刀具材料应具备的性能及常用材料
金属切削刀具及选择
主要用于硬质合金刀具和陶瓷刀具，加 工铸铁等脆性材料。
• C、负前角平面型 （右图） • 特点：切削刃强度较好，
但刀刃较钝，切削变形大。
• 主要用于硬脆刀具材料。加 工高强度高硬度材料，如淬 火钢。
• 图示类型负前角后部加有正 前角，有利于切屑流出。
硬质合金： 由难熔金属化合物（如WC、TiC
）和金属粘结剂（Co）经粉末冶金 法制成。
因含有大量熔点高、硬度高、 化学稳定性好、热稳定性好的金属 碳化物，硬质合金的硬度、耐磨性 和耐热性都很高。硬度可达HRA89 ～93，在800～1000 °C还能承担 切削，耐用度较高速钢高几十倍。 当耐用度相同时，切削速度可提高 4～10倍。
14金属切削刀具及选择数控加工工艺刀具材料刀具材料刀具材料应具备的性能刀具材料的种类其他刀具材料在切削过程中刀具直接切除工件上的余量并形成已加工表面刀具材料对金属切削的生产率成本质量有很大的影响因此要重视刀具材料的正确选择与合理使用
刀具材料
刀具材料
在切削过程中，刀具直接切除工件上的余量并形 成已加工表面，刀具材料对金属切削的生产率、成本、 质量有很大的影响，因此要重视刀具材料的正确选择 与合理使用。
(3) 副后刀面(副后面)：刀具上与工件已加工表面相对并相互作用的表面
(4) 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。承担主要切削工作，它在工件 上切出过渡表面。 (5) 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。它配合主切削刃完成切削工作 ，并最终形成已加工表面。 (6) 刀尖：主切削刃和副切削刃连接处的一段刀刃。它可以是小的线段 或圆弧。刀尖按其连接过渡部分形状不同，分为点状刀尖、修圆刀尖、 倒角刀尖，如图1-5所示。刀尖是刀具切削部分工作条件最恶劣的部位之 一。
四大材料刀具的性能与选择
四大材料刀具的性能与选择刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。
本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。
刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。
就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。
高速钢：活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀，钻油孔用钻头等都为高速钢材料。
硬质合金：YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中，特别是活塞粗加工和半精加工工序。
立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。
同时也应用于活塞立体靠模的加工中。
金刚石：金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。
在切削铝合金时，PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍，是目前铝活塞精密加工的理想刀具，已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。
刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。
切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。
刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。
切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。
正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。
每一品种刀具材料都有其特定的加工范围，只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。
不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别，例如：加工铝活塞时，金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍；YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。
数控刀具材料及选用
数控刀具材料及选用，再也不用盲目选刀加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。
随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。
一. 刀具材料应具备基本性能刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。
刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。
因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1) 硬度和耐磨性。
刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。
刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。
(2) 强度和韧性。
刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。
(3) 耐热性。
刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。
(4) 工艺性能和经济性。
刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。
二.刀具材料的种类、性能、特点、应用1．金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。
金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。
尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。
可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。
⑴金刚石刀具的种类①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002靘，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauinediamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。
刀具材料
补充一些常用牌号: 高碳高速钢: W18Cr4V(9W18) , W6Mo5Cr4V2(CM2) 其碳的质量分数从普通高速钢的0.7％～0.8％增加 到0. 9％～l .0%，使常温硬度提高到66～68HRC， 600°c时高温硬度提高到51～52HRC。适用于耐磨 性要求高的铰刀、锪钻，丝锥以及加工较硬材料 (220～250HBS)的刀具。
含铝高速钢
铝高速钢W6M05cr4V2A1(简称501)和 W10M04Cr4V3Al(简称5F一6)是我国独创的新钢 种，这种钢常温硬度为67～69HRC，600°C高温 时硬度为54～55HRc，切削性能相当于钻高速钢 M42，刀具寿命比W18cr4V显著提高(至少1～2 倍)，而价格却相差不多，用这种钢做的齿轮滚刀 允许l 67m／s的切削速度。
2、 高速钢
概念：高速钢是一种含钨(w)、钼(Mo)、铬(cr)、钒 (V)等合金元素较多的合金工具钢。 以重量计其碳的质量分数为0.7%～1．5％，铬 的质量分数约为4%，钨的质量分数和钼的质量分 数为10％～20%，钒的质量分数为1％～5％。 由于合金元素与碳化合形成较多的高硬度碳化 物，如碳化钒，硬度高达2800HV，且晶粒细小， 分布均匀。而且合金元素和碳原子结合力很强，提 高了马氏体受热时的稳定性。
高钒高速钢 W6Mo5Cr4V3、W12Cr4V4Mo 高钒高速钢质量分数在3％～5％，由于形成 大量高硬度耐磨的碳化钒弥散在钢中，提高 了高速钢的耐磨性，且能细化晶粒和降低钢 的过热敏感性。
3） 粉末冶金高速钢 是20世纪70年代开发的新型刀具材料， 其工艺方法是用高压惰性气体（氩气 或氮气）或高压水雾化高速钢水得到 细小的高速钢粉末，再经热压制成刀 具毛坯。
钴高速钢
M42(W2MO9Cr4VCO8) 和 W10MO4Cr4V3CO10
第二章 刀具材料题解
第二章刀具材料2．1 必备知识和考试要点2．1．1 刀具材料应具备的性能1。
了解刀具切削过程的工作环境。
2．熟悉刀具材料应具备的性能。
2．1．2 高速钢1．熟悉高速钢的基本性能和应用范围。
2．了解通用型高速钢、高性能高速钢主要牌号和数字的含义。
2．1．3 硬质合金1．熟悉硬质合金的特点，能区别硬质合金与高速钢的不同性质和应用特点。
2．熟悉各类硬质合金牌号的含义。
3．根据已知的工件材料、加工条件，正确地选用硬质合金牌号。
2．1．4 其他1．了解涂层刀具材料的性能及应用范围。
2．熟悉陶瓷、金刚石、立方氮化硼刀具材料的性能及应用范围。
2．2 典型范例和答题技巧[例2．1] 根据刀具工作的条件说明刀具材料应具备的性能。
[答案] 刀具在切削时，要承受很大的压力和很高的切削温度，有时还要承受冲击、振动。
所以刀具材料应满足以下要求：(1)高的硬度和耐磨性。
硬度是刀具材料应具备的基本特性。
刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度高。
切削金属所用刀具的切削刃的硬度，一般都在60HRC以上。
耐磨性是材料抵抗磨损的能力。
要保证刀具有足够的使用寿命，刀具材料应具有很好的耐磨性。
(2)足够的抗弯强度和韧性。
要使刀具在承受很大压力和在切削过程中通常出现的冲击和振动的条件下正常工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。
(3)高的耐热性(热稳定性)。
耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。
它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。
刀具材料的高温硬度愈高，则刀具的切削性能愈好，允许的切削速度也愈高。
除高温硬度外，刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散的能力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。
(4)良好的热物理性能和耐热冲击性能。
刀具材料的导热性愈好，切削热愈容易从切削区散走，有利于降低切削温度。
刀具在断续切削(如铣削)或使用切削液切削时，常常受到很大的热冲击(温度变化剧烈)，使刀具内部产生裂纹而导致断裂。
金刚石刀具知识点
⾦刚⽯⼑具知识点⼑具基础知识⼀、⼑具材料应具备的性能；A，⾼的硬度和⾼耐磨性1.硬度是⼑具材料应具备的基本特性2.耐磨性是指材料抵抗磨损的能⼒。
B，⾜够的强度和韧性1.强度是⼑具材料抵抗破坏的能⼒2，韧性是指材料发⽣断裂时外界做功的⼤⼩。
3.⾼的耐热性和热传性4.良好的⼯艺性和经济性1）切削性能⽬前⼑具材料分四⼤类：⼯具钢、硬质合⾦、陶瓷及超硬⼑具材料等。
常⽤的⼑具材料⼀、⼯具钢1. 碳素⼯具钢碳素⼯具钢是含碳量为0.65％～1.3％的优质碳素钢。
常⽤的钢号有T7A、T8A等。
耐热温度：200℃～300℃。
2. 合⾦⼯具钢1868年，英国的穆舍特制成含钨的合⾦⼯具钢。
在碳素⼯具钢中加⼊适当的元素铬（Cr）、硅常⽤的合⾦⼯具钢有9CrSi，CrWMn等（Si）、锰（Mn）、钒（V）、钨（W）等炼成的。
耐热温度：325℃～400℃。
主要⽤于制造细长的或截⾯积⼤、刃形复杂的⼑具。
⼆，⾼速钢⾼速钢是⼀种富含钨（W）、铬（Cr）、钼（Mo）、钒（V）等元素的⾼合⾦⼯具钢。
美国的F.W.泰勒和M.怀特于1898年创制的。
含碳量⼀般在0.70～1.65％之间。
耐热温度：500℃～650℃。
⾼速钢的抗弯强度是硬质合⾦的3～5倍，冲击韧性是硬质合⾦的6～10倍1.普通⾼速钢（HSS）2.钨系⾼速钢：W18Cr4V (W18)3.具有较好的综合性能，可制造复杂刃型的⼑具。
但由于钨是稀有⾦属，现在很少使⽤。
4.钨钼系⾼速钢：W6Mo5Cr4V2 (M2)5.M2的碳化物颗粒⼩，分布均匀，具有较⾼的抗弯强度、塑性、韧性和耐磨性。
⼜因为钼的存在，使其热塑性⾮常好。
2. ⾼性能⾼速钢（HSS-E）⾼性能⾼速钢是在普通⾼速钢中增加⼀些碳、钒及添加钴（Co）、铝等元素的新钢种。
钴⾼速钢：W2Mo9Cr4VCo8 (M42)⼀种含钴的超硬⾼速钢，常温硬度67HRC-69HRC，具有良好的综合性能。
铝⾼速钢：W6Mo5Cr4V2Al在M2的基础上加Al、增C，提⾼了钢的耐热性和耐磨性。
刀具材料
2.6.3刀具材料常用刀具材刀具材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等。
碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性很差，目前仅用于手工工具。
1．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。
特点：1）强度高，抗弯强度为硬质合金的2～3倍；2）韧性高，比硬质合金高几十倍；3）硬度HRc63以上，且有较好的耐热性；4）可加工性好，热处理变形较小。
应用：常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等）。
加工材料范围广泛，如钢、铁和有色金属等。
高速钢按化学成分可分为钨系、钼系（含Mo的质量分数2%以上）；按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢。
1.普通高速钢指用来加工一般工程材料的高速钢，常用的牌号有：(1)W18Cr4V 属钨系高速钢，具有较好的切削性能，使用最为普遍。
(2)W6Mo5Cr4V2 属钨钼系高速钢、碳化物分布均匀性、韧性和高温塑性均超过W18Cr4V，但磨削性能较差，目前主要用于热轧刀具，如麻花钻等。
(3)W9Mo3Cr4V 它是国内新近使用的一种高速钢，综合性能好，刀具耐用度有所提高，可代替W6Mo5Cr4V2使用。
普通高速钢具有一定的硬度和耐磨性，较高的强度和韧性，较好的塑性，可制造各种刀具，尤其是复杂刀具。
2.高性能高速钢在普通高速钢内增加C、V的含量和添加Co、Al等合金元素就得到高性能高速钢。
它可进一步提高耐热性和耐磨性。
(1)钴高速钢（W2Mo9Cr4VCo8）具有良好的综合性能，加入钴可提高它的高温硬度，在600℃时硬度为HRC55，故允许的切削速度较高，有一定韧性，可磨削性好，加工耐磨合金钢、不锈钢时，刀具耐用度明显提高。
但钴含量较多成本较贵。
(2)铝高速钢（W6Mo5Cr4V2Al、W10Mo4Cr4V3Al）加入了少量的铝不但提高了钢的耐热性和耐磨性，而且还能防止含碳量高引起的强度和韧性下降。
金属切削原理与刀具_1.1刀具材料应具备的性能和种类
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二.刀具材料的分类
（一）普通刀具材料 2．硬质合金 （4）我国硬质合金刀具的发展以及世界主要生产企业 德国：克努伯公司维迪阿厂 （鲁尔） 美国：通用电气公司、肯纳金属公司、亚当斯碳化物公司 瑞典：山特维克公司
• 日本：三菱金属矿业公司、东芝坦嘎络依公司（川崎、名古屋 、大阪工厂）、住友电气工业公司 • 英国：山特维克英国公司、美国肯纳金属英国公司 • 奥地利：普兰西金属工厂（三年一次普兰西国际会议） • 中国：株洲硬质合金有限公司、自贡硬质合金有限公司
二.刀具材料的分类
• （二）特殊材料刀具 • 1．陶瓷刀具 • （1）材料组成：主要由硬度和熔点都很高的Al2O3、 Si3N4等氧化物、氮化物组成，另外还有少量的金属 碳化物、氧化物等添加剂，通过粉末冶金工艺方法 制粉，再压制烧结而成。 • （2）常用种类：Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷 • （3）优点：有很高的硬度和耐磨性，刀具寿命比硬 质合金高；具有很好的热硬性，摩擦系数低，切削 力比硬质合金小，用该类刀具加工时能提高表面光 洁度。 • （4）缺点：强度和韧性差，热导率低。陶瓷最大缺 点是脆性大，抗冲击性能很差。 • （5）适用范围：高速精细加工硬材料。
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常用刀具材料的性能及应用
常用刀具材料的性能及应用一、概述刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。
刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，还要求有相应的刀具材料。
目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
二、刀具材料应具备的性能（一）高的硬度和良好的耐磨性（二）高的强度和韧性（三）高的耐热性（四）良好的工艺性总之，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。
三、常用刀具材料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。
一）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。
二）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 CrWMn2、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。
三）高速钢高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。
(一) 高速钢的性能：具有较高的强度和韧性；良好的耐磨性；红硬性为600℃；允许切削速度V C=25~30m/min；良好的制造工艺性；可获得锋利的刀刃（锋钢之称）；加工范围较大(铸铁、有色金属、钢)。
（二）高速钢的分类钨系高速钢：W18C r4V (最常用，刃磨性好)普通高速钢钼系高速钢：W6M O5C r4V2高速钢高碳高速钢：95W18C r4V (含C量为0.95%)高钒高速钢：W6M O5C r4V3 (提高耐磨性)高性能高速钢钴高速钢：W6M O5C r4V2C O8铝高速钢：W6M O5C r4V2A l四）硬质合金硬质合金= 硬质相（TiC或WC）+粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co比较常用）上图为各种硬质合金刀头（一）主要性能1）常温硬度HRC74~81.5，红硬性800℃~1000℃，耐磨性优良；2）允许切削速度V C=100m/min以上，最高不能超过200m/min；硬质合金3）脆性较大，怕冲击和振动。
刀具的材料及其应具备的性能
刀具的材料及其应具备的性能刀具是一种用于切割、加工、修整和雕刻物体的工具。
不同的刀具需要具备不同的性能来满足其特定的用途。
刀具的性能主要与其材料有关，下面将介绍几种常见的刀具材料以及它们应具备的性能。
1. 碳钢（Carbon Steel）：碳钢是最常见的刀具材料之一，由含有约0.6-1.5%的碳和其他合金元素组成。
碳钢具有下列性能：-高硬度：碳钢具有较高的硬度，使其能够保持边缘的锋利性。
-良好的切削性能：碳钢能够轻松切削不同的材料，如木材、塑料和金属等。
-易锻造和加工：碳钢易于锻造和加工成各种形状和尺寸的刀具。
-容易锈蚀：碳钢容易受潮气的侵蚀，所以需要定期保养和防锈处理。
2. 不锈钢（Stainless Steel）：不锈钢是含有铬和其他合金元素的钢材，具有以下性能：-抗腐蚀性：不锈钢具有较强的耐腐蚀能力，能够在潮湿和酸性环境下保持刀具的品质。
-高硬度：通过添加其他合金元素，不锈钢能够提高其硬度，使刀具更耐磨损。
-容易磨削：不锈钢容易磨削成锋利的边缘，保持切削效果。
-昂贵：不锈钢价格较高，通常比碳钢刀具更昂贵。
3. 高速钢（High-Speed Steel）：高速钢是一种特殊的钢材，其中添加了钨、钼、钴、铬等合金元素，具有如下性能：-高硬度和耐磨性：高速钢具有较高的硬度和耐磨性，适用于高速切削和切割工具。
-耐高温性：高速钢可以工作在高温下而不失去硬度，适用于高温切割和冷剪切。
-良好的韧性：高速钢具有较好的韧性，能够承受较大的冲击和压力，不易折断。
此外，还有一些刀具常用的材料，如陶瓷、金刚石和刚玉等，它们具有特殊的性能和用途，适用于特定的切削和加工需求。
总的来说，刀具的材料应具备一定的硬度、切削性能、耐磨损性和耐腐蚀性，以保持刀具的长期使用寿命和工作效率。
不同材料的刀具适用于不同的工艺和材料，用户在选择刀具时应根据具体需求和应用场景来进行选择。
同时，对于不同材料的刀具，还需要注意保养和维护，以延长其使用寿命。
刀具材料应具备的性能及常用材料
刀具材料应具备的性能及常用材料刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。
使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右；20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。
一刀具材料应具备的性能性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。
刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。
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杂，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。
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。
硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。
高耐热性耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。
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。
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。
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。
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。
刀具材料相关知识最全整理
刀具材料相关知识最全整理一、刀具材料应具备基本性能刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。
刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。
因此，刀具材料应具备如下一些基本性能： (1) 硬度和耐磨性。
刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。
刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。
(2) 强度和韧性。
刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。
(3) 耐热性。
刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。
(4) 工艺性能和经济性。
刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能；磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。
二、刀具材料的种类、性能、特点、应用1．金刚石刀具材料金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。
金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，加小编微信Yuki7557获取10G数控教程，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。
尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。
可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。
⑴ 金刚石刀具的种类① 天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
② PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。
PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。
刀具材料应具备的性能
第二节 常见刀具材料
二、硬质合金
硬质合金的发展很快，现已成为主要的刀具材料之一。目前 车削刀具大都采用硬质合金，其他刀具采用硬质合金的也日 益增多，如硬质合金端铣刀、立铣刀、镬刀、拉刀、铰刀等。
1.钨钻类(YG类)硬质合金 YG类硬质合金相Βιβλιοθήκη 于ISO标准的K类，主要由WC和Co组
成，其常温硬度为88 ~91 HRA，切削温度可达 800℃~900 ℃ ，常用的牌号有YG3,YC,6,YG8等。YG 类硬质合金的抗弯强度和冲击韧度较好，不易崩刃，适合切 削脆性材料，如铸铁。YG类硬质合金的刃磨性较好，刃口可 以磨得较锋利，同时导热系数较大，可以用来加工不锈钢和 高温合金钢等难加工材料、非铁金属及纤维层压材料。
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第二节 常见刀具材料
6.涂层硬质合金 涂层硬质合金采用韧性较好的基体和硬度、耐磨性极高的表
层，通过化学气相沉积(CVD)等方法实行表面涂层，是20 世纪的重大技术进展，较好地解决了刀具的硬度、耐磨性与 强度、韧性之间的矛盾，因而具有良好的切削性能。 涂层材料主要有TiC,TiN,Al2O3及其他复合材料。TiC涂层 具有很高的硬度与耐磨性，抗氧化性也好，切削时能产生氰 化钦薄膜，降低摩擦系数，减少刀具磨损。TiN涂层在高温 时能形成氧化膜，与铁基材料摩擦系数较小，抗豁结性能好， 能有效地降低切削温度。
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第一节 刀具材料应具备的性能
三、良好的工艺性能和经济性 这是为了便于使用和推广的需要。刀具材料具有良好的工艺
性能，可以进行锻、轧、焊接、切削加工和磨削、热处理等， 方便制造加工，满足各种加工的需要。 四、良好的导热性和较小的膨胀系数 这是提高加工精度的需要。在其他条件相同的情况下，刀具 材料的导热系数越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降 低切削温度、提高刀具耐用度。 五、稳定的化学性能和良好的抗猫结性能 这是提高刀具抗化学磨损的需要。刀具材料的化学性能稳定， 在高温、高压下，才能保持良好的抗扩散、抗氧化的能力。
刀具材料的分类和选择
铝高速 钢
常用牌号：W6Mo5Cr4V2Al。铝的加入提高了耐磨性和耐热性，具 有良好的切削性能，耐用度比W18Cr4V大1~4倍，价格低。但是淬 火温度范围窄，氧化脱碳倾向较大，磨削性能较差。
3、粉末冶金高速钢
在用高压氩气或氮气雾化熔融的高速钢水,直接得到细 小的高速钢粉末,高温下压制成致密的钢坯,而后锻压成材 或刀具形状。
材。
料
高速钢的分类
按其性能用途不同可分 为
普通高速钢（通用高速钢） 高性能高速钢
刀 具
按其制造工艺方法的不同
熔炼高速钢
材
可分为
粉末冶金高速钢
料
按其化学成分不同可分 为
钨系 钨钼系 钼系
1、普通高速钢
钨系高速钢 W18Cr4V(W18)
刀 具 材 料
钨钼系高速钢 W6Mo5Cr4V2(M2)
有良好的综合性能,在600℃时其高温硬度为HRC48.5, 淬火 时过热倾向小，碳化物含量较高，塑性变形抗力较大。可以 制造各种复杂刀具。但碳化物分布不均匀，影响精加工刀具 的寿命，且强度和韧度不够。另外，热塑性差，不适于制造 热轧刀具。
刀具材料的分类和选 择
本节 教学 内容
第三节 刀具材料
一
刀具材料的性能
二
常用刀具材料
第三节 刀具材料
本节教学要求：
（1）熟知刀具材料应具备的性能和常用刀具材料； （2）了解新型刀具材料。
本节 教学 要求
一、刀具材料的性能
1、高的硬度和耐磨性 2、足够的强度和韧性 3、高的耐热性和化学稳定性 耐热性是指刀具材料在高温下保持高硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。
系金属加工。
4）立方氮化硼刀具
刀
具
刀具的基本知识
常用刀具材料的性能及应用一、概述刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。
刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，还要求有相应的刀具材料。
目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。
二、刀具材料应具备的性能（一）高的硬度和良好的耐磨性（二）高的强度和韧性（三）高的耐热性（四）良好的工艺性总之，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。
三、常用刀具材料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。
一）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。
二）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 CrWMn2、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。
三）高速钢高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。
(一) 高速钢的性能：具有较高的强度和韧性；良好的耐磨性；红硬性为600℃；允许切削速度V C=25~30m/min；良好的制造工艺性；可获得锋利的刀刃（锋钢之称）；加工范围较大(铸铁、有色金属、钢)。
（二）高速钢的分类钨系高速钢：W18C r4V (最常用，刃磨性好)普通高速钢钼系高速钢：W6M O5C r4V2高速钢高碳高速钢：95W18C r4V (含C量为0.95%)高钒高速钢：W6M O5C r4V3 (提高耐磨性)高性能高速钢钴高速钢：W6M O5C r4V2C O8铝高速钢：W6M O5C r4V2A l四）硬质合金硬质合金= 硬质相（TiC或WC）+粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co比较常用）上图为各种硬质合金刀头（一）主要性能1）常温硬度HRC74~81.5，红硬性800℃~1000℃，耐磨性优良；2）允许切削速度V C=100m/min以上，最高不能超过200m/min；硬质合金3）脆性较大，怕冲击和振动。
刀具材料应具备的基本性能
刀具材料应具备的基本性能：1硬度2耐磨性3耐热性4强度和韧性5减磨性6导热性热膨胀系数7工艺性和经济性高速钢的特点和功用：W, Mo, Cr, V提高了钢的耐磨性和淬透性高速钢经淬火并三次高温回火后，由于弥散效应进一步提高了硬度和耐磨性。
600摄氏度以上时，其硬度下降而失去切削性能，切削中碳钢时，切削速度可达30m/min左右。
优点：强度，韧性，工艺性好，而且价格便宜，应用广泛，主要应用于复杂刀具和小型刀具的制造。
对于强度硬度较高的难加工材料，切削速度不超过30m/min，而且切削效果不理想，解决方法：1改变高速钢的结构成分（使之变成高性能高速钢，可用于切削高强度钢，高温合金，钛合金等）2采用粉末冶金技术（粉末冶金高速钢的韧性和硬度较高，可磨削性能显著改善，材质均匀，热处理变形小，适合于制造各种精密刀具和复杂刀具）3采用表面深入法（渗C，表面硬度、耐磨性高，脆性增加；渗硼可降低脆性并提高粘结性；渗硫可减小表面摩擦；渗氮可提高热硬性）4采用表面涂覆硬质膜技术（经涂层后的刀具耐磨性和使用寿命大大提高（3—7倍）切削效率提高30%，用于制造复杂的刀具，如：钻头、丝锥、铣刀和齿轮刀具等）切削速度对积屑瘤的影响：Ⅰ区：切削速度很低，形成粒状或节状屑，没有积屑瘤生成Ⅱ区：形成带状切屑，冷焊条件逐渐形成，随着切削速度的提高积屑瘤高度也上升，若T(推屑力)<Ff（摩擦阻力），积屑瘤高度继续上升，当T>Ff时，积屑瘤被推走，T==F积屑瘤高度为临界高度。
在这个区域内，积屑瘤生长的基础比较稳定，此时能代替刀具切屑，并保护刀具。
Ⅲ区：积屑瘤高度随切削速度上升而下降，当达到区域右边界时，积屑瘤消失。
随着切削速度进一步提高，切屑底部由于切削温度上升而开始软化剪切屈服极限下降，摩擦阻力下降，切屑的滞留倾向减弱。
在此区域，脱落的积屑瘤硬块不断滑擦刀面，使刀具磨损加快。
Ⅳ区：切削速度进一步提高，由于切削温度较高而冷焊消失，积屑瘤不再存在了。
刀具材料应具备哪些性能
刀具材料应具备哪些性能刀具作为工业生产中常用的加工工具，在不同的加工环境和材料中扮演着重要的角色。
为了确保刀具能够高效、精准地完成加工任务，刀具材料应具备一系列特定的性能。
下面将从硬度、耐磨性、韧性和热稳定性四个方面来探讨刀具材料应具备的性能。
首先，刀具材料应具备良好的硬度。
硬度是刀具材料最基本的性能之一，它直接影响着刀具的加工能力和使用寿命。
通常情况下，刀具需要具备足够的硬度才能够在加工过程中保持刀刃的锋利度，不易产生变形和磨损。
因此，选择硬度高的刀具材料能够有效提高刀具的加工效率和使用寿命。
其次，耐磨性是刀具材料应具备的另一个重要性能。
在实际加工过程中，刀具会受到各种不同程度的磨损，而具有良好耐磨性的刀具材料能够延长刀具的使用寿命，减少更换刀具的频率，降低加工成本。
因此，耐磨性是评价刀具材料性能的重要指标之一。
此外，刀具材料还应具备良好的韧性。
韧性是指材料在受到外力作用时能够延展变形而不易断裂的能力。
在实际加工过程中，刀具会受到各种不同方向的力和冲击，如果刀具材料缺乏韧性，很容易在加工过程中发生断裂现象，严重影响加工质量和安全。
因此，良好的韧性是刀具材料应具备的重要性能之一。
最后，刀具材料还应具备良好的热稳定性。
在高速切削和重负荷加工中，刀具会受到高温的影响，如果刀具材料的热稳定性不佳，容易导致刀具变软、变形甚至熔化，从而影响加工质量和刀具的使用寿命。
因此，良好的热稳定性是评价刀具材料性能的重要指标之一。
综上所述，刀具材料应具备良好的硬度、耐磨性、韧性和热稳定性这四个基本性能，以确保刀具能够在不同的加工环境和材料中高效、精准地完成加工任务。
只有具备这些性能的刀具材料才能够满足工业生产中对刀具高质量、高效率的需求，为工业生产的发展做出贡献。
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刀具材料应具备的性能及常用材料
刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。
使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右；20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。
一刀具材料应具备的性能
性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。
刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。
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杂，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。
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。
硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。
高耐热性
耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。
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。
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。
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。
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W18Cr4V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40-60m/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
1.5-3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研究阶段，生产和使用尚少。
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。
中国石材网
P类相当于我国原钨钛钻类，主要成分为WC+TiC+Co，代号为YT。
K类相当于我国原钨钻类，主要成分为WC+Co，代号为YG。
M类相当于我国原钨钛钽钴类通用合金，主要成分为WC+TiC+TaC(NbC)+Co，代号为YW。
三涂层刀具简述
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Al2O3等。
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/min。
1976年又出现了碳化钛—氧化铝双涂层硬质合金，把切削速度提高到250m/min。
1981年又出现了碳化钛-氧化铝-氮化钴三涂层硬质合金，使切削速度提高到300m/min。
在高速钢基体上刀具涂层多为TiN，常用物理气相沉积法(PVD法)涂覆，一般用于钻头、丝锥、铣刀、滚刀等复杂刀具上，涂层厚度为几微米，涂层硬度可达80HRC，相当于一般硬质合金的硬度，耐用度可提高2—5倍，切削速度可提高20%-40%。
硬质合金的涂层是在韧性较好的硬质合金基体上，涂覆一层几微米至十几微米厚的高耐磨、难熔化的金属化合物，一般采用化学气相沉积法(CVD法)。
我国株洲硬质合金厂生产的涂层硬质合金的涂层厚度可达9μm，表面硬度可达2500-4200HV。
目前各工业发达国家对涂层刀具的研究和推广使用方面发展非常迅速。
处于领先地位的瑞典，在车削上使用涂层硬质合金刀片已占到70%-80%，在铣削方面已达到50%以上。
但是涂层刀具不适宜加工高温合金、钛合金及非金属材料，也不适宜粗加工有夹砂、硬皮的锻铸件。
四金刚石刀具
金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。
天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数c但由于价格昂贵，加工、焊接都非常困难，除少数特殊用途外(如手表精密零件、光饰件和首饰雕刻等加工)，很少作为切削工具应用在工业中。
随着高技术和超精密加工日益发展。
例如微型机械的微型零件，原子核反应堆及其它高技术领域的各种反射镜、导
弹或火箭中的导航陀螺，计算机硬盘芯片、加速器电子枪等超精密零件的加工，单晶大然金刚石能满足上述要求。
近年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气氛钎焊金刚石技术．使天然金刚石刀具的制造过程变得比较简易．因此，在超精密镜面切削的高技术应用领域．天然金刚石起到了重要作用。
20世纪50年代利用高温高压技术人工合成金刚石粉以后，70年代制造出金刚石基的切削刀具即聚晶金刚石(PCD)。
PCD晶粒呈无许许序排列状态．不具方向性，因而硬度均匀。
它有很高的硬度和导热性，低的热胀系数。
高的弹性模量和较低的摩擦系数，刀刃非常锋利。
它可加丁各种有色金属和极耐磨的高性能非金属材料，如铝、铜、镁及其合金、硬质合金、纤维增塑材料、金属基复合材料、木材复合材料等。
中国石材网制造设备
三种主要金刚石刀具材料——PCD、CVD厚膜和人工合成单晶金刚石各自的性能特点为：PCD焊接性、机械磨削性和断裂韧性最高，抗磨损性和刃口质量居中，抗腐蚀性最差。
CVD厚膜抗腐蚀性最好，机械磨削性、刃口质量和断裂韧性和抗磨损性居中，可焊接性差，人工合成单晶金刚石刃口质量、抗磨损性和抗腐蚀性最好，焊接性、机械磨削性和断裂韧性最差。
金刚石刀具是目前高速切削(2500~5000m/min)铝合金较理想的刀具材料，但由于碳对铁的亲和作用，特别是在高温下，金刚石能与铁发生化学反应，因此它不宜于切削铁及其合金工件。
五立方氮化硼
立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料。
它是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超硬材料——CBN微粉。
由于CBN的烧结性能很差，直至70年代才制成立方氮化硼结块(聚晶立方氮化硼PCBN)，它是由CBN微粉与少量粘结相(Co、Ni或TiN、TiC或Al2O3)在高温高压下烧结而成。
CBN是氮化硼的致密相，有很高的硬度(仅次于金刚石)和耐热性(1300、1500度)，优良的化学稳定件(远优于金刚石)和导热性，低的摩擦系数。
PCBN与Fe族元素亲和性很低，所以它是高速切削黑色金属较理想的刀具材料。