刀具材料概述

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1、刀具的材料刀具是切削加工中不可缺少的重要工具，无论是普通机床，还是先进的数控机床(NC)、加工中心(MC)和柔性制造系统(FMC),都必须依靠刀具才能完成切削加工。刀具的发展对提高生产率和加工质量具有直接彩响。刀具材料、刀具结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指岀：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔10年几乎提高一倍”O刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500〜600°C提高到1200°C以上,允许切削速度已超过1000m/min,使切削加工生产

2、率在不到100年时间内提高了100多倍。因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。第一节刀具材料必需具备性能1)高硬度和高耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复朵，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。2)足够的强度与冲击韧性强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度

3、和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。3)高耐热性耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主耍指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。4）良好的工艺性和经济性为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。第二节常用刀具材料1、咼速钢高速钢是一种加人了较多的钩、鎔、锐、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

4、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W1J8c24vr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40—60m/mine高性能高速钢，如W12Cr4V4Mo是在普通高速钢中再增加一些含碳量、含飢量及添加钻、铝等元素冶炼而成的。它的耐用度为普通高速钢的1.5—3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%—40%和80%—90%・耐用度可提高2—3倍。目前我国尚处于试验

5、研究阶段，生产和使用尚少。高速钢也存在耐磨性、耐热性较差等缺陷2、硬质合金在各种刀具材料的发展中，硬质合金起着主导作用，此外，其它刀具材料的性能也得到了显著改善，扩大了各自的应用领域，形成了各种刀具材料既有独特优势、使用范围又相互取代补充的整体格局。正是刀具材料全面、迅速的发展为当今高速、高效的金属切削加工奠定了基础。硬质合金的性能不断改进，应用面不断扩大，成为切削加工的主要刀具材料，对推动切削效率的捉高起到了重要作用。硬质合金按GB2075—87（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类主耍用于加工黑色金属和有色金属，用黄色

6、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，韧性愈茅。P类相当于我国原钩钛钻类，主要成分为WC十TiC十Co,代号为YT。K类相当于我国原钩钻类，主要成分为WC十Co,代号为YG。M类相当于我国原钩钛铝钻类通用合金，主耍成分为WC+TiC+TaC（NbC）十Co,代号为YW。3、涂层刀具涂层刀具是近20年出现的一种新型刀具材料，是刀具发展中的一项重要突破，是解决刀具材料中硬度、耐磨与强度、韧性之间矛盾的一个有效措施。涂层刀具是在一些韧性较好的硬质

7、合金或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而获得的。常用的涂层材料有TiC、TiN和Al203等。涂层技术发展本世纪70年代初首次在硬质合金基体上涂覆一层碳化钛（TiC）后，把普通硬质合金的切削速度从80m/min提高到180m/min1976年又出现了碳化钛一氧化铝双涂层硬质合金，把切削速度提高到250m/mirio1981年又出现了碳化钛一氧化铝一氮化钻三涂层硬质合金，使切削速度提高到300m/min。涂层技术简