它目前不仅用于磨具，也逐渐用于车、镗、铣、铰。
它有两种类型：整体聚晶立方氮化硼，能像硬质合金一样焊接， 并可多次重磨；立方氮化硼复合片，即在硬质合金基体上烧 结一层厚度为0.5mm的立方氮化硼而成。
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 一、刀具材料与选择
（四）刀体材料
刀体一般均用普通碳钢或合金钢制作，如焊接车刀、镗刀、 钻头、铰刀的刀柄。尺寸较小的刀具或切削负荷较大的刀具宜选 用合金工具钢或整体高速钢制作，如螺纹刀具、成形铣刀拉刀等。
可用于加工钢、铸铁；车、铣加工也都适用。但其脆性大、 抗弯强度低、冲击韧性差，易崩刀，使其使用范围受到限制。 但作为连续切削用的刀具材料，还有很大发展前途。
第一章 金属切削过程及其控制
一、刀具材料与选择
（三）其他刀具材料 ➢ 金刚石
是目前人工制造出的最硬的物质，硬度高达HV10000,耐磨 性好，可用于加工硬质合金、陶瓷、高硅铝合金及耐磨塑料等 高硬度、高耐磨的材料，刀具耐用度比硬质合金可提高几倍到 几百倍。其切削刃锋利，能切下极薄的切屑，加工冷硬现象较 少；有较低的摩擦系数，其切屑与刀具不易产生粘结，不产生 积屑瘤，很适于精密加工。但其热稳定性差，切削温度不宜超 过700～800℃；强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削； 与铁有极强的化学亲合力，不适于加工黑金属。目前主要用于 磨具和磨料，对有色金属及非金属材料进行高速精细车削及镗 孔；加工铝合金、铜合金时，切削速度可达800～3800m/min。
氮化物陶瓷 WC硬质 合金涂层
断裂韧性 刀具材料的耐磨性与断裂韧性
TiN涂层 高速钢 高速钢
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 一、刀具材料与选择
（二）常用刀具材料的种类与选择——工具钢
碳素工具钢：含碳量在0.65％～1.35％的优质高碳钢。常用牌号：T8A，
T10A，T12A（含C1.15％～1.2％），只适用于手用和切削速度很低的工 具，如锉刀、手用锯条、刮刀等。原因：当切温高于250℃～300℃时，马 氏体组织要分解，使得硬度降低，碳化物分布不均匀，淬火后变形较大，易 产生裂纹，淬透性差。
按其性能用途，可分为普通和高性能高速钢两类。
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 一、刀具材料与选择
（二）常用刀具材料的种类与选择——高速钢 普通高含速碳钢量0.7～0.9%，62～66HRC；
• 钨系高速钢:应用最多，用于钻头，铣刀，拉刀，齿轮等复杂 刀具。
典型牌号为W18Cr4V（简称W18）。含W18％、 Cr4%、V1％。有良好的综合性能，可以制造各种复杂刀具。 淬火时过热倾向小；可磨性好；碳化物含量高，塑性变形抗 力大；但碳化物分布不均匀，影响薄刃刀具或小截面刀具的 耐用度;强度和韧性显得不够；热塑性差，很难用作热成形方 法制造的刀具（如热轧钻头）。
第一章 金属切削过程及其控制
二、刀具合理几何参数的选择
优选刀具几何参数的一般性原则
要考虑工件的实际情况，如材料的物理机械性能、毛坯情况、形 状、材质等；
考虑刀具材料和结构，如高速钢、硬质合金；整体、焊接、机夹、 可转位等；
考虑各个几何参数之间的关系，如选择前角，应同时考虑卷屑槽 的形状、是否倒棱、刃倾角的正、负等；
WC+ TiC+ Co WC+ TiC+ TaC+ Co
添加稀有金属TaC或NbC
第一章 金属切削过程及其控制
一、刀具材料与选择
（三）其他刀具材料 ➢ 涂层刀具 它是在韧性较好的硬质合金基体上，或在高速钢刀具基体上， 涂抹一薄层耐磨性高的难熔金属化合物而获得的。 常用的涂层 材料有TiC、TiN、Al2O3等。涂层刀具具有较高的抗氧化性能， 因而有较高的耐磨性和抗月牙洼磨能力；有低的摩擦系数，可 降低切削时的切削力及切削温度，可提高刀具的耐用度（提高 硬质合金耐用度1～3倍，高速钢刀具耐用度2～10倍）。但也存 在着锋利性、韧性、抗剥落性、抗崩刃性及成本昂贵之弊。
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 一、刀具材料与选择
（二）常用刀具材料的种类与选择
刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和
金刚石等。目前，在生产中所用的刀具材料主要是高速钢和硬质合
金两类。碳素工具钢、合金工具钢因耐热性差，仅用于手工或切削
速度较低的刀具。
100
WC系硬质合金
切削速度（m/min）
50
高速钢
碳素工具钢 20
合金工具钢
10
1800
1850
1900
1950
2000 年代
刀具材料的发展与切削加工高速化的关系
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 一、刀具材料与选择
天然金刚石
PCBN 氧化物陶瓷
PCD 硬质合金涂层 超细粒状硬 金属涂层
机夹、可转位硬质合金刀具，镶硬质合金钻头，可转位铣刀 等的刀体可用合金工具钢制作。
对于一些尺寸较小、刚度较差的精密孔加工刀具，如小直径 镗刀、铰刀等，为了保证刀体有足够的刚度，宜选用整体硬质合 金制作以提高刀具寿命和加工精度。
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 二、刀具合理几何参数的选择
硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料（约占 50％）。如大多数的车刀、端铣刀以及深孔钻、铰刀、齿轮刀 具等。它还可用于加工高速钢刀具不能切削的淬硬钢等硬质材 料。
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 一、刀具材料与选择
（二）常用刀具材料的种类与选择——硬质合金 1）硬质合金的性能
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 一、刀具材料与选择
刀具切削性能的优劣取决于刀具材料、切削部分几何形状以 及刀具的结构。刀具材料的选择对刀具寿命、加工质量、生产效 率影响极大。
第一章 金属切削过程及其控制
一、刀具材料与选择
（一）刀具材料应具备的性能要求 切削时刀具要承受高温、高压、摩擦和冲击的作用，刀具
硬度HRA89～93、耐热性800～1000 °C、耐磨性很高，切 削速度远高于高速钢
抗弯强度低、脆性大，抗冲击振动性能差 2） 硬质合金的种类
YG (K) 类/钨钴类 YT (P)类/钨钛钴类 YW (M)类
加工铸铁、有色 加工长切屑的
金属及其合金
黑色金属
钢材、铸铁、 有色金属、不锈钢等
WC+ Co
考虑具体的加工条件，如机床、夹具情况，系统刚性、粗或精加 工、自动线等；
处理如刀具锋锐性与强度、耐磨性的关系，即在保证刀具足够强 度和耐磨性的前提下，力求刀具锋锐；在提高锋锐的同时，设法 强化刀尖和刃区等；
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 二、刀具合理几何参数的选择
温合金、钛合金、超高强度钢等难加工材料。
典型牌号有高碳高速钢9W18Cr4V，高钒高速钢
W6MoCr4V3、钴高速钢W6MoCr4V2Co8、超硬高速钢
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择 一、刀具材料与选择
（二）常用刀具材料的种类与选择——硬质合金
金属碳化物(WC、TiC、TaC、 NbC等)＋金属粘接剂 (Co、 Ni等) 高压成形后，高温烧结而成。
切削部分的材料须满足以下基本要求： （1）较高的硬度和耐磨性：刀具材料要比工件材料硬度高，常温硬度在
HRC 62以上。耐磨性表示抵抗磨损的能力,取决于组织中硬质点的硬度、数量、大小和 分布。
（2）足够的强度和韧性：为了承受切削中的压力冲击和振动,避免崩刃和折断,
刀具材料应该具有足够的强度和韧性。一般强度用抗弯强度表示,韧性用冲击值表示。
第一章 金属切削过程及其控制
一、刀具材料与选择
（三）其他刀具材料 ➢ 立方氮化硼 由立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。有很 高的硬度（HV8000～9000）及耐磨性；具有比金刚石高得 多的热稳定性（1400℃），可用来加工高温合金；化学惰性 大，与铁族金属直至1300℃时也不易起化学反应，可用于加 工淬硬钢及冷硬铸铁；有良好的导热性、较低的摩擦系数。
第一章 金属切削过程及其控制
一、刀具材料与选择
（三）其他刀具材料 ➢ 陶瓷刀具 有纯Al2O3陶瓷及Al2O3－TiC混合陶瓷两种，以其微粉在高 温下烧结而成。陶瓷刀具有很高的硬度（HRA91-95）和耐磨性； 有很高的耐热性，在高温1200℃以上仍能进行切削；切削速度 比硬质合金高2～5倍；有很高的化学稳定性、与金属的亲合力 小，抗粘结和抗扩散的能力好。
第一章 金属切削过程及其控制
第三节 金属切削基本条件的合理选择
一、刀具材料与选择
（二）常用刀具材料的种类与选择
2000
聚晶金刚石 （PCD）
1000 500
陶瓷
TiAlN涂层 硬质合金
涂层硬质合金
200
WC-TiC系硬质合金
聚晶立方 氮化硼 （PCBN） DLC涂层 硬质合金
TiC-TiN金属陶瓷
合金工具钢：在高碳钢中加一些合金元素Si，Cr，W，Mn（含量≤3％～
5％），提高淬透性和回火稳定性，细化晶粒，减小变形。常用于制造细长 的、截面积大、刃形复杂的刀具，如：铰刀、丝锥、板牙等。
第一章 金属切削过程及其控制
一、刀具材料与选择
（二）常用刀具材料的种类与选择——高速钢
高速钢(高速合金工具钢/白钢/锋钢/HSS) （美国的F.W. 泰勒和M.怀特于1898年创制）在高碳钢中加入较多合金元素 W,Cr,V,Mo等形成高合金工具钢。加入合金元素后，细化了 晶粒，提高了合金的硬度，其淬火硬度可达HRC63～67， 红硬性达550℃～650℃，允许切速比合金钢提高1～2倍， 具有较高的强度，在所有材料中它的抗弯强度和冲击韧度最 高。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。