刀具材料发展简史
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远古时代,曾用石材和铜合金作为刀具材料。18世纪中叶欧洲工业革命以后,切削刀具一直由碳素工具钢制造;1865年发明了合金工具钢。但随着对加工效率的要求日益提升,上述两种工具钢材料的性能已不敷要求。
高速钢在1898年被发明出来,这种新材料的出现使切削速度和切削效率较碳素工具钢、合金工具钢分别提高4倍和2.5倍以上。从19世纪末到20世纪初,高速钢曾使切削水平出现了一个飞跃,推动了美国及世界各国机械制造业的迅猛发展,产生了巨大的经济效益。
人们寻求更高性能的新型刀具材料的努力从未停步,20世纪20年代中期到30年代初,出现了钨钴类和钨钛钴类硬质合金。第二次世界大战期间,由于大批量、高效率生产兵器的需要,美英苏德各国已部分使用硬质合金刀具。在我国,解放后曾从苏联引进少量硬质合金。20世纪50年代中期以后,开始自行生产并广泛使用。
20世纪后半期,工件材料的机械性能不断提高,产品的品种和批量逐渐增多,加工精度的要求日益提高,工件的结构和形状不断复杂化和多样化,硬质合金刀具在应对这些新挑战中发挥了重大作用。而且,硬质合金本身也涌现出许多新品种,性能不断提高。但它较脆,韧性不足,可加工性远远低于高速钢,开始时只能用于车刀和铣刀,后来才扩大到其它刀具,难以用于所有的刀具。正因为高速钢能制造各种类型的刀具,其始终占领很大一块阵地,而且,高速钢也发展了很多新品种,切削性能较原有品种有了很大提高。
直至近年,高速钢和硬质合金仍是用得最多的两种刀具材料,但硬质合金的占比已扩大到60%。可以看到,经过半个世纪的“攻城掠地”,硬质合金竟然占领了如此广阔的阵地,应该也是当初人们始料不及的。但它仍不能满足现代高硬度工件材料的超精密加工的要求,于是在20世纪30年代出现了氧化铝陶瓷,后来又有氮化硅陶瓷。到50年代和60年代又制造出人造立方氮化硼和人造聚晶金刚石,它们的硬度明显高于其它刀具材料。陶瓷的硬度稍高于硬质合金,但其韧性和可加工性则又逊于硬质合金。
原载:《中国机械与金属》2008年11月号
上载于:2009-1-16 11:51:41

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