刀具材料的性质

一木道长

　　工具機能夠不斷地提高切削速度及精密加工，除其本身結構具有精密及良好剛性的設計外，切削刀具能密切的配合所需的切削條件亦為重要的因素。
　　切削刀具為發揮切削能力，除改善原有刀具材料的性質，並且陸續開發新種刀具材料，以應付新的工件材料之切削。
5 I2 `$ a7 h. T& M% M　　刀具能對工件做切削作用，係因其材料的硬度高於工件材料，並於切屑形成之際所產生的熱量不但不會即刻使刀具硬度軟化，而且能承受切削之衝擊力，以達成切削工作。所以，刀具材料應具備下列性質：
9 h8 y. {) N' q) m9 [　　1.常溫硬度/冷硬性
　　刀具材料在常溫的硬度又稱為冷硬性。刀具能楔入工件材料做切削工作，又於切削當中，在高溫及高壓之下，它與工件材料及切屑發生之摩擦而不會即刻磨耗變鈍，係因其硬度比工件材料的硬度高。刀具材料的硬度愈高，愈能防止產生擦傷、壓痕及高摩擦，即其耐磨性愈大。所以硬度為刀具耐磨性判定的基準。最常用的硬度量測是以洛氏(Rockwell)硬度為標準。極硬的材料如燒結碳化物、陶瓷刀具等用 量測硬度。次硬的材料如高速鋼、非鐵鑄合金用。量測硬度。刀具材料之中，鑽石的硬度最大，碳鋼則最小。唯材料的硬度越大，韌性及耐衝擊性愈差。
: V. [" L: C/ Q; o% w4 ^* X7 c　　2.勒性
1 ]& K  C2 v) [: ^9 a9 z5 o' f　　韌性包含強度及延性。刀具於切削工件時，刃口雖承受甚大之衝擊力但不會斷裂，實因其具有相當大的強度，以抗高壓及抗彎應力。相反的，脆性是刀具損壞的原因之一，尤其是較耐熱(紅硬性大)的材料。一物體承受外力作用時，會在其內部產生內應力，當外力愈大而生的內應內愈大，若此內應力超過臨界值時便會發生破壞。就切削刀具而言，能承受的壓力大小，完全依其材質的強度而定。刀具材料之韌性常以衝擊強度為標準。韌性較高的材料如高速鋼用Izod衝擊識裝量測。韌性較低的材料如燒結碳化物或陶瓷刀具用橫向破壞強度(TRS)測試法。若衝擊值或橫向破壞強度係數愈高的材料，能承受的壓力愈大，表示刀具材料的韌性愈好，愈能承受衝擊力。
( j- b) Z3 r# B1 W6 ^　　3.高溫硬度/紅硬性
# j! l$ y+ ?) A5 j' r2 c　　刀具材料在高溫切削時所保持之溫度稱為高溫硬度或紅硬性。一般而言，高速鋼在1000時硬度為52 ，燒結碳化物在1000時硬度為75，陶瓷刀具在1200時硬度為70等皆具有紅硬性。通常刀具材料之冷硬性愈高，紅硬性亦愈高，則愈能做高速切削工作。但切削速度亦有一定的界限，若超過此界限，刀具材料將會急速的升高溫度而降低
　　4.抗熱變形
　　特別發生在低速、大切深、及高進給量切削工件時產生高壓及高熱，使刀具材料降伏強度下降，刀具之讓角增加磨耗，也可能產生內應力而造成熱裂隙之現象。在高速鋼刀具盛行時這些問題即已發生，後來加入鉬、鈦、釩等元素可以減小刀具材料之受熱變形。
. ?5 m* F) ?1 J* t　　5.抗擴散性
　　所謂擴散是刀具和切屑在某高溫階段互相滲入，因此易產生混合也就更易擴散物而鬆動，切削速度愈低，兩者積聚的時間愈長，也就更易擴散。這種現象對碳化鎢── 碳化欽系的刀具特別嚴重。
　　6.抗氧化性
　　刀具氧化會生鱗皮，切削工件時切屑滑動將損及刀具。鋼質及陶瓷刀具在發生氧化前即已軟化因此無所謂氧化。在產生連續切屑時，由於切屑與刀面緊密接觸，空氣不易進入，故很難發生氧化。若是產生不連續切屑則刀具易於氧化。
4 _0 z/ e2 v( s　　如何選擇正確的刀具材料，其本身所具有的硬度和軔性是兩個垠重要的考慮因素。因為刀具的硬度決定切削速度，韌性關係著進給率。不論是加工成本的降低或效率的提升，切削速度、進削加工都有牽一髮動全身的重要性。
1 R, ^0 V2 ^4 M　注：内容源自资料。

张国耀

一木“刀”长来也！
4 M4 ~. I2 ^% r4 H/ S% d6 e% B: P4 F希望带来更多的刀来与大家耍！:lol

cenbaby

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