工业中常用的非金属材料有哪些?陶瓷材料有哪些用途?

工业中常用的非金属材料有哪些?陶瓷材料有哪些用途?

一 什么是陶瓷刀具陶瓷刀具是利用属于非金属材料的特种陶瓷原料加工而成,由于控制了原料纯度和颗粒尺寸细化,并添加了各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等改善其性能,同时通过颗粒、晶须、相变、微裂纹和几种增韧机理的协同作用提高其断裂韧性,不仅使抗弯强度提高到0.9~1.0GPa(高的可达1.3-1.5GPa),而且断裂韧度和抗冲击性能都有很大提高,应用范围日益扩大,从原来用于航天航空等高尖端科技领域,扩大到工业陶瓷刀具,近两年广泛用于民用陶瓷刀近两年已出现在民用陶瓷刀具,不但具有超过钢性刀具锋利,而且耐酸碱、不导电,对食品无化学反映,是典型的绿色产品,可在冰冻条件下切削肉类和其他食品,切削水果不变色,切洋葱不刺眼等特性.在工业上除可用于一般的精加工和半精加工外,也可用于冲击负荷下的粗加工,在国际上公认为是提高生产效率最有潜质的刀具.
陶瓷刀具有氧化铝(Al2O3)氧化锆(ZrO2)基和氮化硅(Si3N4)基等,具有工效高、使用寿命长和加工质量好等特点.过去由于抗弯强度低、脆性大,长期以来主要作为精加工刀具,占各类刀具材料中的比重很小.但近几年来,目前,陶瓷刀具能以200~1000m/min的切削速度高速加工钢、铸铁及其合金等材料,刀具寿命比硬质合金高几倍、甚至几十倍.如德国Guhring公司推出的RT200系列整体陶瓷钻头和陶瓷立铣刀,精加工切削速度为1000m/min.同时,它的出现使传统的工艺概念发生变化,利用陶瓷刀具可直接以车、铣代替磨削（或抛）对淬硬零件加工,可用单一工序代替多道工序,大大缩短工艺流程.在生产中既能用于一般的车、镗和铣削加工,更成功地用于精密孔的加工.除可在普通机床使用外,也能有效地用于数控机床等高效设备.与金刚石和CBN（立方氮化硼）等超硬刀具相比,陶瓷的价格相对较低,因此有人认为：随着现代陶瓷刀具材料性能的不断改进,今后它将与涂层硬质合金刀具、金刚石和CBN等超硬刀具一起成为高速加工三种主要刀具.
二 常用刀具材料
常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料,目前用得最多的为高速钢和硬质合金.表62为常用刀具材料的牌号、性能及用途.
1)高速钢高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢,有良好的综合性能.其强度和韧性是现有刀具材料中最高的.高速钢的制造工艺简单,容易刃磨成锋利的切削刃；锻造、热处理变形小,目前在复杂的刀具,如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制造中,仍占有主要地位.
高速钢可分为普通高速钢和高性能高速钢.
普通高速钢,如W1J8c24v广泛用于制造各种复杂刀具.其切削速度一般不太高,切削普通钢料时为4060m／min.
高性能高速钢,如W12Cr4V4Mo是在普通高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、
铝等元素冶炼而成的.它的耐用度为普通高速钢的1．53倍.
粉末冶金高速钢是70年代投入市场的一种高速钢,其强度与韧性分别提高30％一40％和80％一90％．耐用度可提高23倍.目前我国尚处于试验研究阶段,生产和使用尚少.
2)硬质合金按GB207587(参照采用190标准)可分为P、M、K三类,P类硬质合金主要用于加工长切屑的黑色金属,用蓝色作标志；M类主要用于加工黑色金属和有色金属,用黄色作标志,又称通用硬质合金,K类主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料,用红色作标志.
P、M、K(后面的阿拉伯数字表示其性能和加工时承受载荷的情况或加工条件.数字愈小,硬度愈高,韧性愈差.
P类相当于我国原钨钛钻类,主要成分为WC十TiC十Co,代号为YT.
K类相当于我国原钨钻类,主要成分为WC十Co,代号为YG.