刀具材料：硬质合金讲解
硬质合金切削刀具材料介绍和基本知识
1.5 碳化物的一些主要性质
碳化物 晶格类型
Cr3C2 Mo2C WC
VC NbC TaC TiC ZrC HfC
斜方晶格 密排六方 简单六方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方 面心立方
密度 g/cm3 6.68 9.18 15.7 5.36 7.56 14.48
WC-TiC-TaC（NbC）-Co硬质合金
在WC-TiC-Co硬质合金中加入适当的TaC，可提 高其抗弯强度（显著增加刀刃强度）、疲劳强度 和冲击韧性，提高耐热性、高温硬度、高温强度 和抗氧化能力，提高其耐磨性，增加抗月牙洼磨 损和抗后刀面磨损能力。这类合金兼有WC-TiCCo及WC-TaC-Co合金的大部分最佳性能，它既 可用于加工钢料（主要用途），又可用于加工铸 铁和有色金属，故常被称为通用合金（代号 YW）。这类合金通常用于加工各种高合金钢、 耐热合金和各种合金铸铁、特硬铸铁等难加工材 料。如果适当提高含钴量，这类硬质合金便具有 更高的强度和韧性，可用于对各种难加工材料的 粗加工和断续切削。
几种材料的物理机械性能
材料
熔点 密度 (°C) (g/cm³)
硬度 (HV)
弹性模量 抗高温 (kN/mm²) 氧化性能
TiC
3067 4.93
3200
470
TiN
2950 5.40
2500
590
Al2O3
2047 3.98
2100
400
硬质合金
1400~1800
高速钢 1500 7.8
900
一般 一般 很好
4.9 6.73 12.2
显微硬度 弹性模量 导热率
车削刀具材料
车削刀具材料车削是一种常见的金属加工方法，而车削刀具作为车削过程中的关键工具，其材料选择对于加工效率和加工质量具有重要影响。
下面将介绍几种常见的车削刀具材料，以及它们的特点和适用范围。
1.高速钢。
高速钢是一种常见的车削刀具材料，具有良好的硬度和耐磨性。
它适用于一般的车削加工，能够满足对加工精度和表面质量的要求。
此外，高速钢的加工稳定性较好，使用寿命较长，因此被广泛应用于车削刀具的制造中。
2.硬质合金。
硬质合金是一种硬度极高的车削刀具材料，主要由钨钴粉末和其他金属粉末经过高温烧结而成。
硬质合金具有极好的耐磨性和热稳定性，适用于对切削负荷和温度要求较高的车削加工。
由于其硬度极高，硬质合金刀具能够在高速切削中保持较好的刀具稳定性，因此在高速车削加工中得到广泛应用。
3.陶瓷刀具。
陶瓷刀具是近年来新兴的车削刀具材料，具有极高的硬度和耐磨性，能够适应高速切削和高温切削的要求。
此外，陶瓷刀具还具有良好的化学稳定性和热稳定性，能够在特殊材料的车削加工中表现出色。
然而，由于其脆性较大，陶瓷刀具在加工过程中需要注意避免冲击和振动，以免造成刀具的损坏。
4.金刚石刀具。
金刚石刀具是一种硬度极高的车削刀具材料，具有优异的耐磨性和热导性，能够适应高速切削和高温切削的要求。
金刚石刀具在加工硬质材料和非金属材料时表现出色，能够保持较好的加工质量和加工效率。
然而，金刚石刀具的制造成本较高，且在加工过程中需要严格控制切削条件，以免造成刀具的损坏。
综上所述，车削刀具的材料选择应根据具体的加工要求和加工材料来确定，不同的材料具有不同的特点和适用范围。
在实际的车削加工中，需要综合考虑刀具的材料、刀具的几何形状、切削条件等因素，以选择最合适的车削刀具，从而实现高效、高质的加工目标。
硬质合金硬质合金刀具材料
硬质合金硬质合金刀具材料
C、Ti
C、Ta
C、NbC等)，用Co、Mo、Ni等元素充当粘结剂而制成的粉末冶金制品。
其常温硬度可达78-82HRC，能够在800-1000℃的高温下使用，允许的切削速度是高速钢的4-10倍。
但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢低，因此很少做成整体式刀具。
在实际使用中，一般将硬质合金刀块用焊接或机械夹固的方式固定在刀体上。
常用的硬质合金有三大类：1、钨钴类硬质合金（代号为YG）由碳化钨和钴组成。
这类硬质合金韧性较好，但硬度和耐磨性较差，适用于加工脆性材料（如铸铁等）。
钨钴类硬质合金中含Co 越多，则韧性越好。
常用的牌号有：YG
8、YG
6、YG3，它们制造的刀具依次适用于粗加工、半精加工和精加工。
2、钨钛钴类硬质合金（代号为YT）由碳化钨、碳化钛和钴组成。
这类硬质合金耐热性和耐磨性较好，但抗冲击韧性较差，适用于切屑呈带状的钢料等塑性材料。
常用的牌号有YT
5、YTl
5、YT30等，其中的数字表示碳化钛的含量。
碳化钛的含量越高，则耐磨性越好、韧性越低。
这三种牌号的钨钛钴类硬质合金制造的刀具分别适用于粗加工、半精加工和精加工。
3、钨钛钽
（铌）类硬质合金（代号为YW）由在钨钛钴类硬质合金中加入少量的碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）组成。
它具有上述两类硬质合金的优点，其制造的刀具既能加工钢、铸铁、有色金属，也能加工高温合金、耐热合金及合金铸铁等难加工材料。
常用牌号有YWl和YW2。
硬质合金的应用
硬质合金的应用
硬质合金，也被称为硬质合金钎料或硬质合金刀具，是一种由钨（W）、钴（Co）、碳（C）等金属粉末通过高温烧结制成的合金材料。
其硬度高、耐磨性好，因此在各种工业领域中都有广泛的应用。
以下是硬质合金的一些主要应用：
●切削工具：
1.刀具：用于加工金属、木材、塑料等材料的刀片，如铣刀、车刀、钻头等。
2.锯片：用于切割各种材料，如金属、木材、复合材料等。
●矿山工具：
1.岩钻头：用于岩石和土壤的钻孔，例如煤矿、隧道建设中使用的岩钻。
2.切岩刀具：用于采石、矿山工作中的切割和分离。
●金属加工工具：
1.车床刀具：用于金属加工中的车床切削。
2.铣刀：用于铣削金属表面的刀具。
●钻探工具：
1.石油钻头：用于石油勘探和钻井。
2.地质勘探钻头：用于地下勘探和矿产勘探。
●模具和模具零件：
1.冲压模：用于冲压、注塑等模具制造。
2.成型模具：用于压铸、注塑等成型工艺。
●切割工具：
1.切片刀：用于切割硬质材料，如玻璃、陶瓷等。
2.电线切割刀：用于电缆和导线的切割。
●军工和航空航天：
1.硬质合金刀片：用于制造飞机零件、导弹部件等。
●医疗器械：
1.手术刀片：在医疗手术中使用，具有高硬度和锋利度。
硬质合金因其硬度高、抗磨性强的特性，在上述应用领域中发挥着重要作用，提高了材料加工和工具的耐用性和效率。
刀具材料：硬质合金讲解
切削速度（m/min）
500
200 100 50 20
碳素工具钢
1800 1850
10
合金工具钢 1900 1950 2000 年代
图10 刀具材料的发展与切削加工高速化的关系
1-1刀具材料的发展情况
4
上海大学
2.硬质合金
随着工业的发展需求，工具钢（碳素工具 钢、合金工具钢、高速钢）已经不能满足行业 对高效率加工、高质量加工和难加工材料的加 工要求，因此20世纪20到30年代行业领域发明 了钨钴钛类硬质合金。
①钨钴类硬质合金（YG）（WC+CO ）
②钨钛钴类硬质合金（YT）（ WC-TiC-CO） ③钨钽（铌）钴类硬质合金（YA）（ WC-TaC(NbC)-CO ） ④钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW）（ WC-TiC-Ni-Mo
）
以上四种硬质合金的主要成分都是WC，故统称为 WC 基硬质合金。
⑤碳化钛基类硬质合金（YN）
5
上海大学
2.1硬质合金的性能特点
硬质合金是由高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、 TiC等）微粉和金属黏结剂（Co、Ni、Mo等）经高压成形 ，并在1500℃左右的高温下烧结而成的粉末冶金制品。 硬质合金的硬度高达 89～94HRA，耐磨性很好，能切 削淬火钢等硬度高的材料。 硬质合金的耐热性为 800～1000 ℃，切削速度可达 100 m/min 以上，但其抗弯强度低、韧性差、怕冲击和振动， 制造工艺性差。
14
上海大学
·
2.4新型硬质合金
1）细晶粒、超细晶粒硬质合金
2-8 超 细 晶 粒 整 体 硬 质 合 金 涂 层 精 密 铣 刀
特点：使用细晶 粒，加抑制剂， 采用新进的烧结 工艺，多用于YG 类合金，可以较 大提高硬度、耐 磨性、抗弯强度 和韧性。 可用于加工高硬 度难加工材料。
硬质合金材料
硬质合金材料
硬质合金材料，又称硬质合金，是一种由钨、钴、钛、钼等金属粉末以及少量
粘结剂混合压制而成的坚硬材料。
它具有高硬度、耐磨、耐腐蚀、高强度和高熔点等特点，因此在机械加工、矿山工具、石油钻采、军工等领域有着广泛的应用。
首先，硬质合金材料的硬度非常高，通常在HRA80以上，有的甚至可以达到HRA90以上。
这种超高硬度使得硬质合金材料成为了加工硬质材料的理想选择，
比如加工钢铁、合金钢、铸铁、不锈钢等材料时，硬质合金刀具能够保持锋利，不易磨损，从而提高了加工效率和加工质量。
其次，硬质合金材料具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
在高速切削、重载切削等
恶劣工况下，硬质合金刀具能够保持较长时间的使用寿命，不易出现断裂、磨损等现象。
同时，硬质合金材料也具有良好的耐腐蚀性，能够在恶劣的工作环境下保持稳定的性能，延长使用寿命。
另外，硬质合金材料还具有高强度和高熔点的特点。
这使得硬质合金材料在高
温高压的环境下仍能保持稳定的性能，不易发生变形、断裂等现象。
因此，在矿山工具、石油钻采、军工等领域有着广泛的应用。
总的来说，硬质合金材料以其高硬度、耐磨、耐腐蚀、高强度和高熔点的特点，在机械加工、矿山工具、石油钻采、军工等领域有着广泛的应用前景。
未来，随着科学技术的不断进步，硬质合金材料的性能将得到进一步提升，应用领域也将不断扩大，为人类的生产生活带来更多的便利和效益。
硬质合金材料
硬质合金材料
硬质合金材料，是一种由金属和非金属元素组成的材料，具有硬度高、抗磨损、抗腐蚀等优点，广泛应用于机械制造、石油化工、地质勘探等领域。
硬质合金材料的主要成分是金属钨和钴。
钨是一种具有高熔点和高硬度的金属，常用于制作钨钢、电极等。
而钴是一种韧性良好的金属，具有良好的耐腐蚀性和高温性能。
将钨和钴按一定比例混合后，经过高温烧结、冷却等工艺，形成具有均匀组织和高硬度的硬质合金。
硬质合金材料具有以下优点：
首先，硬度高。
硬质合金的硬度比大多数金属和合金都高，能够达到HRA90以上，甚至高达HRA95以上。
因此，硬质合金制成的工具和刀具具有很强的抗磨损性能，能够在恶劣环境下长时间使用，延长使用寿命。
其次，抗腐蚀性能好。
硬质合金具有良好的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱等化学物质的腐蚀，不易生锈。
因此，硬质合金制成的零件和工具可以在腐蚀环境下使用，提高了使用寿命。
再次，热稳定性好。
硬质合金具有良好的高温稳定性，能够在高温下保持硬度和强度。
这使得硬质合金在高温工艺中得到广泛应用，如金属切削、热喷涂等领域。
此外，硬质合金还具有良好的导热性和导电性能，能够高效吸
收和释放热量，提高工具和刀具的散热性能，避免因高温而导致的变形和损坏。
总之，硬质合金材料具有硬度高、抗磨损、抗腐蚀等优点，是一种性能优良的材料。
在机械制造、石油化工、地质勘探等领域得到广泛应用，不仅改进了工具和设备的性能，提高了生产效益，而且减少了资源的消耗和环境的污染，具有重要的经济和社会意义。
刀具材料的种类
刀具材料的种类刀具作为工业生产和日常生活中常用的工具，其材料的选择至关重要。
不同的刀具材料具有不同的特性和适用范围，因此在选择刀具材料时需要考虑到具体的使用环境和需求。
下面将介绍几种常见的刀具材料及其特点。
1. 高速钢。
高速钢是一种含有较高合金元素的钢，具有优异的耐磨性、热硬性和耐热性。
因此，高速钢常被用于制造高速切削工具，如铣刀、钻头和刨刀等。
在高速切削加工中，刀具需要承受高温和高速度的摩擦，而高速钢正是能够满足这些要求的理想材料。
2. 硬质合金。
硬质合金，又称硬质合金钢，是一种由钨、钴、碳等元素合金化而成的材料。
硬质合金具有极高的硬度和耐磨性，因此常被用于制造切削工具和磨料工具。
硬质合金刀具在加工硬质材料时具有良好的切削性能，能够大大提高加工效率和工件质量。
3. 不锈钢。
不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的钢铁材料，具有优异的耐磨性和切削性能。
不锈钢刀具常被用于食品加工、医疗器械制造等领域，因其不会产生金属污染，能够确保加工物料的质量和卫生安全。
4. 陶瓷。
陶瓷刀具是近年来发展起来的一种新型刀具材料，具有极高的硬度和耐磨性，而且不易产生刀痕和切屑。
陶瓷刀具在加工高硬度、脆性材料时表现出色，能够实现高精度、高效率的加工。
5. 钛合金。
钛合金是一种轻质、高强度的金属材料，具有优异的耐腐蚀性和耐热性。
钛合金刀具常被用于航空航天、汽车制造等领域，能够满足对材料强度和耐热性要求较高的加工需求。
总结。
不同的刀具材料具有不同的特点和适用范围，选择合适的刀具材料对于提高加工效率、改善加工质量具有重要意义。
在实际应用中，需要根据具体的加工要求和环境条件选择合适的刀具材料，以确保刀具的使用效果和寿命。
希望本文介绍的刀具材料种类能够对您有所帮助。
常见硬质合金材料特点
常见硬质合金材料特点硬质合金，也称为硬质质合金或硬质合金材料，是由坚硬的金属碳化物粒子（通常是钨碳化物WC）嵌入到柔软的金属基体中形成的一种复合材料。
在工业应用中，硬质合金被广泛应用于切削工具、矿山工具、钻头、机械零件等领域。
下面是硬质合金材料的常见特点：1.高硬度：硬质合金具有非常高的硬度，通常在HRA90以上。
这使得硬质合金材料在切削、磨削和磨料加工等方面表现出色。
2.高耐磨性：由于硬质合金的高硬度，它具有良好的耐磨性能。
硬质合金材料可用于制造切削刀具、刨刀、钻头等，能够长时间保持工作表面的锐利度。
3.高强度：硬质合金材料通常具有很高的抗拉强度和抗压强度。
这使得它们在应对高负荷和高压条件下表现出色，在机械零件和重要结构中得到广泛应用。
4.耐腐蚀性：硬质合金材料通常具有较好的耐腐蚀性。
对于一些酸、碱、盐等化学物质的腐蚀，硬质合金材料可以表现出良好的抗蚀性。
5.高温稳定性：硬质合金材料具有很好的高温稳定性，能够在高温环境下长时间使用而不发生软化、熔化等变形。
因此，在高速切削等需要耐高温性能的领域中，硬质合金得到广泛应用。
6.耐冲击性：虽然硬质合金材料非常硬，但其韧性也很好，对于冲击性能良好。
这使得硬质合金材料能够承受一定的冲击负荷，不易断裂。
总体而言，硬质合金材料以其高硬度、高强度、高耐磨性以及耐高温稳定性等特点而受到广泛应用。
在工业生产中，硬质合金材料已经取代了传统的工具钢，成为切削工具、矿山工具、机械零件等领域中的主要材料之一、然而，由于硬质合金材料具有较高的脆性，因此在一些对韧性和抗冲击性要求较高的领域中，仍然需要有其他材料进行替代。
硬质合金刀具材料基础知
硬质合金刀具材料基础知硬质合金刀具材料是一种曾经被广泛使用的工具材料，以其优良的力学性能和耐磨性能而深受青睐。
它由金属材料和金属间化合物相组成，通常有较高的硬度、强度和热稳定性。
在本文中，将介绍硬质合金刀具材料的基本知识。
硬质合金刀具材料一般由钨、钛、钽、钴等金属作为基体组成，添加少量的碳、氮、铬等元素以及其他微量添加剂进行合金化。
其中，主要的金属间化合物是钨碳化物(WC)和钨钛碳化物(WT)。
这两种化合物具有极高的硬度和抗磨擦性，从而使硬质合金刀具材料具有出色的切削性能。
硬质合金刀具材料的制备主要通过粉末冶金工艺进行。
首先，将金属粉末和碳化物粉末按照一定的比例混合均匀，然后通过压制成型，最后进行高温烧结得到硬质合金材料。
这一制备方法能够保证材料的均匀性和致密性，从而提高了刀具的性能。
硬质合金刀具材料的主要性能包括硬度、抗弯强度、抗磨擦性和热稳定性。
其中，硬度是硬质合金刀具材料的最重要的性能指标，一般在HRA 或HRB的硬度等级中进行表示。
硬质合金刀具材料的硬度通常在60-90HRA之间，比普通钢材高出数倍。
抗弯强度是指硬质合金刀具材料在受到外力作用时不发生弯曲的能力，一般在1500-3000MPa之间。
抗磨擦性是指硬质合金刀具材料在切削过程中能够保持较好的切削性能，从而延长其使用寿命。
热稳定性是指在高温环境下硬质合金刀具材料的稳定性能，一般通过热膨胀系数和热导率来进行评估。
硬质合金刀具材料具有广泛的应用领域，主要用于金属切削加工、石油钻探、煤矿采掘等。
在金属切削加工中，硬质合金刀具材料能够在高速和重负荷下保持切削效果，更高效地完成切削任务。
在石油钻探领域，硬质合金刀具材料具有优异的耐磨性和抗热稳定性，能够适应复杂的地质环境。
在煤矿采掘中，硬质合金刀具材料能够在高硬度的岩石中进行切削，提高采掘效率并减少能量消耗。
总之，硬质合金刀具材料是一种重要的工具材料，具有优异的力学性能和耐磨性能，能够满足各种切削加工和采矿应用的要求。
硬质合金刀具材料性能和特点
硬质合金刀具材料性能和特点（浙江大学城市学院机自************）【摘要】本课题主要研究硬质合金刀具材料的性能和特点，分析硬质材料的来源，种类，发展，选用等各种注意问题以及探讨了硬质材料以后发展的方向。
【关键词】硬质，机械，刀具，合金科学技术的进步、新材料的开发以及高精度机械的发展，对刀具的性能提出了更高的要求。
特别是随着木材及建材加工的进一步高速化和高功效化，要求刀具具有更高的耐用度，否则经常更换刀具会影响机器和设备的生产效率。
因此，一般的刀具难以符合机器和设备的高生产效率，因而，研究硬质合金刀具成为了必不可少的一环。
2硬质合金的了解(1)硬质合金刀具的种类按晶粒大小区分，硬质合金可以分成普通硬质合金、粗晶粒硬质合金和矽晶粒硬质合金。
按主要化学成分区分，硬质合金可以分成碳化钨基为硬质合金和碳化钛基为硬质合金。
碳化钨基为硬质合金包含钨钴类（yg）、钨钴钛类（yt）和嵌入珍贵碳化类（yw）三类，它们各存有优缺点，主要成分为碳化钨（wc）、碳化钛（tic）、碳化铌（nbc）等常用的金属成膜相是co。
碳化钛基为硬质合金就是以tic为主要成分的硬质合金，常用的金属成膜二者mo和ni。
(2)硬质合金刀具的历史刀具的发展在人类进步的历史上占据关键的地位。
中国晚在公元前28～前20世纪，就已发生黄铜尖锥和紫铜的锥、扣、刀等铜质刀具。
战国后期(公元前三世纪)，由于掌控了渗碳技术，做成了铜质刀具。
当时的钻头和锯，与现代的施明德扣和尖头已有些相似之处。
然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。
1783年，法国的勒内首先制出铣刀。
1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。
有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。
1923年，德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加到10%～20%的钴搞粘结剂，发明者了碳化钨和钴的新合金，硬度仅次于金刚石，这就是世界上人工做成的第一种硬质合金。
高速钢刀具与硬质合金刀具比较分析
高速钢刀具与硬质合金刀具比较分析刀具是工业生产中必不可少的工具，其中高速钢刀具和硬质合金刀具是常用的两种刀具材料。
本文将对这两种刀具进行比较分析，探讨它们的特点和适用领域，以便读者更好地理解和选择合适的刀具。
首先，我们来看高速钢刀具。
高速钢是一种含有多种合金元素（如钼、钨、钴、铬等）的高碳钢。
这种刀具具有以下特点：1. 高硬度和耐磨性：高速钢刀具经过热处理具有较高的硬度，能够在切削过程中保持刀刃的尖锐。
同时，高速钢具有出色的耐磨性，可以长时间保持刀刃的锋利。
2. 良好的韧性：高速钢具有较高的韧性，能够抵抗较大的冲击和振动。
这使得它在切削过程中不易断裂，提高了使用寿命。
3. 较低的成本：相比于硬质合金刀具，高速钢刀具的制造成本较低。
这使得它成为广泛应用于一般金属切削加工中的经济型选择。
然而，高速钢刀具也存在一些局限性。
尽管它在一般金属加工中具有出色的性能，但在高强度、高硬度和耐高温材料的切削中性能可能有所不足。
此外，高速钢刀具在切削速度较高时容易发生刀尖火花，从而影响切削质量。
接下来，我们来看硬质合金刀具。
硬质合金刀具以钨钴碳合金为主要材料，与高速钢相比它具有以下特点：1. 极高的硬度：硬质合金刀具具有极高的硬度，通常在摩氏硬度达到90以上。
这使得它具有出色的耐磨性和耐热性，能够在高温、高硬度和高强度材料切削中发挥较好的性能。
2. 较好的切削性能：硬质合金刀具由于硬度高、切削角度容易控制，可以获得更高的切削速度和更好的切削质量。
它能够完成更高效、更精细的切削加工，提高生产效率。
3. 长寿命：硬质合金刀具的耐磨性能非常突出，因此它的使用寿命通常比高速钢刀具更长。
这进一步降低了生产成本和换刀频次。
然而，硬质合金刀具的制造成本较高，在某些应用领域可能不太经济。
此外，硬质合金刀具的韧性相对较差，容易受到冲击和振动的影响，因此需要在使用过程中加以注意，以防止刃口断裂。
综上所述，高速钢刀具和硬质合金刀具在不同应用领域有各自的优势和局限性。
铣削加工中的刀具材料选择
铣削加工中的刀具材料选择铣削加工是现代制造业中不可或缺的一部分，在汽车、航空、家电、通讯等领域中扮演着重要的角色。
而刀具材料的选择则直接关系到铣削加工的效率、质量和成本。
本文将详细介绍铣削加工中的刀具材料选择，以便读者更好地了解它的重要性和影响。
一、刀具材料的种类刀具材料按照其物理和化学性质的不同，可以分为硬质合金、高速钢、陶瓷、PCD和CBN五种类型。
1、硬质合金（WC）硬质合金最大的特点是硬度高，在磨削和抗磨损等方面表现出色。
它主要由钨钴碳和钨钴钛碳等复合材料构成。
在加工锻件、不锈钢、镍基合金等材料时，尤为适用。
2、高速钢（HSS）高速钢是一种由钼、钴、钢和其他元素制成的合金材料，它也是铣削加工中最常用的刀具材料之一。
高速钢刀具具有良好的切削性和强度，在适当的条件下可以进行高速切削。
但是在加工难加工材料时容易断刃和变形。
3、陶瓷陶瓷刀具是一种无机非金属材料，它具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性等特点。
陶瓷刀具适用于加工高硬度、脆性材料，例如钢化玻璃、陶瓷、石英和高分子材料等。
4、PCD聚晶金刚石（PCD）刀具是一种由聚晶金刚石颗粒和金属粉末制成的高强度复合材料，它的硬度比陶瓷还要高。
PCD刀具适用于铣削加工铝合金、纤维强化塑料、合成材料、铜等材料的高效率切削。
5、CBN晶体立方氮化硼（CBN）刀具是一种由晶体立方氮化硼和金属粉末制成的材料，它的热稳定性非常好，在高温和高速切削中表现优异，适用于铣削加工高温合金、镍合金、钢等难加工材料。
二、刀具材料选择的依据正确的刀具材料选择可以极大地提高加工效率和产品品质。
因此在选择刀具材料时，需要考虑如下因素。
1、被加工材料的性质材料的硬度、塑性和耐热性等性质，直接影响了刀具材料的选择。
例如硬质合金适用于加工材料硬度较大的材料，高速钢适用于加工硬度适中的材料，而陶瓷和PCD适用于加工高硬度、脆性材料等。
2、切削工况切削速度、冷却液、进给量、切削深度等切削条件，对刀具材料选择有重要的影响。
刀具材料牌号
刀具材料牌号刀具材料是制造刀具的基础，不同的材料牌号对刀具的性能和使用寿命有着直接的影响。
在选择刀具材料牌号时，需要考虑刀具的使用环境、加工材料和加工方式等因素。
下面将介绍几种常见的刀具材料牌号及其特点。
1. 高速钢。
高速钢是一种含有钼、钴、钨、铬等合金元素的合金钢，具有良好的耐磨性、硬度和耐热性。
因此，高速钢常被用于加工高硬度、高强度的金属材料，如不锈钢、合金钢等。
常见的高速钢牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等，它们在不同的加工条件下具有不同的优势，可根据具体需求选择合适的牌号。
2. 硬质合金。
硬质合金是一种由钨钴碳等元素组成的合金材料，具有极高的硬度和耐磨性。
硬质合金常被用于加工高硬度、高强度的材料，如铸铁、高锰钢等。
常见的硬质合金牌号有YG8、YG15等，它们在不同的加工条件下具有不同的适用性，可根据具体需求选择合适的牌号。
3. 刚玉陶瓷。
刚玉陶瓷是一种由氧化铝等陶瓷材料制成的刀具材料，具有极高的硬度和耐磨性。
刚玉陶瓷常被用于加工高硬度、高磨损的材料，如玻璃、陶瓷等。
常见的刚玉陶瓷牌号有Al2O3、SiC等，它们在不同的加工条件下具有不同的特点，可根据具体需求选择合适的牌号。
4. 超硬合金。
超硬合金是一种由金刚石或立方氮化硼等超硬材料与金属粉末经高温压制而成的刀具材料，具有极高的硬度和耐磨性。
超硬合金常被用于加工超硬、脆性材料，如玻璃纤维、碳纤维等。
常见的超硬合金牌号有PCD、CBN等，它们在不同的加工条件下具有不同的适用性，可根据具体需求选择合适的牌号。
总结。
不同的刀具材料牌号具有不同的特点和适用范围，选择合适的材料牌号可以提高刀具的加工效率和使用寿命。
在选择刀具材料牌号时，需要综合考虑加工材料、加工方式、加工环境等因素，选择最适合的材料牌号，以达到最佳的加工效果。
整体硬质合金刀具(共34张PPT)
副切削刃——前刀面与副后刀面相交形成的刀刃。
副后刀面Aαˊ——与已加工外表相对的面。 工艺性好：为了便于制造、要求刀具材料有较好的可加工性。
立铣刀的螺旋方向和
泰勒寿命公式〔碳钢〕： 铰刀要有足够的刃磨次数。
切削刃的朝向可以有
4种不同的组合—左 最简单的刀具是单齿的〔如车刀〕，而多齿刀具皆可视为单齿刀具的演变。
圆周刃前角过大时，虽然切削刃比较锋利，但刃口的强度小，在加工中易出现振动、卷刃和崩刃。 圆周刃前角过小时，切削刃的锋利度不好，切削阻力较大，排屑差，前面易磨损。
螺旋方向与切削刃朝向 ： 铰刀校准局部的直径是铰刀的主要参数和根本尺寸。
刃左螺旋、左刃右螺
旋、右刃左螺旋、右 前角γo——在主切削刃选定点的正交平面po内，前刀面与基面之间的夹角。
。
整体硬质合金刀具
铣刀
铣刀是一种多齿
刀具。它的使用广泛
，种类与规格都很多
。利用铣刀可以加工
平面、沟槽、台阶、
螺纹、型腔等各种成
型外表。
整体硬质合金刀具
整体硬质合金刀具
螺旋方向与切削刃朝
向 ： 一般，通用铰刀都做成直齿的，即螺旋角为0°，也有螺旋槽铰刀,其特点是切削平稳，振动小，耐用度高，可以加工出高质量的孔，尤其是铰削
张，校准局部的一段或全部制成倒锥形
整体硬质合金刀具
主偏角： 铰刀前边的切削锥部起主要切削作用，刃 口无刃带，要锋利
整体硬质合金刀具
螺旋角： 一般，通用铰刀都做成直齿的， 即螺旋角为0°，也有螺旋槽铰 刀,其特点是切削平稳，振动小 ，耐用度高，可以加工出高质 量的孔，尤其是铰削轴向有键 槽或孔壁长度方向不连续的孔 ，用螺旋齿最适合。加工盲孔 时，用右旋铰刀，铰通孔时， 采用左旋铰刀
硬质合金刀具的材料特性与切削原理分析
硬质合金刀具的材料特性与切削原理分析硬质合金刀具作为现代切削工具中的重要组成部分，具有优秀的耐磨性、高强度和良好的切削性能，被广泛应用于金属加工行业。
本文将对硬质合金刀具的材料特性和切削原理进行详细分析。
首先，我们来了解硬质合金刀具的主要材料成分。
硬质合金刀具通常由钴基或钨基高硬度合金粉末与金属粉末通过高温烧结而成。
其中，钴基合金刀具的主要成分为碳化钨（WC）和钴（Co）两种物质的混合物，而钨基合金刀具则主要由碳化钨（WC）和碳化钨钎焊合金（WCCo）两种材料构成。
这些材料的合理配比和制造工艺，使得硬质合金刀具具有硬度高、韧性强、耐磨性好等显著特点。
硬质合金刀具的硬度高是由其成分中的碳化钨所决定的。
碳化钨具有极高的硬度，能够抵抗金属切削过程中的高温和高压，使其具备较长的使用寿命。
另外，硬质合金刀具的韧性强则是由所含的钴决定的，钴具有良好的塑性和可加工性，能有效减轻硬质合金刀具的脆性，提高其整体强度和韧性。
钴还能提高硬质合金刀具的抗断裂和抗疲劳性能，使其具有更好的稳定性和切削效率。
在切削原理方面，硬质合金刀具的切削过程主要是通过切削刃与被加工的工件之间的物理作用完成的。
切削刃通过与工件接触并在切削速度和切削力的作用下，将工件上的材料剪切、切削或磨削掉，实现加工目的。
硬质合金刀具的切削原理可以分为两种类型：切削刃切削和磨削刃切削。
切削刃切削适用于金属切削加工，主要通过硬质合金刀具的切削刃与工件的相对运动进行剪切切削。
切削刃切削的切削原理是将工件材料剥离，并且通过一系列连续的块剥、微剥和微小切削粒子的形成来完成切削过程。
而磨削刃切削则适用于非金属材料的加工，如陶瓷、纸张等，其切削原理是通过硬质合金刀具的磨削刃与工件之间的磨削作用，使工件材料发生微小磨削并剥离。
此外，硬质合金刀具还具有一定的刃口几何形状，如刀角、前角、侧倾角等，这些刃口参数的选择关系到切削力的大小和切削质量。
合理的刃口参数能够降低切削力，提高切削效率和切削质量。
“硬质合金”的特点及应用
硬质合金是以一种或几种难熔碳化物（碳化钨、碳化钛等）的粉末为主要成分，加入作为粘接剂的金属粉末（钴、镍等），经粉末冶金法而制得的合金。
它主要用于制造高速切削刃具和硬、韧材料切削刃具，以及制作冷作模具、量具和不受冲击、振动的高耐磨零件。
硬质合金的特点（1）硬度、耐磨性和红硬性高硬质合金常温下硬度可达86~93HRA，相当于69~81HRC。
在900~1000℃能保持高硬度，并有优良的耐磨性。
与高速工具钢相比，切削速度可高4~7倍，寿命长5~80倍，可切削硬度高达50HRC的硬质材料。
（2）强度、弹性模量高硬质合金的抗压强度高达6000MPa，弹性模量为（4~7）×105MPa，都高于高速钢。
但其抗弯强度较低，一般为1000~3000MPa。
（3）耐蚀性、抗氧化性好一般能很好地抗大气、酸、碱等腐蚀，不易氧化。
（4）线膨胀系数小工作时，形状尺寸稳定。
（5）成形制品不再加工、重磨由于硬质合金硬度高并有脆性，所以粉末冶金成形烧结后不再进行切削加工或重磨，特需再加工时，只能采用电火花、线切割、电解磨削等电加工或专门的砂轮磨削。
通常由硬质合金制成的一定规格的制品，采用钎焊、粘接或机械装夹在刀体或模具体上使用。
常用硬质合金常用硬质合金按成分和性能特点分为三类：钨钴类、钨钛钴类、钨钛钽（铌）类。
生产中应用最广泛的是钨钴类和钨钛钴类硬质合金。
（1）钨钴类硬质合金主要成分是碳化钨（WC）和钴，牌号用代号YG（“硬”、“钴”两字汉语拼音字首），后加钴含量的百分数值表示。
如YG6表示钴含量为6%的钨钴类硬质合金，碳化钨含量为94%。
（2）钨钛钴类硬质合金主要成分是碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）及钴，牌号用代号YT（“硬”、“钛”两字汉语拼音字首），后加碳化钛含量的百分数值表示。
如YT15表示碳化钛含量15%的钨钛钴类硬质合金。
（3）钨钛钽（铌）类硬质合金这类硬质合金又称通用硬质合金或万能硬质合金，主要成分是碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）和钴组成。
硬质合金材料有哪些
硬质合金材料有哪些硬质合金是一种广泛应用于机械加工、矿山工具、石油钻采、军工、航空航天等领域的新型材料。
它具有高硬度、耐磨、耐腐蚀等优良性能，因此备受青睐。
那么，硬质合金材料有哪些呢？接下来，我们将对硬质合金材料进行详细介绍。
首先，硬质合金材料主要包括钴基硬质合金、钨基硬质合金和钛基硬质合金三大类。
钴基硬质合金是以钴为基体，加入碳化钨、碳化钛等粉末制成的一种合金材料，具有良好的耐磨性和高温性能，广泛应用于刀具、钻头、铣刀等工具制造领域。
钨基硬质合金是以钨为基体，加入碳化钛、碳化钽等粉末制成的合金材料，具有极高的硬度和耐磨性，被广泛应用于金属切削、矿山工具等领域。
钛基硬质合金则是以钛为基体，加入碳化钨、碳化钼等粉末制成的合金材料，具有优异的耐磨性和抗腐蚀性能，适用于特殊工况下的刀具和零部件制造。
其次，硬质合金材料的性能特点主要包括高硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性。
硬质合金的硬度通常在HRA80以上，甚至可以达到HRA90以上，比普通的钢铁材料要硬得多。
这种高硬度使得硬质合金在切削、钻孔、磨削等加工过程中能够保持较长时间的刀具锋利度。
同时，硬质合金具有良好的耐磨性，能够在高速、高负荷的工况下保持较长的使用寿命。
此外，硬质合金还具有优异的耐腐蚀性能，能够在恶劣的工作环境下保持材料的稳定性和可靠性。
最后，硬质合金材料的应用领域非常广泛。
在机械加工领域，硬质合金被广泛应用于刀具、钻头、铣刀、车刀等工具的制造；在矿山工具领域，硬质合金被用于岩石钻采、煤矿开采等工作；在石油钻采领域，硬质合金被用于石油钻头的制造；在航空航天领域，硬质合金被用于航空发动机零部件的制造；在军工领域，硬质合金被用于制造弹头、导弹零部件等。
总的来说，硬质合金材料是一种性能优异、应用广泛的新型材料，具有重要的经济意义和战略意义。
随着科技的不断进步和工业的不断发展，相信硬质合金材料在未来会有更广阔的应用前景。
硬质合金报告
硬质合金报告
一、背景介绍
硬质合金，又称“硬质合金钨钢”或“钨钢”，是一种具有高硬度、高耐磨性和高强度的新材料。
其主要成分为钨酸钴和碳化钨，常
用于制作刀具、磨料、矿钻等工业用品。
二、制备方法
硬质合金的制备方法主要包括粉末冶金法、化学气相沉积法和
浸渍硬化法等。
其中，粉末冶金法是最为常见的一种制备方法，
具体步骤如下：
1.选用优质的钨酸钴和碳化钨原材料进行配比。
2.将原材料进行混合，加入适量的粘结剂和其他添加剂，制成
均匀的混合物。
3.将混合物进行成型，通常采用挤压或注射成型的方法。
4.将成型件进行烘干和烧结处理，以形成高密度、高硬度的硬质合金。
三、应用领域
硬质合金具有优异的物理和化学性能，因此被广泛应用于各个领域。
以下是几个典型的应用领域：
1.刀具：硬质合金制成的刀具具有高硬度、高切削力和长寿命等优点，被广泛应用于机械加工行业。
2.磨料：硬质合金具有高耐磨性和高硬度，适用于制作高效砂轮、砂带和砂纸等磨料。
3.矿钻：硬质合金的强度和硬度可以适应岩石的强度和硬度，因此被广泛应用于矿山勘探和地质勘查等领域。
四、发展趋势
随着科技的不断进步，硬质合金的应用领域也越来越广泛。
未来，硬质合金将会被广泛应用于高精度加工、航空航天和新能源等领域。
同时，硬质合金的制备技术也将不断改进和创新，以满足多样化的应用需求。
五、结论
硬质合金作为一种新型的高硬度材料，具有优异的物理和化学性能，在工业领域拥有广泛的应用前景。
人们应该不断探索和开发硬质合金的制备技术和应用领域，为工业的发展做出更多的贡献。
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切削速度（m/min）
500
200 100 50 20
碳素工具钢
1800 1850
10
合金工具钢 1900 1950 2000 年代
图10 刀具材料的发展与切削加工高速化的关系
1-1刀具材料的发展情况
4
上海大学
2.硬质合金
随着工业的发展需求，工具钢（碳素工具 钢、合金工具钢、高速钢）已经不能满足行业 对高效率加工、高质量加工和难加工材料的加 工要求，因此20世纪20到30年代行业领域发明 了钨钴钛类硬质合金。
22
上海大学
5.参考文献
[1] 金属切削原理及刀具，武文革、辛志杰
[2]机械制造技术基础，熊良山、严晓光、张福润 [3] 高性能硬质合金刀具材料的研究与开发，吴冲浒、
聂洪波、张守全，2012年第46卷 [4] 硬质合金刀具新技术研究进展，李 力、栾道成、 胡 涛、张崇才，2010年第25卷第1期
17
上海大学
3.新型硬质合金研究情况
1）高速、高效、高精度是当今数控切削加工技术发展
的方向; 而高速切削是一项复杂的系统工程，涉及机床 刀具和材料等诸多领域的集成和创新。高档数控机床 是基础，高性能刀具是关键，硬质合金材料为刀具性 能的提高提供了物质保障。 2）一线品牌有瑞典山德维克Sandvik,以色列依斯卡 ISCAR,美国肯纳金属Kenna Metal等;二线品牌有日本 三菱,中国株洲钻石牌,德国瓦尔特等,三线品牌有台湾, 韩国以及国内的自贡长城牌,株洲精诚牌,清河金刚牌
6
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2-1 各类刀具材料的物理力学性能
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2-2 常用硬质合金刀具材料的性能
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2-3 各类刀具材料的硬度与韧性
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上海大学
2-5 3mm钨钢整体硬质合金铣刀
2-4 钨钢可拆卸式刀片
10
上海大学
2.2切削用硬质合金的分类及牌号
2-6 切削工具用硬质合金分类
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上海大学
4-1 工 件 成 本 比 例 图
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上海大学 3）质量与服务落后等原因造成国产硬质合金 刀具市场占有率低
中国已经成为世界上最大的机床消费国，从刀具 产值来看，硬质合金刀具的产量近年持续增长，而高 速钢刀具开始呈现下降趋势。硬质合金的进出口量均 显着增长，主要的出口对象为亚洲，其次为欧洲，然 后为北美及其他地区。 分析案例：国产硬质合金可转位刀具的市场占有率低 于进口刀具，主要原因有： （1）产品质量意识不强。
2）涂层硬质合金
硬 质 合 金 涂 层 刀 具
特点：它将韧性材 料和耐磨性材料通过 涂层有机的结合在一 起，可以使寿命提高 2~5倍
2-10
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上海大学
3）高速钢基硬质合金
2-11 高速钢基硬质合金铣刀
特点：以TiC或WC为 硬质相，以高速钢为 联接相，用粉末冶金 方法制成，性能介于 高速钢与硬质合金之 间。 可用于制造钻头、 铣刀等复杂刀具。 但其导热性差， 容易过热，切削时要 充分冷却，不适于高 速切削
上海大学
刀具材料—硬质合金
机电工程与自动化学院
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1.刀具材料
1.1刀具材料的定义
在金属切削加工过程中刀具切削部分直接负
担切削工作，所以刀具材料通常是指刀具切 削部分的材料
1.2刀具材料的影响作用
生产率高低，刀具消耗，加工成本，加工精
度，表面质量等等
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上海大学
1.3刀具材料应具备的性能
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3）超细晶硬质合金( 晶粒度≤0.5 μm) 性能优异，制备
技术相对成熟，是高性能的硬质合金刀具材料。 （厦门金鹭特种合金有限公司和国家钨材料工程技术中 心） 4）硬质合金涂层刀具： （ CVD和PVD技术）
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4.硬质合金刀具市场情况
1）我国机床刀具目前的年销售额大约为145亿元，其中 硬质合金刀具所占的比重不足25%，但国内制造业所 需的硬质合金刀具已经占据刀具的50%以上。 2）一个工件成本构成：
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·
2.4新型硬质合金
1）细晶粒、超细晶粒硬质合金
2-8 超 细 晶 粒 整 体 硬 质 合 金 涂 层 精 密 铣 刀
特点：使用细晶 粒，加抑制剂， 采用新进的烧结 工艺，多用于YG 类合金，可以较 大提高硬度、耐 磨性、抗弯强度 和韧性。 可用于加工高硬 度难加工材料。
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①钨钴类硬质合金（YG）（WC+CO ）
②钨钛钴类硬质合金（YT）（ WC-TiC-CO） ③钨钽（铌）钴类硬质合金（YA）（ WC-TaC(NbC)-CO ） ④钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW）（是WC，故统称为 WC 基硬质合金。
⑤碳化钛基类硬质合金（YN）
1）高的硬度和良好的耐磨性
2）足够的强度和韧性
3）高的耐热性
4）良好的热物理性和耐热冲击性能
5）良好的工艺性
6）经济性
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2000 1000 聚晶金刚石 （PCD） 陶瓷 TiAlN涂层 硬质合金 涂层硬质合金 WC-TiC系硬质合金 WC系硬质合金 高速钢 TiC-TiN金属陶瓷 聚晶立方 氮化硼 （PCBN） DLC涂层 硬质合金
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2.1硬质合金的性能特点
硬质合金是由高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、 TiC等）微粉和金属黏结剂（Co、Ni、Mo等）经高压成形 ，并在1500℃左右的高温下烧结而成的粉末冶金制品。 硬质合金的硬度高达 89～94HRA，耐磨性很好，能切 削淬火钢等硬度高的材料。 硬质合金的耐热性为 800～1000 ℃，切削速度可达 100 m/min 以上，但其抗弯强度低、韧性差、怕冲击和振动， 制造工艺性差。
2-7 硬 质 合 金 的 牌 号
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2.3常用硬质合金分类
ISO将切削用硬质合金分为三类： K类：主要成分为WC-CO，对应我国YG类
P类：主要成分WC-TiC-CO，对应我国YT类
M类：主要成分WC-TaC(NbC)-CO，对应我国的YW类
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我国对切削用硬质合金的分类：
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（2）售前售后服务不完善。 （3）小作坊生产方式仍占很大比重。 （4）高速加工被普遍认为是提高产量、降低制造成本 的加工技术。 就现在的发展形势看，刀具材料进入硬质合金为 代表的发展时代。与高速钢相比，硬质合金具有更好 的性能和更高的切削效率，它和超硬材料一起，是实 现现代切削技术高效加工的重要保证。企业想要快速 发展，就应该进行行业结构调整，加快生产基地的进 程建设。
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谢谢
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