超细晶粒硬质合金刀具在加工耐热合金钢中的应用

超细晶粒硬质合金是一种高硬度、高强度和高耐磨性兼备的硬质合金，它的WC粒度一般为0.2～1.0μm以下，大部分在0.5μ,m以下，是普通硬质合金WC粒度的几分之一到几十分之一，具有硬质合金的高硬度和高速钢的强度。其硬度一般为90～93HRA，抗弯强度为2000～3500MPa，比含钴量相同的一般WC-Co硬质合金要高，与加工材料的相互吸附-扩散作用较小，特别适用于耐热合金钢、高强度合金钢以及其它难加工材料。 　　下面以超细晶粒硬质合金YS2,YM051,YM052等刀具牌号为例，阐述在加工耐热合金钢生产中的一些应用。 　　YS2硬质合金YS2硬质合金是株洲硬质合金厂生产的一种超细晶粒硬质合金，其性能相当于ISO标准中的K30，它的WC晶粒尺寸小于0.5μ,m，硬度为91.5HRA，抗弯强度达2200MPa，在800℃时的高温硬度为930HV，比一般YG类硬质合金高出200～300HV。 　　在加工K3镍基铸造合金的外圆时，在相同切削用量v=5～6m/min,f=0.5mm/r,ap=0.1mm 的条件下，YG8的磨损为0.5mm左右，YS2为0.25mm;在后刀面磨损量同为0.3mm时，YS2的刀具耐用度为15min，而YG8或YG8W的刀具耐用度还不到5min。 　　用YS2车刀加工耐热不锈钢Cr17Ni2时，当以n=700r/min、 f=0.04min/r,ap=0.5～0.6mm的切削用量镗f30+0.03mm孔时，在保证精度及表面粗糙度的条件下，刀具刃磨一次的加工件数为:YT15为4～5件，YT05为29～50件，而YS2则可加工90～140件。由此可见，超细晶粒硬质合金YS2的耐磨性或刀具耐用度要比普通硬质合金高。 　　YM系列硬质合金YM051、YM052、YM053是上海硬质合金厂生产的一种超细晶粒硬质合金，它的WC平均晶粒尺寸为0.4～0.5μm, 1μm以下的占95%以上，硬度大于92.5HRA，抗弯强度在1600MPa以上。YM051、YM052的通用性很强，既能加工钢材，又能加工铸铁，对耐热合金钢如铁基、镍基高温合金、钛合金、耐热不锈钢等难加工材料的加工效果尤为显著，YM053则主要用于加工各种铸铁。 　　在车削GH132铁基耐热合金钢（f62～f400mm）端面时，在相同切削用量n1=45r/min，ap1=1.Omm,f=0.15mm/r的条件下，刀具走一刀后的磨损量分别是YM051为0.1mm,YS2为0.21mm,YG8为0.35mm；当n2=60r/min,ap和f值不变时，则分别为0.1mm，0.25mm，0.27mm。在车削其外圆时，用同一切削用量n=20r/min,ap=0.8,f=0.07mm/r，并在采用切削液的条件下，原来使用的高速钢车刀每刃磨一次只能加工一件，还保证不了锥度;用YG8车刀容易产生崩刀，每次刃磨也只能加工一件;而采用YS2或YM052车刀，每次刃磨后可加工2～3件，并能较好地保证工件的锥度和表面粗糙度。 　　当粗车合金半钢轧辊（硬度为60～70HS，尺寸为f800×1800mm）时，在切削用量v=17m/min,ap=16mm（YT5）或20mm（YM052）,f =0.625mm/r（YT5）或1.75mm/r（YM052）的条件下YT5刀具耐用度明显低，只能加工200～300mm，加工效率亦低；YM052能加工500～600mm，加工效率是YT5的2～3倍。 　　由上可知，超细晶粒硬质合金刀具，由于其晶粒极细，刀刃可以磨得锋利、光洁；同时由于它的强度和硬度都很高，故能长时间保持刀刃有极小的圆弧半径和粗糙度。因此，在加工耐热合金钢时，使用YS2、YM051、YM052、YD05等超细晶粒硬质合金刀具比采用YT、YG、YW三类普通硬质合金刀具有较好的耐热性和综合耐磨性能，不仅其刀具耐用度有明显提高，切削效率提高数倍，而且加工工件的表面粗糙度也显著降低。它与立方氮化硼CBN刀具相比，虽然耐磨性稍低一些，但其价格却比CBN低得多，因此，可广泛推广应用。