第二章刀具材料
第一节刀具材料应具备的性能
刀具的工作条件：高压、高温、强烈摩擦、振动、冲击、热冲击
一、刀具材料应具备的性能
1、高硬度和耐磨性
硬度≥62HRC
耐磨性与硬度、化学成分、强度、显微组织、摩擦区温度有关
2、足够的强度和韧性
动静载荷下变形小、不崩刃折断
3、高耐热性
高温下保持耐磨性、硬度、化学成分、强度、韧性的能力（高温硬度表示）
一般以高温硬度表示
4、良好的热物理性能和耐热冲击性能
导热系数热膨胀系数
5、良好的工艺性
6、经济性
二、刀具材料的分类
工具钢碳素工具钢
合金工具钢
高速钢
硬质合金
陶瓷
超硬材料人造金刚石
立方氮化硼
第二节工具钢
一、碳素工具钢
含碳量0.65～1.35％的优质高碳钢
T7A T8A T10A T12A
工艺性好可热处理
耐磨性好淬火硬度可达HRC58～64
价格低
耐热性差250～300℃硬度下降（马氏体分解）碳化物分布不均匀淬火变形大淬透性差
v 5～10m/min
锉刀、丝锥、锯条、板牙等低速手动工具
二、合金工具钢
高碳钢中加入合金元素（Si、Cr、W、Mn、V）总量不超过3～5％
9SiCr CrWMn CrMn CrW5 9Mn2V
提高韧性、耐磨性、耐热性
耐热性325～400℃
v 10～15m/min
丝锥、板牙、铰刀、搓丝板等低速机用工具
三、高速钢（白钢、锋钢、风钢）
含有较多合金元素（W、Cr、Mo、V等）的高合金工具钢
HRC63～67
500～650℃
强度高
工艺性好
高性能HSS 高耐热性HSS 高碳HSS 9W6Mo5Cr4V2
（提高耐热、耐磨）高钒HSS W6Mo5Cr4V3
钴HSS W2Mo9Cr4VCo8
超硬HSS 铝HSS W6Mo5Cr4V2Al
粉末冶金HSS（可加大含碳量、细小均匀结晶组织、磨加工性好、物理力学性能高度各向同性、减小淬火变形、碳化物不易剥落）
四、合金元素的作用
W、Fe、Cr、V与C形成化合物提高耐磨性
W溶于基体，增加高温硬度
Mo作用同W（1％Mo＝2％W）并可细化碳化物，提高韧性
Co、Al、Si、Nb（铌）提高高温硬度
V提高耐磨性（不宜超过3％）
第三节硬质合金
一、组成及特点
1、组成
高硬度、高熔点的重金属碳化物（WC、TiC、TaC钽、NbC铌）粉末和金属结合剂（Co、Ni）粉末冶金而成
2、特点
高硬度HRA89～91
强度韧性低
高耐热性800～1000℃
热稳定性好
v是HSS的4～10倍
二、影响硬质合金性能的因素
金属碳化物的种类、性能、数量、粒度、结合剂数量
1、种类和性能
硬度TiC＞WC＞TaC
熔点TaC＞TiC＞WC
强度WC＞TiC＞TaC
导热WC＞TiC＞TaC
2、数量、粒度、结合剂数量
碳化物↑→硬度↑强度↓
结合剂↑→硬度↓强度↑
粒度↓→结合剂层厚度↓→硬度↑强度↓
3、碳化物分布
均匀→防止热应力和机械冲击产生裂纹
TaC→碳化物颗粒细化分布均匀
三、种类及牌号
1、WC基类（常用）
1）钨钴类 WC－Co
YG 数字为Co含量
YG3 YG6 YG8
硬度↓
强度↑
2）钨钛钴类 WC－TiC－Co
YT 数字为TiC含量
YT5 YT15 YT30
硬度↑
强度↓
3）钨钴钽（铌）类 WC－TaC（NbC）－Co
YGA
YG6A
4）钨钛钴钽（铌）类 WC－TiC－TaC（NbC）－Co YW 通用硬质合金
YW1 YW2
2、TiC基类 TiC－NiMo
YN 钢件精加工
YN10 YN05
3、钢结硬质合金
TiC或WC 30～40％
HSS 70～60％
粉末冶金
性能介于HSS与Y之间
可锻造、热处理、切削加工、制作复杂刀具
四、性能特点
1、硬度、强度
Co↑→硬度↓强度↑韧性↑
Co相同硬度YT＞YG
强度韧性YG＞YT
硬度细晶粒＞粗晶粒
强度细晶粒＜粗晶粒
含TaC（NbC）→硬度↑强度↑
2、导热系数
YG＞YT （因WC＞TiC）
YG：Co↑→导热系数↓。