關于刀具材料的性能及分類第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三1.3.2普通刀具材料1.3.2普通刀具材料1．高速鋼（1）概念：高速鋼是一種含有鎢、鉬、鉻、釩等合金元素較多的工具鋼（2）性質：①、高速鋼具有良好的熱穩定性②、高速鋼具有較高強度和韌性③、高速鋼具有一定的硬度(63～70HRC)和耐磨性第2頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三（3）高速鋼的分類

①、普通高速鋼

A、鎢系高速鋼

優點：鋼磨削性能和綜合性能好，通用性強。缺點：碳化物分布常不均勻，強度與韌性不夠強，熱塑性差，不宜制造成大截面刀具。

B、鎢鉬鋼優點：減小了碳化物數量及分布的不均勻缺點：高溫切削性能和W18相比稍差。

第3頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三②、高性能高速鋼優點：具有較強的耐熱性缺點：強度與韌性較普通高速鋼低，高釩高速鋼磨削加工性差。

③、粉末冶金高速鋼優點：無碳化物偏析，提高鋼的強度、韌性和硬度，硬度值達69～70HRC；保證材料各向同性，減小熱處理內應力和變形；磨削加工性好，磨削效率比熔煉高速鋼提高2～3倍；耐磨性好。第4頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三2．硬質合金（1）概念：硬質合金是由難熔金屬碳化物和金屬粘結劑經粉末冶金方法制成。（2）硬質合金的性能特點硬質合金優點：硬質合金中高熔點、高硬度碳化物含量高，熱熔性好,熱硬性好，切削速度高。硬質合金缺點：脆性大，抗彎強度和抗沖擊韌性不強。抗彎強度只有高速鋼的1/3～1/2，沖擊韌性只有高速鋼的1/4～1/35。硬質合金力學性能主要由組成硬質合金碳化物的種類、數量、粉末顆粒的粗細和粘化劑的含量決定。第5頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三（2）普通硬質合金的種類、牌號及適用范圍按其化學成分的不同可分為：①、鎢鈷類（WC+Co）合金鈷含量越高，韌性越好，適于粗加工，鈷含量低，適于精加工。②、鎢鈦鈷類（WC+TiC+Co）類合金有較高的硬度和耐熱性，主要用于加工切屑成呈狀的鋼件等塑性材料。③、鎢鈦鉭（鈮）鈷類（WC+TiC+TaC（Nb）+Co）不但適用于加工冷硬鑄鐵、有色金屬及合金半精加工，也能用于高錳鋼、淬火鋼、合金鋼及耐熱合金鋼的半精加工和精加工。第6頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三④、碳化鈦基類（WC+TiC+Ni+Mo）用于精加工和半精加工，對于大長零件且加工精度較高的零件尤其適合，但不適于有沖擊載荷的粗加工和低速切削。（3）超細晶粒硬質合金

超細晶粒硬質合金多用于YG類合金，它的硬度和耐磨性得到較大提高，抗彎強度和沖擊韌度也得到提高，已接近高速鋼。適合做小尺寸銑刀、鉆頭等，并可用于加工高硬度難加工材料。第7頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三1.3.3特殊刀具材料1．陶瓷刀具（1）材料組成：主要由硬度和熔點都很高的Al2O3、Si3N4等氧化物、氮化物組成，另外還有少量的金屬碳化物、氧化物等添加劑，通過粉末冶金工藝方法制粉，再壓制燒結而成。（2）常用種類：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷（3）優點：有很高的硬度和耐磨性，刀具壽命比硬質合金高；具有很好的熱硬性，摩擦系數低，切削力比硬質合金小，用該類刀具加工時能提高表面光潔度。（4）缺點：強度和韌性差，熱導率低。陶瓷最大缺點是脆性大，抗沖擊性能很差。（5）適用范圍：高速精細加工硬材料。第8頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三2．金剛石刀具（1）分類：天然金剛石刀具；人造聚晶金剛石刀具；復合聚晶金剛石刀具。（2）優點：極高的硬度和耐磨性，人造金剛石硬度達10000HV，耐磨性是硬質合金的60～80倍；切削刃鋒利，能實現超精密微量加工和鏡面加工；很高的導熱性。（3）缺點：耐熱性差，強度低，脆性大，對振動很敏感。（4）適用范圍：用于高速條件下精細加工有色金屬及其合金和非金屬材料。第9頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三3．立方氮化硼刀具（1）概念：立方氮化硼（簡稱CBN）是由六方氮化硼為原料在高溫高壓下合成。（2）優點：硬度高，硬度僅次于金剛石，熱穩定性好，較高的導熱性和較小的摩擦系數。（3）缺點：強度和韌性較差，抗彎強度僅為陶瓷刀具的1/5～1/2。（4）適用范圍：適用于加工高硬度淬火鋼、冷硬鑄鐵和高溫合金材料。它不宜加工塑性大的鋼件和鎳基合金，也不適合加工鋁合金和銅合金，通常采用負前角的高速切削。第10頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三1.3.4涂層刀具（1）概念：涂層刀具是在韌性較好的硬質合金基體上或高速鋼刀具基體上，涂覆一層耐磨性較高的難熔金屬化合物而制成。（2）常用的涂層材料有：TiC、TiN、Al2O3等（3）涂層形式：可以采用單涂層和復合涂層（4）優點：涂層刀具具有高的抗氧化性能和抗粘結性能，因此具有較高的耐磨性（5）適用范圍：主要用于車削、銑削等加工，由于成本較高，還不能完全取代未涂層刀具的使用。不適合受力大和沖擊大的粗加工，高硬材料的加工以及進給量很小的精密切削。第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三2.常用刀具材料種類常用牌號主要性能主要應用碳素工具鋼含碳量較高的優質碳鋼T8A、T10A、T12A淬火后硬度高（達63～65HRC）、價廉，但耐熱性差（200℃以下）制造小型、手動和低速切削工具，如手用鋸條和銼刀等合金工具鋼碳素工具鋼中加入少量Cr、Si、W、Mn等元素9SiCr、CrWMn、CrW5、GCr15淬透性、耐熱性（220～250℃）有所提高，熱處理變形小，制造手用鉸刀、圓板牙、絲錐、刮刀等高速鋼含Cr、W、V等元素較多的合金工具鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2它的耐熱性大大提高（540～650℃），從而耐磨性也有所提高，強度、韌度和工藝性都較好廣泛用于制造較為復雜的各種刀具，如麻花鉆、銑刀、拉刀和齒輪刀具等，也可用以制作車刀、刨刀等簡單刀具。硬質合金鎢鈷類【由WC和Co組成】以高硬度、高熔點的金屬炭化物（WC、TiC等）作基體，以Co等為粘結劑的粉末冶金制品YG3、YG6、YG8(數字表示含鈷量的百分數)【相當于ISO標準的K類】其相對塑韌性好，但切削塑性材料時耐磨性差，Co含量少的，相對較脆、較耐磨適用于加工鑄鐵、青銅等脆性材料鎢鈷鈦類【由WC、TiC和Co組成】YT5、YT15、YT30(數字表示TiC含量的百分數)【相當于ISO標準的P類】其耐熱性，耐磨性均優于YG類，但韌性較差。TiC含量愈多，則耐熱性、耐磨性愈高，韌性愈小。適用加工一般鋼件鎢鈦鉭（鈮）鈷類【由WC、TiC、TaC（NbC）和Co組成】YW1、YW2【相當于ISO標準的M類】兼有YG、YT類的大部分優良性能，被稱為通用合金，但價高既可加工鑄鐵也可加工鋼，適合耐熱鋼、高錳鋼和不繡鋼的加工陶瓷材料，它通常制成刀片陶瓷刀片硬度高，耐磨性好，耐熱性高，許用的切削速度較高，且