金刚石刀具知识点分析

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。在600℃时的硬度能达到54HRC，其切削性能较好，应用广泛。

3. 粉末冶金高速钢（HSS-PM）

粉末冶金高速钢是把炼好的高速钢液，在保护性气罐中，在高压氩气或纯氮气等惰性气体中雾化成细小粉末，并在高速冷却下获得细小而均匀的结晶组织，然后将粉末在高温高压下压制成致密的钢坯，最后用一般锻造或轧制方法成形。

其碳化物颗粒小、分布均匀，有良好的各向同性的力学性能，热处理变形小，耐磨性和可磨性好。用于制造各种复杂形状的高性能刀具、精密刀具；

该种钢的冶炼成本高，国内应用较少。

三，硬质合金

硬质合金是以碳化钨(WC)，碳化钛(TiC)粉末为主要成分，并以钴、钼、镍(Ni)为粘结剂在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。

1923年，德国的施勒特尔往碳化钨粉末中加入10％～20％的钴做粘结剂，发明了碳化钨和钴的新合金，硬度仅次于金刚石。这是世界上人工制成的第一种硬质合金。

1.硬质合金的主要性能

（1）硬度高；常温硬度达89～94HRA 一般情况下，硬度越高者可允许的切削速度越高，而韧性越高者可承受的切削力越大。

（2）耐热性好；

（3）抗弯强度和冲击韧性比高速钢低；

（4）可加工性差。

耐热温度：800℃～1000℃。

2.普通硬质合金

K类硬质合金(钨钴类，标准YG类)

这类硬质合金的成分为90％～97％的碳化钨加上3％～10％的钴。

YG3X----碳化钨（WC）97％、钴（Co）3%

YG8C----碳化钨（WC）92％、钴（Co）8%

主要用于加工铸铁、非铁材料和非金属材料。

P类硬质合金(钨钛钴类，标准YT类

这类硬质合金的成分为5％～40％的碳化钛，其余均为碳化钨和钴。

YT5----碳化钛（TiC）5％、碳化钨（WC）85％、钴（Co）10%

YT30----碳化钛（TiC）30％、碳化钨（WC）66％、钴（Co）4%

主要用于加工以钢为代表的塑性材料，不宜加工不锈钢和钛合金

M类硬质合金(钨钛钽（铌）类，标准YW类)

硬质合金的成分：5％～10％碳化钛（TiC）加上碳化钽TaC (NbC)，其余均为碳化钨（WC）和钴（Co）。

国内常用的牌号为YW1、YW2等。

既可以加工铸铁、非铁材料，也可以加工钢材，称为通用硬质合金。

碳化钽(TaC)或碳化铌(NbC)的作用：

提高合金的高温硬度与高温强度；

与钢的粘结温度较高，减缓了合金成分向钢中扩散，延长刀具寿命；

在合金中的质量分数达到12％～15％时，可提高抵抗周期性温度变化的能力，防止产生裂纹；

改善合金的焊接、刃磨工艺性，提高合金的使用性能。

四、涂层刀具

在韧性较好的硬质合金基体上，或在高速钢刀具基体上，涂一薄层或多层硬度和耐磨性很高的难熔金属化合物（TiC、TiN、TiCN、Al2O3）而制成的刀具。

1969年瑞典研制成功了碳化钛涂层刀具，其基体是钨钛钴硬质合金或钨钴硬质合金，表面碳化钛涂层的厚度仅有几微米，与同牌号的合金刀具相比，其使用寿命延长了3倍，切削速度提高了25％～50％。

涂层高速钢刀具

采用PVD方法在高速钢刀具基体上涂复TiN、碳氮化钛TiCN、氮铝化钛(TiAlN)等硬膜，可制成涂层高速钢刀具。沉积温度为500℃左右。

涂层硬质合金刀具

通过化学气相沉积法(CVD) 、等离子体化学气相沉积法(PCVD)，在硬质合金刀片上涂复耐磨的碳化钛（TiC）或TiN、Al2O3等薄层，形成表面涂层硬质合金，沉积温度为1000℃左右。