刀具材料：硬质合金讲解

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
16
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
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
21
上海大学
（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。
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。
15
上海大学
23
上海大学
谢谢
24
6
上海大学
பைடு நூலகம்
2-1 各类刀具材料的物理力学性能
7
上海大学
2-2 常用硬质合金刀具材料的性能
8
上海大学
2-3 各类刀具材料的硬度与韧性
9
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
11
上海大学
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）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
3
上海大学
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
4-1 工 件 成 本 比 例 图
20
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。
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
18
上海大学
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）
19
上海大学
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：
2-7 硬 质 合 金 的 牌 号
12
上海大学
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
13
上海大学
我国对切削用硬质合金的分类：
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）
上海大学
刀具材料—硬质合金
机电工程与自动化学院
1
上海大学
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
2
上海大学
1.3刀具材料应具备的性能
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。