高速钢具有较高的硬度（热处理硬度可达 HRC62 ～ 67）和耐热性（切削温度可达550～ 600°C），与碳素工具钢和合金工具钢相比切 削速度可提高1 ～3倍，故得名“高速钢”，提 高耐用度10 ～ 40倍。铅在钢中提高了淬透性， 使小型刀具在空气中冷却就能淬硬，且能刃磨 得锋利，故高速钢又有“风钢”或“锋钢”之 称。可加工包括有色金属、高温合金在内的范 围广泛的材料。
但目前应用最多的是高速钢和硬质合金。据统计， 我国目前高速钢用量约占刀具的60％以上，硬质 合金的用量约占30％以上，随着难加工材料应用 的增加，陶瓷刀具和超硬刀具材料的使用量日益 增长。
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1 碳素工具钢
碳素工具钢是含碳量较高的优质钢(含碳量为 0 7％～1.2％。如T10A等)，淬火后硬度较高、 价廉，但耐热性较差(表2—2)。在碳素工具 钢中加入少量的cr、w、Mn、si等元素，形 成合金工具钢(如9SiCr等)，可适当减少热处 理变形和提高耐热性(表2—2)。由于这两种 刀具材料的耐热性较低，常用来制造一些切 削速度不高的手工工具，如锉刀、锯条、铰 刀等，较少用于制造其他刀具。
按制造工艺方法不同，可分为熔炼高速钢和粉末 冶金高速钢。
1）通用型高速钢
钨系高速钢 钨钼系高速钢
<1> 钨系高速钢
其代表是W18Cr4V(简称w18)是我国最常用的 一种高速钢。由于含钒量较少，磨削性能好， 其刃口容易磨得锋利平直，综合性能好，通用 性强。常温硬度可达63～66HRC，在600℃高 温时能保持的硬度48.5HRC左右。特别是热处 理工艺性好，淬火时过热倾向小，抵抗塑性变 形能力强。可用于精加工的复杂刀具，如螺纹 车刀，成形车刀，宽刃精刨刀、拉刀、齿轮刀 具等。
2 足够的强度和韧性
刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削 力和冲击力。例如，车削45钢时，当ap=4mm，， f=0.5mm/r时，刀片要承受约4000N的切削力。因 此，刀具材料必须要有足够的强度和韧性。一般 用刀具材料的抗弯强度σbb (单位为Pa—N／m。) 表示它的强度大小。用冲击韧度αk(单位为J／ m。)表示其韧性的大小，它反映刀具材料抗脆性 断裂和崩刃的能力
（一）刀具材料应具备的基本性能
刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣 条件下工作的。因此，刀具材料应具备以下基本 性能。
1 硬度高
2 硬度是指材料抵抗其他物体压入其表面的能力。
3 刀具材料的硬度必须更高于被加工材料的硬度， 一般高于一倍至几倍，否则在高温高压下，就不能 保持刀具锋利的几何形状。目前，切削性能最差的 刀具材料～碳素工具钢，其硬度在室温条件下也应 在62HRC以上；高速钢的硬度为63～70HRC。
3 耐磨性和耐热性好
刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。
一般说，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。 刀具材料的耐磨性和耐热性有着密切的关系。 其耐热性通常用它在高温下保持较高硬度的性 能即高温硬度来衡量，或叫热硬性。高温硬度 越高，表示耐热性越好，刀具材料在高温时抗 塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。耐热 性差的刀具材料，由于高温下硬度显著下降而 会很快磨损乃至发生塑性变形，丧失其切削能 力。
W18钢的缺点是碳化物分布常不均匀， 剩余碳化物颗粒较大，如锻造不均，则 会影响薄刃刀具的寿命、制造较大截面 刀具时，强度显得不够(抗弯强度仅为2～ 2 .3GPa)，只有在制造小截面刀具时，才 获得满意的强度(3～3.4GPa)。此外， W18钢热塑性较差，不适合作热轧刀具。
<2> 钨钼系高速钢
W6M05Cr4V2(简称M2)是我国常用的典型钨 钼系高速钢种。用1%的钼可代替2％的钨，钼 的加入使钢中合金元素减少，从而减小了碳化 物数量及其分布的不均匀性，细化了晶粒。与 W18钢相比，M2钢抗弯强度提高约17％，冲 击韧度提高约40%以上，而且大截面刀具也具 有同样的强度和韧性，可用于制造截面较大的 刀具，或承受较大冲击力的刀具(如插齿刀)以 及结构较薄弱的刀具(如麻花钻、丝锥等)。
高速钢具有高的强度(抗弯强度为一般硬质 合金的2～3倍，为陶瓷的5～6倍)和韧性， 抗冲击振动的能力较强，适宜制造各类刀 具。
高速钢刀具制造工艺简单，能锻造，容 易磨出锋利的刀刃，因此在复杂刀具(钻 头、丝锥、成形刀具、拉刀、齿轮刀具 等)的制造中，高速钢占有重要的地位。
高速钢分类：
按用途不同，可分为通用型高速钢和高性能高速 钢；
4 导热性好
刀具材料的导热性用热导率[单位为w／ （m·K)]来表示。热导率大，表示导热性好， 切削时产生的热量容易传导出去，从而降 低切削部分的温度，减轻刀具磨损。此外， 导热性好的刀具材料其耐热冲击和抗热龟 裂的性能增强，这种性能对采用脆性刀具 材料进行断续切削，特别在加工导热性能 差的工件时尤为重要
5．工艺性好
为了便于制造、要求刀具材料有较好的可 加工性，如热塑性（锻压成形）、焊接工 艺性、切削加工性和热处理工艺性等。
6、经济性好
经济性是评价新型刀具材料的重要指标之 一，也是正确选用刀具材料、降低产品成 本的主要依据之一
（二） 刀具材料的分类
刀具材料可分为工具钢、高速钢、硬质合金、陶 瓷、超硬材料五大类。其主要力学物理性能见表2 -1。
2.刀具材料及其选择◎(1)
第二讲
刀具材料
要点
△ 刀具材料的牌号、名称、主要特性 △ 刀具材料的选择
一.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。
在金属切削加工中，刀具材料的切削性能直接影 响着生产效率、工件的加工精度和已加工表面质 量，刀具消耗和加工成本。正确选择刀具材料是 设计和选用刀具的重要内容之一，特别是对某些 难加工材料的切削、刀具材料的选用显得尤为重 要。
2-o)、铬(cr)、钒(V) 等合金元素较多的合金工具钢。
以重量计其碳的质量分数为0.7%～1．5％，铬 的质量分数约为4%，钨的质量分数和钼的质 量分数为10％～20%，钒的质量分数为1％～5 ％。由于合金元素与碳化合形成较多的高硬度 碳化物，如碳化钒，硬度高达2800HV，且晶 粒细小，分布均匀。而且合金元素和碳原子结 合力很强，提高了马氏体受热时的稳定性。