工(gong)业(ye)刀(dao)具(ju)材料(liao)及(ji)其选(xuan)用：刀(dao)具(ju)材料(liao)主要指刀(dao)具(ju)切(qie)削(xue)部分(fen)的材料(liao)。刀(dao)具(ju)切(qie)削(xue)性(xing)能(neng)的优劣，直接影响着生产效率、加工(gong)质量和生产成(cheng)本。而刀(dao)具(ju)的切(qie)削(xue)性(xing)能(neng)，首(shou)先取决(jue)于切(qie)削(xue)部分(fen)的材料(liao);其次是几何形(xing)状及(ji)刀(dao)具(ju)结(jie)构的选(xuan)择和设计是否合(he)理。

一、对刀具材(cai)料的(de)基本要(yao)求

在(zai)切削过程中(zhong)，刀(dao)具(ju)切削部(bu)分(fen)不仅要(yao)承(cheng)受(shou)很大的切削力，而(er)且要(yao)承(cheng)受(shou)切屑(xie)变(bian)形和(he)摩擦产生的高(gao)温，要(yao)保持刀(dao)具(ju)的切削能(neng)力，刀(dao)具(ju)应具(ju)备如下的切削性能(neng)。

1.高(gao)的硬度和耐(nai)磨(mo)性

刀(dao)具(ju)材料的硬度(du)必须高于工件材料的硬度(du)。常(chang)温(wen)下一般(ban)应在(zai)HRC60以上。一般(ban)说(shuo)来，刀(dao)具(ju)材料的硬度(du)越高，耐磨性也越好。

2.足够(gou)的强度和韧性(xing)

刀(dao)(dao)具切(qie)削部分要承(cheng)受很大的(de)切(qie)削力和(he)冲击力。因此，刀(dao)(dao)具材(cai)料必须要有足够的(de)强度(du)和(he)韧(ren)性。

3.良好(hao)的(de)耐热性和导(dao)热性

刀(dao)具(ju)材(cai)料的(de)耐热(re)性是指在高温(wen)(wen)下(xia)仍能(neng)保持其硬度(du)和强度(du)，耐热(re)性越(yue)(yue)好(hao)，刀(dao)具(ju)材(cai)料在高温(wen)(wen)时(shi)抗塑(su)性变形的(de)能(neng)力、抗磨损的(de)能(neng)力也越(yue)(yue)强。刀(dao)具(ju)材(cai)料的(de)导(dao)热(re)性越(yue)(yue)好(hao)，切削时(shi)产生的(de)热(re)量越(yue)(yue)容易(yi)传导(dao)出去，从(cong)而(er)降低切削部分(fen)的(de)温(wen)(wen)度(du)，减轻刀(dao)具(ju)磨损。

4.良好的工艺性

为便于制(zhi)造(zao)，要(yao)求刀具材(cai)料具有良好的可(ke)加工(gong)(gong)性(xing)。包括热(re)加工(gong)(gong)性(xing)能(neng)(热(re)塑性(xing)、可(ke)焊性(xing)、淬透性(xing))和机(ji)械加工(gong)(gong)性(xing)能(neng)。

5.良好的经济性

二、常用刀具材料

刀具材料的种类(lei)很多，常用的有工(gong)具钢(gang)包括：碳素工(gong)具钢(gang)、合金工(gong)具钢(gang)和高速钢(gang)、硬质合金、陶(tao)瓷、金刚(gang)石和立方氮化(hua)硼等。

碳(tan)素工(gong)具钢和合(he)金工(gong)具钢，因耐热性(xing)很差，只宜作手工(gong)刀具。

陶(tao)瓷(ci)、金刚(gang)石(shi)和立方氮化硼，由于质脆、工艺性(xing)差(cha)及价格昂贵(gui)等原因(yin)，仅(jin)在较小的范围内使用(yong)。

目前(qian)最(zui)常用的刀具材料是高速钢(gang)和硬(ying)质合金(jin)。

1.高速钢

是在(zai)合(he)金工具钢中加入较多的(de)钨(wu)、钼、铬、钒(fan)等(deng)合(he)金元素的(de)高合(he)金工具钢。它具有(you)较高的(de)强度、韧性和耐热性，是目前应用最广泛的(de)刀具材料。因刃磨时易(yi)获得锋(feng)(feng)利的(de)刃口，又称“锋(feng)(feng)钢”。

高速(su)钢按用途不同，可分为普通高速(su)钢和高性能高速(su)钢。

1)普(pu)通高(gao)速(su)(su)钢 普(pu)通高(gao)速(su)(su)钢具有一(yi)定的(de)硬(ying)度(du)(du)(62～67 HRC)和耐(nai)磨性(xing)、较高(gao)的(de)强度(du)(du)和韧(ren)性(xing)，切削钢料时(shi)切削速(su)(su)度(du)(du)一(yi)般不(bu)高(gao)于50~60m/min，不(bu)适(shi)合高(gao)速(su)(su)切削和硬(ying)材料的(de)切削。常(chang)用牌号有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。

2)高性(xing)(xing)能高速钢(gang)(gang) 在普通(tong)高速钢(gang)(gang)中(zhong)增加(jia)碳、钒的含(han)量或加(jia)入(ru)一些(xie)其它合金元素而得到耐热性(xing)(xing)、耐磨性(xing)(xing)更高的新钢(gang)(gang)种。但这类钢(gang)(gang)的综合性(xing)(xing)能不如普通(tong)高速钢(gang)(gang)。常用(yong)牌号有9W18Cr4V 、9W6Mo5Cr4V2、 W6Mo5Cr4V3等。

2.硬质合金

硬(ying)质合金(jin)是由硬(ying)度和熔点(dian)都很高(gao)的(de)碳化(hua)物，用(yong)Co、Mo、Ni作粘结剂烧结而成的(de)粉末冶金(jin)制品。其(qi)常(chang)温(wen)硬(ying)度可达78～82 HRC，能耐850～1000℃的(de)高(gao)温(wen)，切削速(su)度可比高(gao)速(su)钢高(gao)4～10倍。但其(qi)冲击韧性与(yu)抗弯(wan)强度远比高(gao)速(su)钢差，因此(ci)很少做成整体(ti)式刀具。实际使用(yong)中，常(chang)将硬(ying)质合金(jin)刀片焊接或(huo)用(yong)机(ji)械夹(jia)固的(de)方式固定在刀体(ti)上。

我国目前生产的硬质合金主(zhu)要分为三类：

1)K类(YG)

即钨钴类(lei)，由(you)碳化钨和(he)钴组(zu)成。这类(lei)硬质合金(jin)韧性(xing)较好，但硬度(du)和(he)耐磨性(xing)较差，适用于加(jia)工(gong)铸铁、青铜等脆性(xing)材料。常(chang)用的牌号有：YG8、YG6、YG3，它们制造的刀具(ju)依次适用于粗加(jia)工(gong)、半精加(jia)工(gong)和(he)精加(jia)工(gong)。数字表示Co含(han)量的百分数，YG6即含(han)Co为6%，含(han)Co越多，则韧性(xing)越好。

2)P类(YT)

即(ji)钨钴(gu)(gu)钛类(lei)，由碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)钨、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)钛和(he)钴(gu)(gu)组成。这(zhei)类(lei)硬(ying)质合金耐(nai)(nai)热性和(he)耐(nai)(nai)磨性较(jiao)好，但抗冲击韧(ren)性较(jiao)差，适(shi)(shi)用于加(jia)工钢(gang)料等韧(ren)性材料。常用的牌号(hao)有：YT5、YT15、 YT30等，其(qi)中的数字表示碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)钛含量(liang)的百分数，碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)钛的含量(liang)越(yue)高，则耐(nai)(nai)磨性较(jiao)好、韧(ren)性越(yue)低。这(zhei)三种牌号(hao)的硬(ying)质合金制造(zao)的刀具分别(bie)适(shi)(shi)用于粗(cu)加(jia)工、半精(jing)加(jia)工和(he)精(jing)加(jia)工。

3)M类(YW)

即钨(wu)钴钛钽铌类。由在(zai)钨(wu)钴钛类硬质合(he)金(jin)中加入少量的(de)稀有金(jin)属碳(tan)化物(TaC或NbC)组成。它(ta)具(ju)有前(qian)两类硬质合(he)金(jin)的(de)优点，用(yong)其(qi)制造的(de)刀(dao)具(ju)既能(neng)(neng)加工(gong)脆(cui)性材(cai)料，又能(neng)(neng)加工(gong)韧性材(cai)料。同时还能(neng)(neng)加工(gong)高温(wen)合(he)金(jin)、耐热(re)合(he)金(jin)及合(he)金(jin)铸铁等难加工(gong)材(cai)料。常用(yong)牌(pai)号有YW1、YW2。

三、其他刀具材料简介(jie)

1.涂层硬质合金

这种(zhong)(zhong)材料是在韧性、强度较好的(de)(de)(de)硬质合(he)金基体(ti)上或高速钢基体(ti)上，采用(yong)化(hua)学(xue)气(qi)(qi)相(xiang)沉积(ji)(ji)(CVD)法或物(wu)理气(qi)(qi)相(xiang)沉积(ji)(ji)(PVD)法涂覆一层(ceng)极(ji)薄硬质和耐(nai)磨性极(ji)高的(de)(de)(de)难熔金属(shu)化(hua)合(he)物(wu)而(er)得到的(de)(de)(de)刀具(ju)(ju)材料。通过这种(zhong)(zhong)方法，使刀具(ju)(ju)既具(ju)(ju)有基体(ti)材料的(de)(de)(de)强度和韧性，又具(ju)(ju)有很高的(de)(de)(de)耐(nai)磨性。常用(yong)的(de)(de)(de)涂层(ceng)材料有TiC、TiN、Al2O3等。TiC的(de)(de)(de)韧性和耐(nai)磨性好;TiN的(de)(de)(de)抗(kang)氧化(hua)、抗(kang)粘结性好;Al2O3的(de)(de)(de)耐(nai)热性好。使用(yong)时可根据不同的(de)(de)(de)需要选择涂层(ceng)材料。

2.陶瓷

其主要成(cheng)分是Al2O3，刀片硬度(du)可达(da)78 HRC以上(shang)，能耐1200～1450℃的(de)高温，故能承受较高的(de)切削速度(du)。但抗弯强度(du)低，冲击韧性差，易(yi)崩刃。主要用(yong)于钢、铸铁、高硬度(du)材料及高精度(du)零(ling)件的(de)精加工。

3.金刚石

金(jin)(jin)刚石(shi)分人造(zao)和天然两种，做切削刀具的(de)材(cai)料，大(da)多数(shu)是人造(zao)金(jin)(jin)刚石(shi)，其(qi)硬度极高，可达10000 HV(硬质(zhi)合(he)金(jin)(jin)仅(jin)为1300～1800 HV)。其(qi)耐磨性是硬质(zhi)合(he)金(jin)(jin)的(de)80~120倍。但(dan)刃性差，对铁(tie)族材(cai)料亲和力大(da)。因(yin)此一般不宜加工黑色金(jin)(jin)属，主要用(yong)于(yu)硬质(zhi)合(he)金(jin)(jin)、玻(bo)璃纤维塑料、硬橡胶、石(shi)墨(mo)、陶瓷(ci)、有色金(jin)(jin)属等材(cai)料的(de)高速精加工。

4.氮化硼(peng)(CNB)

这是人工(gong)合(he)成的超硬(ying)刀具(ju)材料(liao)，其硬(ying)度可达7300～9000HV，仅次于(yu)(yu)金刚石的硬(ying)度。但热稳(wen)定性(xing)(xing)好，可耐1300~1500℃高(gao)温，与铁(tie)族材料(liao)亲和力小。但强度低(di)，焊接性(xing)(xing)差。目(mu)前主要用于(yu)(yu)加(jia)工(gong)淬(cui)火钢、冷硬(ying)铸铁(tie)、高(gao)温合(he)金和一些难加(jia)工(gong)材料(liao)。

刀(dao)具材(cai)料的选(xuan)(xuan)用(yong)应对(dui)使用(yong)性能(neng)、工(gong)艺(yi)性能(neng)、价格等因素进行综合(he)考(kao)虑，做到合(he)理选(xuan)(xuan)用(yong)。例如，车(che)削(xue)(xue)加工(gong)45钢(gang),自由锻齿轮毛坯(pi)时(shi)，由于工(gong)件(jian)表面不(bu)规则且(qie)有氧化皮，切削(xue)(xue)时(shi)冲击(ji)(ji)力大，选(xuan)(xuan)用(yong)韧性好的K类(lei)(钨(wu)钴类(lei))就比P类(lei)(钨(wu)钴钛类(lei))有利。又如车(che)削(xue)(xue)较(jiao)短钢(gang)料螺(luo)纹时(shi)，按理要(yao)用(yong)YT，但由于车(che)刀(dao)在工(gong)件(jian)切入处要(yao)受冲击(ji)(ji)，容(rong)易蹦刃，所(suo)以一般(ban)采用(yong)YG比较(jiao)有利。虽(sui)然它的热硬性不(bu)如YT，但工(gong)件(jian)短，散热容(rong)易，热硬性就不(bu)是主要(yao)矛(mao)盾了。