第二章 刀具材料及其合理选用2
2.2 常用刀具材料
2.2.1 高速钢刀具材料 高速钢是高速工具钢的简称，是在钢中加入较多的
钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。表2.2列出 了几种常用高速钢的力学性能。
高速钢特点：工艺性好，具有较高的硬度和耐磨性、 良好的耐热性、高的强度和韧性，切削速度高。与硬质合 金及陶瓷相比，一是具有较好的强度韧性；二是具有较好 的制造工艺性。主要用来制造钻头、丝锥、板牙、拉刀、 齿轮刀具和成形刀具等形状复杂的刀具。可加工碳钢、合 金钢、有色金属、铸铁等多种材料。
W9Mo3Cr4V是另一钼系类牌号的普通高速钢，简称 W9，具有较好的抗弯强度、冲击韧度、热塑性、热稳定
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性和磨削加工性比，表面粗糙度值也小，可用于制造锯 条、钻头、拉刀、铣刀和齿轮刀具等各种刀具；加工钢料 时，刀具寿命比W18和M2都有一定的提高。 （2）高性能高速钢。主要用于加工高温合金、钛合金、 不锈钢、高强度钢等难加工的材料。常见的有以下几种。 ① 高碳高速钢。典型牌是9W18Cr4V，简称9W18，适 合制作耐磨性要求高的铰刀、锪钻和丝锥等刀具，也可用 于切削奥氏体不锈钢。但不能承受大的冲击。 ② 铝高速钢。典型牌号是W6Mo5Cr4V2Al（简称501） 和W10Mo4Cr4V3Al（简称5F6），其切削性能与M42相 当，刀具寿命比W18高，而价格却相差不多。因含钒量
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多，其磨削加工性较差，且过热敏感性强，氧化脱碳倾向 较大，使用时要严格掌握热处理工艺。 ③ 钴高速钢。典型牌号是W2Mo9Cr4VCo8，简称M42， 其适合制作加工高温合金、钛合金及其他难加工材料的高 速钢刀具。 ④ 高钒高速钢。典型牌号是W6Mo5Cr4V3，简称M3，适 合制作加工硬橡胶、塑料等对刀具磨损严重的刀具材料， 以及低速薄切屑精加工刀具，如拉刀、铰刀和丝锥等。高 钒高速钢具有较长的寿命，其主要缺点是磨削加工性差。 （3）粉末冶金高速钢。是将熔融的高速钢钢水置于保护 气罐中，用高压氩气或纯氮气使其雾化成细小粉末，然后
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（1）普通高速钢常用的种类如下。 ① 钨系高速钢。典型牌号是W18Cr4V，简称W18。具有 较好的综合性能。适合制作螺纹车刀、成形车刀、拉刀和 齿轮刀具等形状复杂的刀具。但强度和韧性低，不适合制 作大截面的刀具；热塑性较差，不适合制造热成形刀具。 ② 钼系高速钢。典型牌号是W6Mo5Cr4V2，简称M2，具 有较好的力学性能，适合制作承受较大冲击力的刀具、结 构比较薄弱的刀具和截面较大的刀具、各种热轧刀具和抵 抗冲击的刀具。但热处理易脱碳、易氧化和淬火温度窄等
第二章 刀具材料及其合理选用
2.1 刀具材料应具备的性能及刀具材料的种类
2.1.1 刀具材料应具备的性能 1．高硬度 2．良好的耐磨性 3．足够的强度和韧性 4．高耐热性 5．良好的导热性 6．良好的工艺性和经济性
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2.1.2 刀具材料的种类 刀具材料从碳素工具钢到今天的硬质合金和超硬材料
的出现，都是随着机床主轴转速提高、功率增大，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。
目前金属切削加工中应用的刀具材料，碳素工具钢已 基本被淘汰，合金工具钢也很少使用，所使用的刀具材料 主要分为高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金 刚石5类。其主要物理力学性能如表2.1所示。
第二章 刀具材料及其合理选用7
2．硬质合金的种类、牌号、性能及选用 K类相当于钨钴类硬质合金，代号为YG，适用于加
工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，外包装 用红色标志。
P类相当于钨钛钴类硬质合金，代号为YT，适用于加 工长切屑的黑色金属，外包装用蓝色标志。
M类相当于钨钛钽钴类硬质合金，代号为YW，适用 于加工长、短切屑的黑色金属和有色金属，外包装用黄 色标志。常用硬质合金刀具材料的牌号及用途见下表。 （1）钨钴类硬质合金（YG）。常用牌号有YG3X、 YG6 YG6X、YG8等。牌号中的数字表示含钴量的百分比，含 钴量越多，其韧性就越大，抗弯强度就越高，但其硬度和
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耐磨性则降低。适用于切削铸铁、有色金属及其合金，以 及非金属材料和含Ti元素的不锈钢等工件材料，其中YG3 适用于精加工，YG8适用于粗加工，YG6适用于半精加工 （2）钨钛钴类硬质合金（YT）。常用牌号有YT5、YT15 YT14、YT30。牌号中的数字表示含碳化钛量的百分比， 含碳化钛量越多，其韧性和抗弯强度下降，但其硬度增大 适宜于加工塑性材料，其中YT30适用于精加工钢材，YT5 适用于粗加工塑性较大的材料，YT15适用于半精加工钢材 （3）钨钛钽钴类硬质合金（YW）。是一种既能加工钢， 又能加工铸铁和有色金属及其合金，通用性较好的刀具材 料。常用的牌号有YW1、YW2等。
第二章 刀具材料及其合理选用9
第二章 刀具材料及其合理选用10
③ Al2O3涂层刀片。刀具在高温下切削时宜涂Al2O3。 除上述的单涂层外，还可以采用TiC-TiN、TiC-Al2O3、
TiC-Al2O3-TiN等双涂层或多涂层，其性能优于单涂层。 涂层刀片广泛用于各种钢料、铸铁的精加工和半精加工， 负荷较轻的粗加工。涂层刀具的缺点是刀刃的锋利程度和 抗剥落能力不及未涂层的刀具，所以不宜小进给量加工高 硬度材料和重载切削。
第二章 刀具材料及其合理选用6
将粉末在高温和高压下压制成细密的钢坯，最后将钢坯 锻轧成刀具形状。它具有强度和韧性较高、磨加工性 好、耐磨性好、淬火变形小等优点。适合制作切削难加 工材料的刀具、各种精密刀具和形状复杂的刀具。
2.2.2 硬质合金刀具材料 1．硬质合金的组成和特点
硬质合金是用粉末冶金的方法制成的，它是由高硬 度、高熔点的金属碳化物的微粉和金属黏结剂，在高压 下压制成形，并在1 500℃的高温下烧结而成。能加工包 括淬硬钢在内的多种材料。多用于制造刀片。