常用刀具材料及其特性

常用刀具材料的种类及其特性

一．碳素工具钢

优点：碳素工具钢生产成本较低，原材料来源方便；易于冷、热加工，在热处理后可获得相当高的硬度；在工作受热不高的情况下，耐磨性也较好。

缺点：淬透性差，需要用水、盐水或碱水淬火，畸变和开裂倾向性大，耐磨性和热强度都很低。

常用牌号：T7、T8、T8Mn、T10、T11、T12。

应用：碳含量较低的T7钢具有良好的韧性，但耐磨性不高，适于制作切削软材料的刃具和承受冲击负荷的工具，如木工工具、镰刀、凿子、锤子等。T8钢具有较好的韧性和较高的硬度，适于制作冲头、剪刀，也可制作木工工具。锰含量较高的T8Mn钢淬透性较好，适于制作断口较大的木工工具、煤矿用凿、石工凿和要求变形小的手锯条、横纹锉刀。T10钢耐磨性较好，应用范围较广，适于制作切削条件较差、耐磨性要求较高的金属切削工具，以及冷冲模具和测量工具，如车刀、刨刀、铣刀、搓丝板、拉丝模、刻纹凿子、卡尺和塞规等。T12钢硬度高、耐磨性好，但是韧性低，可以用于制作不受冲击的，要求硬度高、耐磨性好的切削工具和测量工具，如刮刀、钻头、铰刀、扩孔钻、丝锥、板牙和千分尺等。T13钢是碳素工具钢中碳含量最高的钢种，其硬度极高，但韧性低，不能承受冲击载荷，只适于制作切削高硬度材料的刃具和加工坚硬岩石的工具，如锉刀、刻刀、拉丝模具、雕刻工具等。

二．高速钢

优点：避免了熔炼法生产所造成的碳化物偏析而引起机械性能降低和热处理变形。高速钢强度、韧性均好，刃磨后切削刃锋利，质量稳定强度较好，可磨性好，可用普通钢玉砂轮磨削。

缺点：价格高，耐热性中等，热塑性差。

主要种类：高速钢是一种复杂的钢种,含碳量一般在～%之间。含合金元素量较多，总量可达10～25%。按所含合金元素不同可分为：①钨系高速钢（含钨 9～18%）；

②钨钼系高速钢（含钨5～12%,含钼2～6%）；③高钼系高速钢（含钨0～2%,含钼5～10%）；④钒高速钢，按含钒量的不同又分一般含钒量（含钒 1～2%)和高含钒量(含钒～5%)的高速钢；⑤钴高速钢（含钴 5～10%）。按用途不同高速钢又可分为通用型和特殊用途两种。①通用型高速钢：主要用于制造切削硬度HB ≤300的金属材料的切削刀具 (如钻头、丝锥、锯条)和精密刀具（如滚刀、插齿刀、拉刀），常用的钢号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。②特殊用途高速钢:包括钴高速钢和超硬型高速钢（硬度HRC68～70）,主要用于制造切削难加工金属（如高温合金、钛合金和高强钢等）的刀具，常用的钢号有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。

主要用途：通用性强，广泛用于制造钻头、铰刀、丝锥、铣刀、齿轮刀具及拉刀等。

常用牌号：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8

三．硬质合金

优点：硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，被誉为“工业牙齿”，用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，伴随下游产业的发展，硬质合金市场需求不断加大。并且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展，将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。

缺点：抗弯强度低，冲击韧性差，脆性大，承受冲击和抗振能力低。

按加工方式划分类：车刀、钻头、镗刀、铰刀、拉刀、铣刀、螺纹刀具、切齿刀具、数控刀具。

硬质合金常用牌号：1、 YG3x/ K01/ 1420；适于铸铁、有色金属及合金、淬火钢合金钢小切削断面高速精加工。 2、 YG6/ K20 /1900；适于铸铁、有色金属及合金、非金属材料中等到切削速度下半精加工和精加工。 3、 YG6x /K15/ 1800；适于冷硬铸铁、球墨铸铁、灰铸铁、耐热合金钢的中小切削断面高速精加工、半精加工。 4、 YG6A/ K10/ 1800； /适于冷硬铸铁、球墨铸铁、灰铸铁、耐热合金的中小切削断面高速精加工。 5、 YG8/ K30/ 2200；适于铸铁、有色金属及合金、非金属材料低速粗加工。 6、 YG8N/ K30/ 2100；适于铸铁、白口铸铁、球墨铸铁以及铬镍不锈钢等合金材料的高速切削。 7、 YG15/ K40/ 2500； /适于镶制油井、煤炭开采钻头、地质勘探钻头。 8、 YG4C/ 1600；适于镶制油井、煤炭开采钻头、地质勘探钻头。 9、 YG8C/ 1800；适于镶制油井、矿山开采钻头一字、十字钻头、牙轮钻齿、潜孔钻齿。 10、 YG11C/ 2200；/适于镶制油井、矿山开采钻头一字、十字钻头、牙轮钻齿、潜孔钻齿。

应用：硬质合金还可用来制作凿岩工具、采掘工具、钻探工具、测量量具、耐磨零件、金属磨具、汽缸衬里、精密轴承、喷嘴、五金模具（如拉丝模具、螺栓模具、螺母模具、以及各种紧固件模具，硬质合金的优良性能逐步替代了以前的钢铁模具）。

四．涂层刀具

优点：对于刀具而言，这种涂层可以使刀具耐磨性提高，因此它们的使用寿命或切削性能提高。摩擦系数下降，这意味着切屑可以更好地排出。此外，还具有隔离效应，因为硬涂层可以防止在刀具和被加工材料之间发生化学反应，例如硬金属的钴浸析等。可以大大提高切削参数，从而提高生产率和生产中所用设施的利用率。

缺点：这种涂层成本确实比较高。对具有混合制造-即既有带涂层的刀具，也有不带涂层的刀具-的工厂而言，他们需要采用不同的机床设置，这一点可以看成

是一种缺点。机床操作员需要较高的灵活性。对于相对较高约达400℃的涂层温度，某些基质不适合采用这种涂敷处理。很自然，达到这种温度就发生结构变相的钢是不能用标准硬涂层方式进行处理的。它们可以通过一种特殊的低温过程进行涂层处理200℃。此外，基质必须能够导电。纯陶瓷是不合适的-尽管也存在对

这种材料进行涂层处理的可选方式。在给软材料诸如铝进行涂层处理时，必须采用特殊方法和涂层。

种类：涂层高速钢刀具、涂层硬质合金刀具、在陶瓷以及超硬材料刀片上的涂层刀具。

牌号：PV3010、TT5080、TT8020、TT9080、TT1300、TT7310。

应用：在韧性较好的刀具（刀片）基体上进行表面涂层，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高温材料的薄层（如 TiN、TiC等），使刀具（刀片）具有全面、良好的综合性能。未涂层高速钢的硬度仅为62~68HRC（760~960HV），硬质合金的硬度仅为 89~（1300~1850HV）；而涂层后的表面硬度可达2000~3000HV以上。

五．陶瓷刀具

优点：1、耐磨性好，可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料，因而可免除退火加工所消耗的电力；并因此也可提高工件的硬度，延长机器设备的使用寿命；

2、不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；

3、陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小，切削不易粘接在刀片上.不易产生积屑瘤.加上可以进行高速切削。所以在条件相同时，工件表而粗糙度比较低。

4、刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数，保证被加工工件的小锥度和高精度；

5、耐高温，红硬性好。可在1 200℃下连续切削.所以陶瓷刀具的切削速度可以比硬质合金高很多。可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍，达到节约工时、电力、机床数30-70%或更高的效果；

6、氮化硅陶瓷刀具主要原料是自然界很丰富的氮和硅，用它代替硬质合金，可节约大量W、Co、Ta和Nb等重要的金属。

缺点：比较脆，韧度低。

种类：氧化铝（Al2O3）基陶瓷纯氧化铝陶瓷、氧化铝—碳化物系复合陶瓷、Al2O3-SiC晶须增韧陶瓷、Al2O3/(W,Ti)C梯度功能陶瓷、氮化硅(Si3N4)基陶瓷。牌号：SG5、SG4、LT35、LT55 。

六．金刚石

优点：金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小。

缺点：可加工性差，磨削比小。遇热易氧化，石墨化，与铁元素亲和力大，不宜加工切削钢铁。

种类：天然金刚石、人造聚晶金刚石、人造聚晶金刚石复合片化学气相沉积涂层