機械設計中的工藝與材料（9）——涂層（PVD）刀具

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面壁深功

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發表于 2024-7-23 05:56:36 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

本帖最后由面壁深功于 2024-7-23 06:39 編輯

今天分享的是：涂層（PVD）刀具

刀具PVD（物理氣相沉積）技術中，刀體材料的選擇、靶材種類及其形成的鍍層特性，以及鍍層的硬度值，共同構成了影響刀具性能和壽命的關鍵因素。以下是詳細分析：

一、硬質合金（WC-Co）：

硬度：刀體HRA 85~94，涂后HRA90以上。作為高性能切削刀具的首選材料。

特性：高硬度、卓越的耐磨性、出色的熱穩定性和化學穩定性。

PVD鍍層：TiN鍍層（2-10μm）顯著提升刀具硬度，增強切削速度和耐磨性；TiAlN鍍層（2-15μm）則在保持高硬度的同時，提供更高的熱穩定性和氧化抗性，硬度值通常高于TiN鍍層。

二、高速鋼（HSS）：

硬度：刀體HRC 60~66，涂后HRC70以上。以其優良的韌性和熱加工性能著稱。

特性：適用于承受較大沖擊負荷的切削任務。

PVD鍍層：TiN鍍層通過PVD技術形成后，優化了刀具的耐磨性和切削性能，硬度值通常提升至HRC 70以上，顯著延長了刀具使用壽命。

三、陶瓷：

硬度：刀體HV 1800~2400，涂后HV2000以上。

特性：具有極高的硬度和耐高溫性能。成為加工高速和難加工材料的理想選擇。

PVD鍍層：Al₂O₃鍍層（0.5-2μm）增強了刀具的潤滑性和抗粘結性，同時保持高硬度；ZrO₂鍍層（1-3μm）則進一步提高了耐磨性和熱穩定性，硬度值依然可觀。

四、45號鋼調質：

硬度：刀體（調質后）HB 220~280，涂后HRC50~55。

特性：經過調質處理后，45號鋼獲得良好的綜合機械性能，包括較高的強度和韌性。

PVD鍍層應用：盡管45號鋼本身硬度相對較低，但通過PVD技術在其表面沉積TiN等硬質鍍層，可以顯著提升刀具的硬度和耐磨性，增加切削速度和刀具壽命。這種處理方式使得45號鋼刀具在某些對切削性能要求不高的場合下，成為一種經濟實用的選擇。然而，由于45號鋼的基礎性能限制，這種應用并不多見，更多見于對成本有嚴格控制且切削要求不高的場景。