金属切削原理与刀具 第二章 刀具材料PPT课件
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工具钢(如9SiCr、CrWMn)，因耐热性较差——通常仅用于
手工工具和切削速度较低的刀具。
硬质合金耐热性好，切削效率高，但刀片强度、韧 性、焊接刃磨性不及工具钢，多用于制作车刀、铣 刀及各种高效切削工具。
陶瓷、金刚石和立方氮化硼等目前仅用于较为有限 的场合。
目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工 具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。
在自然界还没有找到这种物质的存在，是人工合成的一种超硬材
料。 ）及氮碳化硼材料。 N类：用于高速切削有色金属（铝合金、非金属的纤维
强化型塑料），如PCD金刚石（又名聚晶金刚石）
刀体材料
刀体一般用普通碳钢或合金钢制作。 尺寸较小或切削负荷大的刀具宜选用合金工具钢或
整体高速钢制作。 机夹、可转位硬质合金刀具，镶硬质合金钻头、可
碳素工具钢
碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一 般为0.65～1.35%）。
1、常用牌号有 T7A、T8A……T13A等 2、主要性能 淬火后硬度较高，可达HRC61～65； 红硬性为200℃～250℃，价格低廉，不耐高温，切 削速度因此而不能提高，允许切削速度 VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、锯 条、锉等。
S类：用于加工高温合金及耐热材料。包含PVD涂层 合金（PVD是英文Physical Vapor Deposition（物理气相沉积）的
缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利 用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场
的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。）及超细 颗粒硬质合金，CBN（立方氮化硼，缩写为：CBN或cBN。目前，
合金工具钢
在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（ W）、锰（Mn）等合金元素，能够提高材料的 耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处 理时的变形。 1、主要牌号 有 9SiCr CrWMn 2、主要性能 淬火后的硬度可达HRC61～65， 红硬性为300℃～400℃，允许切削速度Vc=10 ～15m/min,制作低速、形状比较复杂、要求淬 火后变形小的刀具。如板牙、拉刀、手用铰刀 （孔的精加工）等。
3、足够的强度与韧性：抗冲击，承受各种应 力而不崩刃、折断。与硬度、耐磨性相矛盾。 4、高的耐热性与化学稳定性： 耐热性（红硬性）：高温下保持材料硬度、 耐磨性、强 度、韧性韧性越好，切削速度越 高。 化学稳定性：（热稳定性）：高温下抗氧化，
不与工件材料和介质发生化学反应， （抗氧化、粘结、扩散）刀具磨损慢，
硬质合金的分类及使用性能
ISO-513-2004（国际标准化组织）将切削用 硬质合金分三大类，在此基础上增加了H、S、 N三类： P类：用于加工长切屑的钢类材料，相当于
我国的YT、YC、SC类。 M类：用于加工长或短切屑的黑色金属和有
色金属。 YW、YM类 K类：用于加工短切屑的黑色金属（铸铁）， 有色金属和非金属材料 YG、YD类
特点：
1、较高的热稳定性：切削温度高达500- 650℃， 与碳素工具钢，合金工具钢相比，切削速度提高 1-3倍，耐用度提高10-40倍，可加工有色金属至高 温合金（范围广）。 2、高强度，韧性：抗弯强度为硬质合金的2-3倍 数，是陶瓷的5-6倍，韧性比它们高几十倍。 3、一定的硬度（HRC63-70）：耐磨性好，适合 各类切削刀具的要求，也可用于在刚性较差的机 床上加工。 4、刀具制造工艺简单：能锻造，制作形状复杂刀 具，大型成型刀具（这一点极为重要）如钻头、 丝锥、成型刀具、拉刀、齿轮刀具。
转位铣刀等刀体用合金工具钢制作。如9CrSi， GCr15（滚铬15）。 尺寸较小、刚度较差的精密孔加工刀具，可选用整 体硬质合金制作。
§2-2 高速钢
高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、 钒等合金元素的高合金工具钢。 别名：
（风钢）良好的淬透性，空气中冷却就可 得到高硬度。
（锋钢）刃容锋利。 （白钢）磨光后，表面光亮。
按刀具所用材料分： 高速钢刀具、硬质合金刀具、 陶瓷刀具、金刚石刀具等。
刀具材料应具备的性质
刀具切削部分承受较大的（1）切削压力（2） 切削温度（3）剧烈摩擦（4）冲击振动
因此刀具材料应具备以下性能：
1、高硬度：刀具材料硬度要高于被加工材料的硬度， 切削刃的硬度一般在HRC60以上。 2、高耐磨性：抗磨损能力，硬度，耐磨性，金相组 织中硬质点（氮化物，碳化物）的硬度高，耐磨性 好，硬质点数量多，颗粒越小，分布均匀，则耐磨 性越好。
H类：用于加工淬火钢、硬铸铁，可实现高速切削 切 削 高 硬 度 的 工 件 。 PCBN 即 聚 晶 立 方 氮 化 硼 （ Polycrystalline
Cubic Boron Nitride）作为利用人工方法合成的硬度仅次于天然金刚石 的新型刀具材料，是目前高速切削铁系金属最合适的刀具材料。
选择刀具材料时，各性能之间相互矛盾，如强 度，则硬度高；耐磨，则加工工艺困难，要抓 住主要矛盾。
二、刀具材料类型：
工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速钢）
硬质合金
最常用
陶瓷
超硬材料（金刚石、立方氮化硼 ）
工具钢耐热性差，但抗弯强度好，价格便宜，焊接 与刃磨性好，故广泛用于中低速切削的成形刀具， 不宜高速切削。如：碳素工具钢(如T10A、T12A)及合金
7、切削加工性能的可预测性： 为适应切削加工自动化和柔性制造系统的发展，
要求刀具磨损及刀具耐用度等具有良好的可预测性。
刀具切削部分材料性能的基本要求
①高的硬度； ③高的耐热性(热稳定性) ⑤良好的工艺性。
②高的耐磨性； ④足够的强度和韧性；
总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面， 当然还有经济性、切削性能的可预测性等要 求。
表面质量好。
5、良好的工艺性：便于刀具制造，（1）锻造性能 （2）热处理性能（3）高温塑性变形（4）容削加工 性能（5）焊接性能 6、经济性：（1）刀具材料发展结合本国资源，资 源丰富，则成本极低（2）有的刀具材料（超硬刀具 材料）虽然单件成本贵，但寿命长，分摊到每个零 件的成本不一定 高，要注重经济效益。
第二章百度文库刀具材料
基本要求
（1）熟悉刀具材料应具备的性能； （2）掌握常用刀具材料：高速钢、硬质合金的性
能、常用牌号及选用； （3）了解新的刀具材料，如涂层硬质合金、陶瓷
材料、超硬刀具材料的性能及应用； （4）对刀具材料在金属切削中的重要作用有所了
解。
§2-1 概述
刀具材料是指刀具切削部分的材料。合理选择刀具 材料影响到： （1）切削加工生产率 （2）刀具耐用度 （3）刀具消耗和加工成本 （4）加工精度和表面质量
手工工具和切削速度较低的刀具。
硬质合金耐热性好，切削效率高，但刀片强度、韧 性、焊接刃磨性不及工具钢，多用于制作车刀、铣 刀及各种高效切削工具。
陶瓷、金刚石和立方氮化硼等目前仅用于较为有限 的场合。
目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工 具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。
在自然界还没有找到这种物质的存在，是人工合成的一种超硬材
料。 ）及氮碳化硼材料。 N类：用于高速切削有色金属（铝合金、非金属的纤维
强化型塑料），如PCD金刚石（又名聚晶金刚石）
刀体材料
刀体一般用普通碳钢或合金钢制作。 尺寸较小或切削负荷大的刀具宜选用合金工具钢或
整体高速钢制作。 机夹、可转位硬质合金刀具，镶硬质合金钻头、可
碳素工具钢
碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一 般为0.65～1.35%）。
1、常用牌号有 T7A、T8A……T13A等 2、主要性能 淬火后硬度较高，可达HRC61～65； 红硬性为200℃～250℃，价格低廉，不耐高温，切 削速度因此而不能提高，允许切削速度 VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、锯 条、锉等。
S类：用于加工高温合金及耐热材料。包含PVD涂层 合金（PVD是英文Physical Vapor Deposition（物理气相沉积）的
缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利 用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场
的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。）及超细 颗粒硬质合金，CBN（立方氮化硼，缩写为：CBN或cBN。目前，
合金工具钢
在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（ W）、锰（Mn）等合金元素，能够提高材料的 耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处 理时的变形。 1、主要牌号 有 9SiCr CrWMn 2、主要性能 淬火后的硬度可达HRC61～65， 红硬性为300℃～400℃，允许切削速度Vc=10 ～15m/min,制作低速、形状比较复杂、要求淬 火后变形小的刀具。如板牙、拉刀、手用铰刀 （孔的精加工）等。
3、足够的强度与韧性：抗冲击，承受各种应 力而不崩刃、折断。与硬度、耐磨性相矛盾。 4、高的耐热性与化学稳定性： 耐热性（红硬性）：高温下保持材料硬度、 耐磨性、强 度、韧性韧性越好，切削速度越 高。 化学稳定性：（热稳定性）：高温下抗氧化，
不与工件材料和介质发生化学反应， （抗氧化、粘结、扩散）刀具磨损慢，
硬质合金的分类及使用性能
ISO-513-2004（国际标准化组织）将切削用 硬质合金分三大类，在此基础上增加了H、S、 N三类： P类：用于加工长切屑的钢类材料，相当于
我国的YT、YC、SC类。 M类：用于加工长或短切屑的黑色金属和有
色金属。 YW、YM类 K类：用于加工短切屑的黑色金属（铸铁）， 有色金属和非金属材料 YG、YD类
特点：
1、较高的热稳定性：切削温度高达500- 650℃， 与碳素工具钢，合金工具钢相比，切削速度提高 1-3倍，耐用度提高10-40倍，可加工有色金属至高 温合金（范围广）。 2、高强度，韧性：抗弯强度为硬质合金的2-3倍 数，是陶瓷的5-6倍，韧性比它们高几十倍。 3、一定的硬度（HRC63-70）：耐磨性好，适合 各类切削刀具的要求，也可用于在刚性较差的机 床上加工。 4、刀具制造工艺简单：能锻造，制作形状复杂刀 具，大型成型刀具（这一点极为重要）如钻头、 丝锥、成型刀具、拉刀、齿轮刀具。
转位铣刀等刀体用合金工具钢制作。如9CrSi， GCr15（滚铬15）。 尺寸较小、刚度较差的精密孔加工刀具，可选用整 体硬质合金制作。
§2-2 高速钢
高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、 钒等合金元素的高合金工具钢。 别名：
（风钢）良好的淬透性，空气中冷却就可 得到高硬度。
（锋钢）刃容锋利。 （白钢）磨光后，表面光亮。
按刀具所用材料分： 高速钢刀具、硬质合金刀具、 陶瓷刀具、金刚石刀具等。
刀具材料应具备的性质
刀具切削部分承受较大的（1）切削压力（2） 切削温度（3）剧烈摩擦（4）冲击振动
因此刀具材料应具备以下性能：
1、高硬度：刀具材料硬度要高于被加工材料的硬度， 切削刃的硬度一般在HRC60以上。 2、高耐磨性：抗磨损能力，硬度，耐磨性，金相组 织中硬质点（氮化物，碳化物）的硬度高，耐磨性 好，硬质点数量多，颗粒越小，分布均匀，则耐磨 性越好。
H类：用于加工淬火钢、硬铸铁，可实现高速切削 切 削 高 硬 度 的 工 件 。 PCBN 即 聚 晶 立 方 氮 化 硼 （ Polycrystalline
Cubic Boron Nitride）作为利用人工方法合成的硬度仅次于天然金刚石 的新型刀具材料，是目前高速切削铁系金属最合适的刀具材料。
选择刀具材料时，各性能之间相互矛盾，如强 度，则硬度高；耐磨，则加工工艺困难，要抓 住主要矛盾。
二、刀具材料类型：
工具钢（碳素工具钢、合金工具钢、高速钢）
硬质合金
最常用
陶瓷
超硬材料（金刚石、立方氮化硼 ）
工具钢耐热性差，但抗弯强度好，价格便宜，焊接 与刃磨性好，故广泛用于中低速切削的成形刀具， 不宜高速切削。如：碳素工具钢(如T10A、T12A)及合金
7、切削加工性能的可预测性： 为适应切削加工自动化和柔性制造系统的发展，
要求刀具磨损及刀具耐用度等具有良好的可预测性。
刀具切削部分材料性能的基本要求
①高的硬度； ③高的耐热性(热稳定性) ⑤良好的工艺性。
②高的耐磨性； ④足够的强度和韧性；
总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面， 当然还有经济性、切削性能的可预测性等要 求。
表面质量好。
5、良好的工艺性：便于刀具制造，（1）锻造性能 （2）热处理性能（3）高温塑性变形（4）容削加工 性能（5）焊接性能 6、经济性：（1）刀具材料发展结合本国资源，资 源丰富，则成本极低（2）有的刀具材料（超硬刀具 材料）虽然单件成本贵，但寿命长，分摊到每个零 件的成本不一定 高，要注重经济效益。
第二章百度文库刀具材料
基本要求
（1）熟悉刀具材料应具备的性能； （2）掌握常用刀具材料：高速钢、硬质合金的性
能、常用牌号及选用； （3）了解新的刀具材料，如涂层硬质合金、陶瓷
材料、超硬刀具材料的性能及应用； （4）对刀具材料在金属切削中的重要作用有所了
解。
§2-1 概述
刀具材料是指刀具切削部分的材料。合理选择刀具 材料影响到： （1）切削加工生产率 （2）刀具耐用度 （3）刀具消耗和加工成本 （4）加工精度和表面质量