第二章 刀具材料及其合理选用
性和磨削加工性比，表面粗糙度值也小， 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 钻头、拉刀、铣刀和齿轮刀具等各种刀具； 都有一定的提高。 时，刀具寿命比W18和M2都有一定的提高。 刀具寿命比 和 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、 ）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。 不锈钢、高强度钢等难加工的材料。常见的有以下几种。 高碳高速钢。典型牌号是9W18Cr4V，简称 ① 高碳高速钢。典型牌号是 ，简称9W18，适 ， 合制作耐磨性要求高的铰刀、锪钻和丝锥等刀具， 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。 于切削奥氏体不锈钢。但不能承受大的冲击。 铝高速钢。典型牌号是W6Mo5Cr4V2Al（简称 ② 铝高速钢。典型牌号是 （简称501） ） ），其切削性能与 和W10Mo4Cr4V3Al（简称 （简称5F6），其切削性能与 ），其切削性能与M42相 相 当，刀具寿命比W18高，而价格却相差不多。因含钒量 刀具寿命比 高 而价格却相差不多。
第二章 刀具材料及ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ合理选用
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涂层刀片。 ③ Al2O3涂层刀片。刀具在高温下切削时宜涂 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 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。 等双涂层或多涂层，其性能优于单涂层。 等双涂层或多涂层 涂层刀片广泛用于各种钢料、铸铁的精加工和半精加工， 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。 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， 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。 硬度材料和重载切削。
2．3其他刀具材料 ． 其他刀具材料
2.3.1 陶瓷刀具材料 1．陶瓷刀具材料的成分及特点 ．
第二章 刀具材料及其合理选用
常用陶瓷刀具材料是以氧化铝或氮化硅为基体成分， 常用陶瓷刀具材料是以氧化铝或氮化硅为基体成分，经 压制成形后烧结而成的一种刀具材料。主要特点是： 压制成形后烧结而成的一种刀具材料。主要特点是：有很 高的硬度和耐磨性；有很高的耐热性； 高的硬度和耐磨性；有很高的耐热性；有良好的化学稳定 性；加工表面质量高。其最大缺点是抗弯强度和韧性差， 加工表面质量高。其最大缺点是抗弯强度和韧性差， 不能承受冲击负荷。 不能承受冲击负荷。 2．陶瓷刀具材料的主要类型 ． 基陶瓷。 基陶瓷是在Al2O3中加入一定 （1）Al2O3基陶瓷。Al2O3基陶瓷是在 ） 基陶瓷 基陶瓷是在 中加入一定 数量的碳化钛和一定数量的金属经热压烧结而成， 数量的碳化钛和一定数量的金属经热压烧结而成，可提高 抗弯强度及断裂韧性， 抗弯强度及断裂韧性，抗机械冲击和耐热冲击能力也得以 提高，适用于各种铸铁及钢料的精加工、粗加工。 提高，适用于各种铸铁及钢料的精加工、粗加工。常用的 牌号有M16、SG3、AG2、TN05等。 、 牌号有 、 、 等
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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 其磨削加工性较差，且过热敏感性强， 较大，使用时要严格掌握热处理工艺。 较大，使用时要严格掌握热处理工艺。 钴高速钢。典型牌号是W2Mo9Cr4VCo8，简称 ③ 钴高速钢。典型牌号是 ，简称M42， ， 其适合制作加工高温合金、 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。 速钢刀具。 高钒高速钢。典型牌号是W6Mo5Cr4V3，简称M3， 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， 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。 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。 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 ）粉末冶金高速钢。 气罐中，用高压氩气或纯氮气使其雾化成细小粉末， 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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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， 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 钒等合金元素的高合金工具钢。 列出 了几种常用高速钢的力学性能。 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、 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。 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； 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、 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、 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。 金钢、有色金属、铸铁等多种材料。
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（1）普通高速钢常用的种类如下。 ）普通高速钢常用的种类如下。 钨系高速钢。典型牌号是W18Cr4V，简称 ① 钨系高速钢。典型牌号是 ，简称W18。具有 。 较好的综合性能。适合制作螺纹车刀、成形车刀、 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， 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。 作大截面的刀具；热塑性较差，不适合制造热成形刀具。 钼系高速钢。典型牌号是W6Mo5Cr4V2，简称M2， 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、 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、 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、 抗冲击的刀具。但热处理易脱碳、易氧化和淬火温度窄等 W9Mo3Cr4V是另一钼系类牌号的普通高速钢，简称 是另一钼系类牌号的普通高速钢， 是另一钼系类牌号的普通高速钢 W9，具有较好的抗弯强度、冲击韧度、热塑性、热稳定 ，具有较好的抗弯强度、冲击韧度、热塑性、
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 的出现，都是随着机床主轴转速提高、功率增大， 度的提高，机床刚性的增加而逐步发展的。 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， 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。 作用。 目前金属切削加工中应用的刀具材料， 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， 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、 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 所示 所示。 刚石 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
将粉末在高温和高压下压制成细密的钢坯， 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、 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 耐磨性好、淬火变形小等优点。 工材料的刀具、各种精密刀具和形状复杂的刀具。 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， 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 高熔点的金属碳化物的微粉和金属黏结剂， 下压制成形，并在 下压制成形，并在1 500℃的高温下烧结而成。能加工包 ℃的高温下烧结而成。 括淬硬钢在内的多种材料。多用于制造刀片。 括淬硬钢在内的多种材料。多用于制造刀片。
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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 耐磨性则降低。适用于切削铸铁、有色金属及其合金， 及非金属材料和含Ti元素的不锈钢等工件材料，其中 及非金属材料和含 元素的不锈钢等工件材料，其中YG3 元素的不锈钢等工件材料 适用于精加工， 适用于粗加工， 适用于精加工，YG8适用于粗加工，YG6适用于半精加工 适用于粗加工 适用于半精加工 ）。常用牌号有 （2）钨钛钴类硬质合金（YT）。常用牌号有 ）钨钛钴类硬质合金（ ）。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， 、 。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， 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 适用于精加工钢材， 适宜于加工塑性材料，其中YT30适用于精加工钢材，YT5 适用于精加工钢材 适用于粗加工塑性较大的材料， 适用于粗加工塑性较大的材料，YT15适用于半精加工钢材 适用于半精加工钢材 ）。是一种既能加工钢 （3）钨钛钽钴类硬质合金（YW）。是一种既能加工钢， ）钨钛钽钴类硬质合金（ ）。是一种既能加工钢， 又能加工铸铁和有色金属及其合金， 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。 常用的牌号有 、 等