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常用刀具材料
日期：2010年06月07 来源：沈阳机床集团 关键字：普通机床
常用刀具材料
在金属切削领域中，金属切削机床的发展和刀具材料的开发是相辅相成的关系。刀具材料的发展在一定程度上推动着金属切削加工技术的进步。刀具材料从碳素工具钢到今天的硬质合金和超硬材料(陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剐石等)，都是随着普通机床主轴转速的提高、功率的增大、主轴精度的提高、机床刚性的增加而逐步发展的。同时．由于新的工程材料不断出现，也对切削刀具材料的发展起到了促进作用。
目前，金属切削工艺中应用的刀具材料主要是高速钢刀具、硬质台金刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和聚晶金刚石刀具。在数控机床上普遍应用的是高速钢刀具、硬质合金刀具和涂层硬质合金刀具。
(1)高速钢。高速钢是一种古有w(钨)、Mo(钼)、cr(铬)、v(钒)等合金元素较多的合金工具钢，是综合性能比较好的一种刀具材料，热处理后硬度HRC可达62—66，抗弯强度约3 3GPa，耐热性为600℃左右，可以承受较大的切削力和冲击力。并且．高速钢还具有热处理变形小、能锻造、易磨出较锋利的刃口等优点，特别适合于制造各种小型及形状复杂的刀具，如成形车刀、各种钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和螺纹刀具等。高速钢已从单纯的w系列发展到wMo系、WMoAI系、wMoGt)系，其中。wMoAl系是我国独创的品种。同时，由于高速钢刀具热处理技术的进步以及成形金切工艺的发展．高速钢刀具的红硬性、耐磨性和表面涂层质量都得到了很大提高和改善。因此，高速钢仍是数控机床选用的刀具材料之一。
高速钢品种繁多，按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢；按化学成分可分为钨系、钨钼系和钼系高速钢；按制造工艺不同，又可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢等。
①普通机床高速钢。这类高速钢应用最为广泛，约占高速钢总量的70％。碳的质量分数为o 7％～0 9％，按钨、钼质量分数不同，分为钨系、钨钼系等。
a w18(．14V高速钢(简称w18，又称18—4一1)属于钨系高速钢，具有较好的综合性能，刃磨工艺性好，热处理控制比较容易。缺点是碳化物分布不均匀，热塑性较差，不宜制作大截面的刀具。因钨价高，国内使用逐渐减少，国外也已很少采用。
b W6M05cr4V2高速钢(简称M2，又称6—5—4—2)属于钨钼系高速钢，这是国内外普遍应用的钢种。由于用1％的钼可以代替2％的钨，钼的加入还可以使钢中的合金元素减少，从而降低了碳化物的数量及其分布的不均匀性，有利于提高热塑性、抗弯强度与韧度。W6M05cr4V2的高温塑性及韧性胜过W18Cr4V，可用于制造热轧刀具，如扭槽麻花钻等。其主要缺点是淬火温度范围窄，脱碳和过热敏感性大。
c W9M03c14V高速钢是根据我国资源研制的钢种，属于含钨量较多、含钼量较少的钨钼系高速钢。W9M08c14V的抗弯强度和韧性均高于W6M05 cr4V2，具有较好的硬度和热塑性。W9M03cr4V含钒量少，磨削加工性能也比W6M05cr4V2好，可用于制造各种刀具(锯条、钻头、拉刀、铣刀、齿轮刀具等)。加工各种钢材时，刀具寿命比w18Cr4V和W6MoSc：r4V2都有一定的提高。
②高性能高速钢是在普通高速钢的基础上，用调整其基本化学成分和添加一些其他合
金元素(如V、co、A1、si、Nb等)的办法，着重提高其耐热性和耐磨性而衍生出来的
钢种，主要用来加工不锈钢、耐热钢、高温合金钢和超高强度钢等难加工材料。常见的钢号有低钴型高速钢w12M03cr4V3coSSi、含铝超硬高速钢W6M05c]r4V2Al、
WIOM04c14V3AI等。其硬度HR(：达67～69，可制造用于出口的钻头、铰刀、铣刀等。
③粉末冶金高速钢避免了因熔炼高速钢产生的碳化物偏析，其强度和韧性都比熔炼钢有很大提高，可用于制作加工超高强度钢、不锈钢、钛合金等难加工材料的刀具，也用于制造大型拉刀和齿轮刀具等，特别是制造切削时受冲击载荷的刀具效果更好。
(2)硬质合金。硬质合金是用高硬度、难熔的金属化合物(wc、Tic、Tac、Nh等)微米数量级的粉末与co、Mo、Ni等金属黏接剂烧结而成的粉末冶金制品。常用的黏接剂是co，碳化钛基硬质合金的黏接剂则是Mo、Ni。硬质合金高温碳化物的含量超过高速钢，具有硬度高(大于HRA89)、熔点高、化学稳定性好和热稳定性好等特点，切削效率是高速钢刀具的5～lo倍。但硬质合金韧性差、脆性大，承受冲击和振动的能力低。硬质合金现在仍是主要的刀具材料。
①钨钴类硬质合金代号为YG，常用的牌号有YG3、YG3x、YC6、YG6X、1l'G8、YC,8(：等。数字代表co的百分含量，x代表细颗粒，c代表粗颗粒。此类硬质合金强度好，硬度和耐磨性较差，主要用于加工铸铁及有色金属。co含量越高，韧性越好，适合粗加工，而含co量少者用于精加工。
②钨钛钴类硬质台金代号为YT，常用的牌号有Ⅵ5、YTl4、YTl5、1T30等。数字代表Tic(碳化钛)的含量。此类硬质合金硬度、耐磨性、耐热性都明显提高，但其韧性、抗冲击振动性能差，主要用于加工钢料。若含TiC量多，含co量少，耐磨性好，适合精加工。若含T•c量少，含co量多，承受冲击性能好，适合粗加工。
③通用硬质合金代号为YW，是在上述两类硬质合金的基础上，添加某些碳化物使其性能提高。如在钨钴类硬质合金(YG)中添加1托(碳化钽)或Nb(：(碳化铌)，可细化晶粒，提高其硬度和耐磨性，而韧性不变，还可以提高合金的高温硬度、高温强度和抗氧化能力．如YG6A、Y(；SN、YG8P3等。在钨钛钴类硬质合金(YT)中添加某些合金，可提高抗弯强度、冲击韧性、耐热性、耐磨性、高温强度和抗氧化能力等．既可用于加工钢料，又可用于加工铸铁和有色金属，被称为通用合金。
④碳化钛基硬质台金代号为YN，叉称金属陶瓷，主要特点是硬度HRA高达90一95，有较好的耐磨性，抗月牙洼磨损的能力强，有较好的耐热性与抗氧化能力，适合高速精加工合金钢、淬火钢等，缺点是抗塑变性能差，抗崩刃性能差。
(3)陶瓷。近几年来，陶瓷刀具无论在品种和使用领域方面都有较大的发展。一方面由于高硬度难加工材料的不断增多，迫切需要解决刀具寿命问题；另一方面也是由于钨资源的日渐缺乏，钨矿的品位越来越低，而硬质合金刀具材料中要大量使用钨，这在一定程度上也促进了陶瓷刀具的发展。
陶瓷刀具是以Al：O。(氧化铝)或以si，N。(氮化硅)为基体再添加少量的金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料，其硬度HRA可达91～95，耐磨性比硬质合金高十几倍．适用于加工冷硬铸铁和淬火钢。陶瓷刀具具有良好的抗黏性能，它与多种金属的亲和力小，化学稳定性好，即使在熔化时与钢也不起化合作用。
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