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1、硬质合金刀具材料的分类与发展方向摘要：涂层刀具有较高的抗氧化性能和粘结性能，因而有高的耐磨性和抗月牙洼磨损的能力；有低的摩擦系数，可降低切削力和切削温度，从而提高刀具的耐用度。关键词：TiN、TiC、TiCN、TiAlN、A12O3、金刚石涂层。CategoryandDevelopingdirectionsofCementedCarbideToolMaterialAbstract:Coatedcuttingtoolhashighantioxidantpropertiesandadhesiveproperties,Thusithashighw
2、earresistanceandresistancetothecraterwearability.Theyalsohavealowcoefficientoffriction,canreducethecuttingforceandcuttingtemperature,therebyenhancingthedurabilityofthecutter.Keywords:TiN,TiC,TiCN,TiAlN,A12O3,diamondcoating.1引言涂层刀具已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。目前，切削加工中使用的各种刀
3、具，包括车刀、镇刀、钻头、饺刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、滚压头、铳刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。美国Kennametal公司推出的H7刀片，系TiAlN涂层，是专为高速铳削合金钢、高合金钢和不锈钢等高性能材料而设计的。德国某公司开发了S叩ernitride涂层系列，其中超级氮化钛涂层有很高的含铝量，可形成稳定的氧化层（氧化温度达1000°C）,它比一般的TiAlN涂层更硬、更致密、更耐高温，适用于高速切削、干式切削和硬切削的刀具，可加工硬度高达58HRC以上的淬火钢【6】。2不同涂层材料简介2.ITiN
4、涂层材料目前，工艺最成熟和应用最广泛的硬质涂层材料是TiN,工业发达国家TiN涂层高速钢刀具的使用率己占高速钢刀具的50%〜70%,不重磨复杂刀具的使用率己超过90%。但TiN与基体结合强度不及TiC涂层，涂层易剥落，且硬度也不如TiC高，在切削温度较高时膜层易氧化而被烧蚀。TiN涂层刀片的硬度为2000HV,呈金黄色，色泽美观，润滑性能好，具有硬度高、韧性好、结合强度高、摩擦因数小和化学性能稳定，有较高的抗月牙洼型的磨损能力，但是切削刀具存在高温抗氧化性不足，硬度不够高，与基体粘结牢固程度较差等缺点。2.2TiC涂层材料TiC涂层刀片的硬
5、度可达3200HV,呈银灰色，耐磨性好，容易扩散到基体内与基体粘结牢固，在低速切削温度下有较高的耐磨性，具有较好的综合性能，并且硬度比TiN更高。但其性脆，不耐冲击。2.3T1CN涂层材料TiCN兼有TiC和TiN两种材料的优点，它在涂覆过程中可通过连续改变C、N的成份控制TiCN性质，并可形成不同成份的多层结构，降低涂层的内应力，提高韧性，增加涂层的厚度，阻止裂纹的扩展，减少崩刃【3】。它的化学稳定性和抗氧化磨损性能好，与TiN相比有更好的抗粘着磨损和抗磨粒磨损性能、更低的摩擦因数,可以进一步提高切削刀具的生产效率和使用寿命。TiCN基涂
6、层适于加工普通钢、合金钢、不锈钢和耐磨铸铁等材料，用它加工工件时的材料切除率可提高2〜3倍。2.4A1203涂层材料A12O3涂层刀片的硬度可达3000HV,有较高的高温硬度和化学稳定性，适用于高速切削。A12O3具有优良的隔热效果和低摩擦特性，可减少涂层组织的损耗，达到综合利用各种涂层成分的优点，使刀具获得更好的综合性能。2.5TiAlN涂层材料TiAIN是近几年来开发的硕质涂层新材料，已经实现商品化，它的化学稳定性和抗氧化磨损性能好，用其加工高合金钢、不锈钢、钛合金和鎳合金吋的刀具寿命可比TiN涂层高3〜4倍。可更有效地用于高速切削。如
7、徳国CemeCon公司开发了Supemitride涂层系列，其中超级氮铝钛涂层有很高的含铝量，可形成稳定的氧化层（氧化温度达1000°C）,它比-•般的TiAlN涂层更硕、更致密、更耐高温，适用于高速切削、干式切削和硕切削的刀具，可加工HRC硬度高达58以上的淬火钢。TiAlN是--种较好的能高速干式切削的涂层。TiAlN抗氧化温度高，这种含铝的涂层，在切削时会生成A12O3膜，具有较好的抗氧化性能，可改善刀具与工件、切屑的摩擦，减少热量的产生【1】。TiAlN在高温时比TiN更硬，且具有热稳定性。TiAlN涂层的导热系数也低于TiN等涂层
8、，从而起到隔热作用。此外，TiAlN涂层中如果有合适的铝浓度，切削时在刀具前刀面和切屑的界面上还会产生一层硕质的惰性保护膜，该膜有较好的隔热性。2.6金刚石涂层材料硬质合金刀具金
