盾构机滚刀刀具用钢研究现状及进展

随着国家不断推进现代化进程,大量基础设施建设工程需要使用盾构机来构建隧道,而盾构机最重要的零件之一是盾构刀具,刀具质量的好坏是盾构机工作效率直接影响因素。简要介绍了盾构机滚刀刀具用钢的应用情况及研究现状,重点综述了AISI 4340钢、H13钢、SKD11钢3种合金钢的成分设计,热加工工艺以及一些改性技术的应用,显微组织特征与力学性能等方面的研究进展,指出现在主要滚刀用钢在高强度情况下存在韧性不足、制造成本高等缺点。并表明可以通过添加Ce、Gd、Y等稀土元素,或者经过临界退火使材料具有双相组织,采用离子渗氮等手段来提高盾构机滚刀用钢的性能和使用寿命。     

盾构机滚刀刀具用钢研究现状及进展

摘要：随着国家不断推进现代化进程，大量基础设施建设工程需要使用盾构机来构建隧道，而盾构机最重要的零件之一是盾构刀具，刀具质量的好坏是盾构机工作效率直接影响因素。简要介绍了盾构机滚刀刀具用钢的应用情况及研究现状，重点综述了AISI 4340钢、H13钢、SKD11钢3种合金钢的成分设计，热加工工艺以及一些改性技术的应用，显微组织特征与力学性能等方面的研究进展，指出现在主要滚刀用钢在高强度情况下存在韧性不足、制造成本高等缺点。并表明可以通过添加Ce、Gd、Y等稀土元素，或者经过临界退火使材料具有双相组织，采用离子渗氮等手段来提高盾构机滚刀用钢的性能和使用寿命。     

陶瓷刀具材料及其发展前景

在简要介绍陶瓷刀具材料的性能特点、种类及应用的基础上,分析了陶瓷刀具材料的发展趋势和前景.     

氧化铝陶瓷刀具材料的制备及力学性能

采用硫酸铝铵热分解方法制备出颗粒细小(～100 nm)、粒径分布范围窄、团聚程度轻、性能良好的α-Al2O3纳米粉体,并研究了氧化铝陶瓷刀具材料的制备及力学性能.研究表明,以氧化镁和氧化钇作添加剂,α-Al2O3纳米在1 550 ℃真空烧结2 h,可获得相对密度达98.7%的氧化铝陶瓷.样品的维氏硬度为17.0 GPa,洛氏硬度HRA为93,抗折强度404 MPa,断裂韧性5.7 MPa·m1/2,达到了高性能氧化铝陶瓷刀具的性能要求.     

竹木加工用硬质合金刀具材料的研制

阐述了竹木加工对刀具材料性能的要求,据此对刀具材料的成分进行了设计和筛选。试验结果表明:研制出的以铁镍代钴、合金含WC相当于YG15的减钴硬质合金,具有较高的强度、韧性和耐蚀性,性能优于YG15,且合金成本可降低。用研制的04号合金刀具加工竹地板,效果良好,使用寿命比高速钢提高十几倍。     

粉末粒度对超粗晶硬质合金性能影响的研究

超粗晶结构硬质合金拥有良好的耐磨性、韧性和抗热冲击、抗热疲劳性能,广泛应用于石油钻齿、凿岩钎具、截煤机齿、路面冷铣刨机齿、盾构刀具等地矿工具。文章对比研究了预磨细颗粒WC活化粉和纳米WC活化粉的添加对低压烧结制备的超粗晶硬质合金结构与性能的影响,采用金相显微镜和电子万能试验机等检测方法对其进行组织结构及力学性能的表征,使用扫描电镜对试样条断口进行形貌分析。研究了球磨时间、预磨粉末粒度对超粗晶硬质合金晶粒度、抗弯强度等性能的影响。试验结果表明,相比添加细颗粒WC粉,添加纳米WC粉制备的超粗晶硬质合金的平均晶粒度增加更为明显。随球磨时间增加,合金组织均匀性提高,抗弯强度升高。添加5%(质量分数,下同)预磨纳米WC,球磨18 h制备的超粗晶硬质合金晶粒度达6.8μm,抗弯强度2 640 MPa,具有最佳综合力学性能。     

超细晶硬质合金刀具Co含量对其耐磨损性的影响

用不同Co含量的超细晶硬质合金刀具对高温合金GH2132进行了高速连续切削试验,根据最小二乘法对试验结果进行了线性回归,建立了刀具寿命与切削速度之间的关系即T-υc经验公式;随后进行了高速断续切削刀具磨损试验,用连续变倍体视显微镜及显微摄影系统观察了刀具刃口和后刀面的磨损形貌,并对达到磨钝标准时的刀具后刀面磨损微区成分进行了电子探针能谱分析,探讨了粘结相Co含量对刀具磨损性能的影响机理。结果表明:粘结相Co含量过高或过低,均会降低刀具的耐磨损和破损性能。     

低合金高性能高速钢研究

本文研究了一种新型低合金高性能高速钢D601,其各项性能接近或略超过通用高速钢M2。该钢合金元素含量较M2大为减少,用该钢制造的刀具寿命与M2相当。文中研究了在不同切削速度下一次碳化物对高速钢工具耐磨性的影响。实验结果表明一次碳化物对中速切削刀具耐磨性影响不大,而对低速切削刀具有良好作用。相分析结果研究表明:D601根据平衡碳原理设计的合金元素含量,使其获得了良好的二次硬化效果。研究发现:在高速钢中减少合金元素含量(因此一次碳化物含量随之减少),同时保证淬火基体中碳和合金元素的合理平衡,回火后高速钢仍能获得高硬度和红硬性而保证良好的切削性能。     

新型高碳马氏体不锈钢的组织与性能

高碳马氏体不锈钢因其高硬度、优异的耐磨性以及适中的耐蚀性,被广泛应用于刀剪行业。主要通过金相,扫描电镜,硬度、冲击韧性、耐磨性能、耐蚀性能以及抗菌性能检测等方法,对新型刀具用高碳马氏体不锈钢6Cr16MoVRE进行微观组织表征与性能研究,并与5Cr15MoV和9Cr18MoV钢对比。研究发现,6Cr16MoVRE的碳化物尺寸细小且分布均匀。相比于另2种材料,6Cr16MoVRE具有高硬度与最佳冲击韧性,良好的耐磨性,优异的耐蚀性。此外,Ag的添加使6Cr16MoVRE具有极好的抗菌性。新型6Cr16MoVRE性能优异,为国内生产高档刀具提供了材料保障,有利于中国刀剪行业转型升级。     

论如何合理选择数控刀具材料

数控刀具材料,关乎着数控刀具的具体性能。数控刀具材料与待加工的材料之间又存在着物理．力学、化学等方面的匹配问题,所以在实际应用中,应该根据不同的待加工材料,选择不同材料的数控刀具,以达到双方的匹配问题。探讨实际应用中合理选择数控刀具材料的方法,应用模糊数学理论中的模糊综合评判方法,为实际数控应用合理选择数控刀具材料,以达到更好的匹配待加工材料和数控刀具材料之间性能的问题。     

硬质合金刀具新技术研究进展

随着硬质合金研究的进展,硬质合金刀具已在越来越多的领域代替常规刀具材料。笔者从硬质合金刀具的性能和应用、烧结技术、及表面加工等方面,综合评述了近年来国内外硬质合金刀具新技术的研究成果。     

硬质合金基体对涂层刀具高速切削镍基高温合金切削性能的影响

采用热常数仪和高温维氏硬度计对Co含量(质量分数)分别为6%和10%的硬质合金进行热学性能与高温力学性能检测,然后用以这2种硬质合金为基体的涂层刀片对镍基高温合金GH4133进行高速车削,采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对车削后刀片的磨损区域进行观察和成分分析,研究刀片基体的Co含量对刀具切削性能的影响。研究结果表明,硬质合金中的Co含量由10%降低到6%时,热导率由62.78(W.m)/K升高到84.57(W.m)/K,与此同时同一温度下的高温维氏硬度提高10%左右;YBG202刀片(基体中Co含量为10%)的切削刃与后刀面的磨损均较迅速,而YBG102(基体中的Co含量为6%)刀片后刀面的磨损相对均匀,磨损速率低;基体中的Co含量由10%降低到6%时,刀片的切削寿命提高约3倍。故高速连续切削镍基高温合金时应当尽量选用低Co硬质合金作为刀片的基体。     

THE WEAR RATE OF CARBIDE CUTTING TOOLS

Abstract

The stress, strain, and temperature at the interface between tool and work material during metal cutting are such as to promote seizure. Conditions of seizure normally exist over part of the interface during most metal-cutting operations. The wear processes that are significant on those parts of the interface where seizure is complete are considered separately from those in areas where contact is localized and intermittent. Examination of worn tools suggests that two major wear processes take place on cemented carbide under each of these sets of conditions. It is believed to be unlikely that abrasion plays a major role in the wear of cemented carbide tools except in special circumstances.

The influence of powder-metallurgical processing variables in the production of cemented carbide tools is considered in relation to each of the main wear processes.     

梯度结构硬质合金的最新研究进展

梯度结构硬质合金通过赋予制品不同部位以不同的性能，可应用于传统均质硬质合金难以胜任的工程领域，满足现代工业和高新技术发展的需要。梯度结构硬质合金以其优异的性能复合和巨大的应用市场，已引起国内外材料学界的广泛关注，本文重点针对国内外梯度结构硬质合金的最新研究进展进行了简要综述。     

纳米粉末溶解法制备粗晶WC-Co硬质合金

特粗晶硬质合金是一类发展中的先进矿业用硬质合金。采用纳米粉末溶解法制备特粗晶硬质合金,得到WC平均晶粒尺寸为8~9μm的特粗WC-Co硬质合金,研究发现纳米粉末可通过扩散机制控制小晶粒粗化。此方法不仅使WC平均晶粒尺寸增加,而且使WC-Co硬质合金的WC晶粒尺寸分布的均匀性得到提高;同时复杂形状晶粒明显减少,晶粒发育得到改善。     

超细晶粒硬质合金的研究与应用

硬质合金是目前最重要的刀具材料之一，本文着重介绍和分析了超细品粒WC-Co硬质合金研究中的几个热点领域：超细WC粉末制备，晶粒长大控制，烧结技术以及超细品硬质合金的应用。     

N系列矿山凿岩硬质合金的试生产

简要地介绍了以镍基合金为粘结相的新型矿山凿岩硬质合金的制造工艺、制品性能以及使用效果考核情况。试生产结果表明，这一新产品的开发是比较成功的。在此基础上对有关问题进行了分析并指出今后的努力和改进方向。     

Active wear and failure mechanisms of TiN-Coated high speed steel and tin-coated cemented carbide tools when machining powder metallurgically made stainless steels

In this study, active wear and failure mechanisms of both TiN-coated high speed steel and TiN-coated cemented carbide tools when machining stainless steels made by powder metallurgy in low and high cutting speed ranges, respectively, have been investigated. Abrasive wear mechanisms, fatigue-induced failure, and adhesive and diffusion wear mechanisms mainly affected the tool life of TiN-coated high speed steel tools at cutting speeds below 35 m/min, between 35 and 45 m/min, and over 45 m/min, respectively. Additionally, fatigue-induced failure was active at cutting speeds over 45 m/min in the low cutting speed range when machining powder metallurgically made duplex stainless steel 2205 and austenitic stainless steel 316L. In the high cutting speed range, from 100 to 250 m/min, fatigue-induced failure together with diffusion wear mechanism, affected the tool life of TiN-coated cemented carbide tools when machining both 316L and 2205 stainless steels. It was noticed that the tool life of TiN-coated high speed steel tools used in the low cutting speed range when machining 2205 steel was longer than that when machining 316L steel, whereas the tool life of TiN-coated cemented carbide tools used in the high cutting speed range when machining 316L steel was longer than that when machining 2205 steel. formerly with the Laboratory of Engineering Materials, Helsinki University of Technology     

硬质合金刀具涂层技术的研究进展

随着涂层技术的进步，使得硬质合金刀具涂层方法在不断地进步，日趋复杂化和多样化；硬质合金刀具涂层种类也在不断地更新，从单一的化合物涂层朝着多元复杂化合物涂层发展，涂层层数也从几层到十几层发展。本文简要地综述了目前国内外涂层硬质合金刀具的特点，高温化学气相沉积涂层(HTCVD或简称CVD)、物理气相沉积涂层(PVD)、等离子化学气相沉积涂层(PCVD)、中温化学气相沉积涂层(MTCVD)和离子辅助物理气相沉积涂层(IBVD)这5种硬质合金刀具涂层方法的机理、特点和缺点，以及单渗层涂层硬质合金、多渗层涂层硬质合金和新渗层涂层硬质合金这3种硬质合金刀具涂层的特点和应用。     

硬质合金刀具涂层的研究进展

随着科学技术的飞速发展，用于机械加工、矿山采掘的硬质合金刀具在不断的更新，刀具涂层技术也在日趋多样化和复杂化，对生产工艺的要求也随之提高.文中介绍了硬质合金刀具涂层的2种主要制备方法即化学气相沉积法（CVD）和物理气相沉积法（PVD）, 简述了刀具涂层即单组分涂层、多组分涂层、多层涂层和梯度涂层的发展，概括了几种新型涂层即金刚石涂层、类金刚石涂层、立方氮化硼涂层和氮化碳涂层，对未来硬质合金刀具涂层的发展方向进行了展望.