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* * 1.2.2、常用刀具材料 金属切削过程除了要求刀具具有适当的几何参数外，还要求刀具材料对工件要有良好的切削性能。 刀具切削性能的优劣，不仅取决于刀具切削部分的几何参数，还取决于刀具切削部分所选配的刀具材料。 金属切削过程中的加工质量、加工效率、加 工成本，在很大程度上取决于刀具材料的合理选 择。因此，材料、结构和几何形状是构成刀具切 削性能评估的三要素。 1. 刀具材料应具备的性能 （1）高的硬度和耐磨性 （2）足够的强度和韧性 （3）高的耐热性与化学稳定性 （4）良好的工艺性 （5）良好的经济性 2. 常用刀具材料 工具钢 包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。 硬质合金 有钨钴类硬质合金、钨钛钴类硬质合金和钨钛钽（铌）类硬质合金。 陶瓷 超硬刀具材料 推广使用新型刀具材料如涂层刀具、立方氮化硼等。 1．高速钢 它是一种加入较多钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金钢。 热处理后硬度可达62～66HRC, 抗弯强度约3.3GPa，有较高的热稳定性 、耐磨性 。切削温度在500～650°C时仍能进行切削。 由于热处理变形小、能锻易磨，所以特别适合于制造结构和刃型复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、切齿刀、螺纹刀具和拉刀等。 按用途可分为：通用高速钢和高性能高速钢。 按制造工艺可分为: 熔炼高速钢、粉末冶金高速钢和表面涂层高速钢。 按基本化学成份可分为: 钨系和钼系。 （1）高速钢的分类 （2）常用高速钢的牌号与性能 通用型高速钢 W18Cr4V(18-4-1)由于钨价高，热塑性差，碳化物分布不均匀等原因，目前国内外已很少采用。W6Mo5Cr4V2是国内外广泛使用的牌号。 高性能高速钢 高性能高速钢是指在通用型高速钢中增加碳、钒、钴或铝等合金元素，使其常温硬度可达67～70HRC，耐磨性与热稳定性进一步提高。可以用于加工不锈钢、高温合金、耐热钢和高强度钢等难加工材料。 粉末冶金高速钢 粉末冶金高速钢是用高压氩气或纯氮气雾化熔融的高速钢钢水而得到细小的高速钢粉末，然后再热压锻轧制成。适用于制造精密刀具、大尺寸(滚刀、插齿刀)刀具、复杂成形刀具、拉刀等。 硬质合金以其优良的性能被广泛用作刀具材料。大多数车刀、端铣刀等均由硬质合金制造； 硬质合金是由高硬度和高熔点的金属碳化物(碳化钨WC、碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等)和金属粘结剂(Co、Mo、Ni等)用粉末冶金工艺制成。 硬质合金刀具常温硬度为89～93HRA，化学稳定性好，热稳定性好，耐磨性好，耐热性达800～1000°C。 硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高5～10倍 。 2．硬质合金 钨钴类（WC+Co）； 钨钛钴类（WC+TiC+Co）； 添加稀有金属碳化物类（WC+TiC+TaC+（NbC）+Co）； 碳化钛基类（TiC+WC+Ni+Mo）。 （1）硬质合金的分类 （2）常用硬质合金的牌号及其性能 钨钴类硬质合金 代号为YG。合金中含钴量愈高，韧性 愈好，适合于粗加工，反之用于精加工。YG(K)类硬质合金，适合于加工脆性金属材料。 钨钛钴类硬质合金 代号为YT。它以WC为基体, 添加TiC，用Co作粘结剂烧结而成。合金中TiC含量提高，Co含量就低，其硬度、耐磨性和耐热性进一步提高，但抗弯强度、导热性、特别是冲击韧性明显下降，适合于精加工。 钨钛钽（铌）类硬质合金 代号为YW。它在YT(P)类硬质合金中加入TaC或NbC，它既适用于加工脆性材料，又适用于加工塑性材料。 3．涂层刀具材料 在韧性较好的刀具基体上，涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韧性。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al203及其复合材料等, 涂层厚度随刀具材料不同而异。 （1）TiC涂层 硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削时能产生氧化钛膜，减小摩擦及刀具磨损。 （2）TiN涂层 在高温时能产生氧化膜，与铁基材料摩擦系数较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削温度。 （3）TiC—TiN复合涂层 第一层涂TiC，与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂TiN,减少表面层与工件间的摩擦。 （4）TiC-Al203复合涂层 第一层涂TiC, 与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂Al203可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗氧化性能。 目前单涂层刀片已很少应用，大多采用TiC-TiN复合涂层或TiC-Al2O3-TiN三复合涂层。 4．其它刀具材料 以氧化铝或以氮化硅为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。 其优点是硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲合力小。 其缺点是脆性大、抗弯强度低，冲击