工件材料与刀具材料的关系一．刀具材料主要指刀具切削部分的材料。

刀具切削性能的优劣，直接影响着生产效率，加工质量和生产成本。

而刀具的切削性能，首先取决于切削部分的材料，其次是几何形状及刀具的结构的选择和设计是否合理。

在切削过程中，刀具切削部分不仅要承受很大的切削力，而且要承受切削变形和摩擦产生的高温，要保持刀具的切削能力，刀具应具备如下的切削性能：1.高硬度和高耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。

刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。

2.足够的强度与冲击韧性强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。

一般用抗弯强度来表示。

冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。

硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。

3.高耐热性耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。

它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。

4.良好的工艺性和经济性为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。

当然在制造和选用时应综合考虑经济性。

当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。

因此在选用时一定要综合考虑。

基于以上的要求，常用的刀具材料的种类很多，常用的有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。

1.高速钢高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。

其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。

高速钢的制造工艺简单，容易刃磨成锋利的切削刃；锻造、热处理变形小，目前在复杂的刀具，如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制造中，仍占有主要地位。

高速钢可分为普通高速钢和高性能高速钢。

1.1普通高速钢，如W18Cr4V广泛用于制造各种复杂刀具。

其切削速度一般不太高，切削普通钢料时为40-60m/min。

1.2 高性能高速钢，如W12Cr4V4Mo是在普通高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等元素冶炼而成的。

它的耐用度为普通高速钢的1.5-3倍。

粉末冶金高速钢是70年代投入市场的一种高速钢，其强度与韧性分别提高30%-40%和80%-90%．耐用度可提高2-3倍。

目前我国尚处于试验研究阶段，生产和使用尚少。

2.硬质合金按GB2075—87(参照采用190标准)可分为P、M、K三类，P类硬质合金主要用于加工长切屑的黑色金属，用蓝色作标志；M类主要用于加工黑色金属和有色金属，用黄色作标志，又称通用硬质合金，K类主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，用红色作标志。

P、M、K(后面的阿拉伯数字表示其性能和加工时承受载荷的情况或加工条件。

数字愈小，硬度愈高，韧性愈差。

P类相当于我国原钨钛钻类，主要成分为WC+TiC+Co，代号为YT。

K类相当于我国原钨钻类，主要成分为WC+Co，代号为YG。

M类相当于我国原钨钛钽钴类通用合金，主要成分为WC+TiC+TaC(NbC)+Co，代号为YW。

其他不常用刀具材料简介1.涂层刀具涂层刀具是近20年出现的一种新型刀具材料，是刀具发展中的一项重要突破，是解决刀具材料中硬度、耐磨与强度、韧性之间矛盾的一个有效措施。

涂层刀具是在一些韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而获得的。

常用的涂层材料有TiC、TiN和Al2O3等。

本世纪70年代初首次在硬质合金基体上涂覆一层碳化钛(TiC)后，把普通硬质合金的切削速度从80m/min提高到180m/min。

1976年又出现了碳化钛—氧化铝双涂层硬质合金，把切削速度提高到250m/min。

1981年又出现了碳化钛-氧化铝-氮化钴三涂层硬质合金，使切削速度提高到300m/min。

2.金刚石刀具金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。

天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数c但由于价格昂贵，加工、焊接都非常困难，除少数特殊用途外(如手表精密零件、光饰件和首饰雕刻等加工)，很少作为切削工具应用在工业中。

随着高技术和超精密加工日益发展。

例如微型机械的微型零件，原子核反应堆及其它高技术领域的各种反射镜、导弹或火箭中的导航陀螺，计算机硬盘芯片、加速器电子枪等超精密零件的加工，单晶大然金刚石能满足上述要求。

近年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气氛钎焊金刚石技术．使天然金刚石刀具的制造过程变得比较简易．因此，在超精密镜面切削的高技术应用领域．天然金刚石起到了重要作用。

3.立方氮化硼立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料。

它是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超硬材料——CBN微粉。

由于CBN的烧结性能很差，直至70年代才制成立方氮化硼结块(聚晶立方氮化硼PCBN)，它是由CBN微粉与少量粘结相(Co、Ni或TiN、TiC或Al2O3)在高温高压下烧结而成。

CBN是氮化硼的致密相，有很高的硬度(仅次于金刚石)和耐热性(1300、1500度)，优良的化学稳定件(远优于金刚石)和导热性，低的摩擦系数。

PCBN与Fe族元素亲和性很低，所以它是高速切削黑色金属较理想的刀具材料。

常用工件金属材料1.钢的名称、牌号及用途1.1普通碳素结构钢：用于一般机器零件，常用的牌号有 A1～A7，代号A 后的数字愈大，钢的抗拉强度愈高而塑性愈低。

1.2优质碳素结构钢：用于较高要求的机械零件。

常用牌号有钢 10～钢 70。

钢 15（15 号钢）的平均含碳量为 0.15%，钢 40 为 0.40%，含碳量愈高，强度、硬度也愈高，但愈脆。

1.3合金结构钢：广泛用于各种重要机械的重要零件。

常用的有 20Cr、40Cr（作齿轮、轴、杆）、18CrMnTi、38CrMoAlA（重要齿轮、渗氮零件）及 65Mn（弹簧钢）。

前边的数字 20 表示平均含碳量为 0.20%，38 表示 0.38%。

末尾的 A 表示高级优质钢。

中间的合金元素化学符号含义为：Mn 锰、Si硅、Cr 铬、W 钨、Mo 钼、Ti 钛、AL 铝、Co 钴、Ni 镍、Nb 铌、B 硼、V 钒。

1.4碳素工具钢：因含碳量高，硬而耐磨，常用作工具、模具等。

碳素工具钢牌号前加 T 字，以此和结构钢有所区别。

牌号后的 A 表示高级优质钢。

常用的有T7、T7A、T8、T8A (13)T13A等。

1.5合金工具钢：牌号意义与合金结构钢相同，只是前面含碳量的数字是以 0.10%为单位（含碳量较高）。

例如 9CrSi 中平均含碳量为 0.90%。

常用作模具的有 CrWMn、Cr12MoV （作冷冲模用）、5CrMnMo（作热压模用）。

2．铸铁的名称、牌号及用途2.1灰口铸铁：牌号中以灰、铁二字的汉语拼音第一字母为首，后面第一组数字为最低抗拉强度，第二组数字为最低抗弯强度。

常用的有 HT10-26，HT15-33，HT20-40，HT30-54，HT40-68 等，用以铸造盖、轮、架、箱体等。

2.2球墨铸铁：比灰口铸铁强度高而脆性小，常用的牌号有 QT45-0，QT50-1.5，QT60-2 等。

第一组数字为最低抗拉强度，最后的数字为最低延伸率%。

可锻铸铁：强度和韧性更高，有 KT30-6，KT35-10 等，牌号意义同上。

3.有色金属及其合金3.1铜及铜合金：纯铜又称紫铜，有良好的导电性和导热性、耐腐蚀性和塑性。

电火花加工中广泛作为电极材料，加工稳定而电极损耗小。

牌号有 T1～T4（数字愈小愈纯）。

铜合金主要有黄铜（含锌），常用牌号有 H59、H62、H80 等。

黄铜电极加工时特别稳定，但电极损耗很大。

3.2铝及铝合金：纯铝的牌号有 L1～L6（数字愈小愈纯）。

铝合金主要为硬铝，牌号有 L Y11～L Y13，用作板材、型材、线材等。

4.粉末冶金材料最常用的是硬质合金，具有极高的硬度和耐磨性，广泛用作工具及模具。

由于其成分不同而分为钨钴类和钨钛类两大类硬质合金。

4.1钨钴类硬质合金：用 YG 表示，如 YG6 代表含钴量为 6.0%，含碳化钨为 94%的硬质合金，硬度极高而脆，不耐冲击，主要用于切削加工钢的刃具和量具。

4.2钨钴钛类硬质合金：用 YT 表示，除含碳化钨和钴外，还加入碳化钛以增加韧性。

例如 YT15代表含碳化钛 15%的钨钴钛硬质合金，可用于制造模具。

常用电极材料电极材料必须是导电性良好，损耗小，造型容易，并具有加工稳定、效率高、材料来源丰富、价格便宜等特点。

常用电极材料有紫铜、石墨、黄铜、铜钨合金和钢、铸铁等。

1.紫铜电极：它质地细密，加工稳定性好，相对电极损耗较低小，适应性广，尤其适用于制造精密花纹模的电极，其缺点为精车、精磨等机械加工困难。

2.石墨电极：特别适用于大脉宽大电流型腔加工中，电极损耗可做到小于 0.5%，抗高温，变形小，制造容易，重量轻。

缺点：容易脱落、掉渣，加工表面粗糙度较差，精加工时易拉弧。

3.黄铜电极：黄铜电极最适宜中小规准情况下加工，稳定性好，制造也较容易，但缺点是电极的损耗率较一般电极都大，不容易使被加工件一次成形，所以一般只用在简单的模具加工、通孔加工、取断丝锥等。

4.铸铁电极：目前较少应用的一种材料，主要特点：制造容易、价格低廉、材料来源丰富，放电加工稳定性也较好，特别适用于复合式脉冲电源加工，电极损耗一般达20%以下，对加工冷冲模最适合。

5.钢电极：钢电极在我国应用比较多，它和铸铁电极相比，加工稳定性差，效率也较低，但它可把电极和冲头合为一体，只要一次成形，可缩短电极与冲头的制造工时。

电极损耗与铸铁相似，适合“钢打钢”冷冲模加工。

6.铜钨合金与银钨合金电极：由于含钨量较高，所以在加工中电极损耗小，机械加工成形也较容易，特别适用于工具钢、硬质合金等模具加工及特殊异形孔、槽的加工。

加工稳定，在放电加工中是一种性能较好的材料。

缺点：价格较贵，尤其是银钨合金电极。

综上所述，刀具使用来加工工件的重要工具，刀具材料的硬度，韧性，耐磨性，抗腐蚀性应该高于工件的材料，根据不同材料和加工需求选择不同材料刀具。