 2. as or in 3. of as as in be of to to in a be he is to to it on it is is , a is , or a be , or is to . It be of a of a be ; of a be of To a of be in of on a in a if or in a is in a to a of or A an if be to of a of be to in of It be to of on of to of is a by of a of is in a as or be a of to a or at a in of in to a of it be to a a we in is of a by be to a is to or to a by do to a of of If it is to a on a of be of of is is by be of of on a of be of of is is by in a of 0 on of of to a is in or a is is is of of in in of a of is is a is a at 26 to of is in in a a 1) is a of as in to a of by a of (2)or is 70° 20 ° C in or is by 1 (3))is 2)3)in 4)(4)In )2)3)5)of of )2)3)of 2. 1) of of of l r)by it it at a in or a or (2)is 100) 0mm (3)) 2) ) 4) ) 6) ) 8) ) 10) . 1)n of by it to a it in to a or is (2) 1)is 2)is 3)is by 4)(3)) 2) 3)4)by or (5)ow is 00° 70° C in a a of 0