切削加工中的刀具材料类型

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目前在切削加工中，常用刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，其中超硬材料刀具包括人造金刚石( PCD) 、立方氮化硼( CBN) 等。

1、高速钢
高速钢( HSS) 是加入了钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。热处理后硬度较小，为62－67HＲC，不能切削淬硬钢和冷硬铸铁硬度高的材料。耐热性方面，仅能承受最高550－600℃ 切削温度，故不能进行高速切削。但高速钢在强度、韧性、热硬性、工艺性等方面性能较好，如其抗弯强度是硬质合金的2-3陶瓷材料的5-6 倍。
2、硬质合金
硬质合金是用粉末冶金的方法制成，硬度高HRA89－93，可承受850－1000℃的高温，切削速度可达100－300m/min，耐磨性是高速钢的几倍甚至几十倍，刀具抗弯强度、冲击韧性、工艺性不如高速钢。发达国家90% 以上的车刀和55% 以上的铣刀都采用硬质合金材料制造，目前使用比重仍在增加。硬质合金也用来制造钻头、铣刀、齿轮刀具、铰刀等复杂刀具。硬质合金以其优良的性能正在更多的场合替代其他刀具材料，现在已成为主要的刀具材料之一。目前世界上硬质合金刀具已占刀具主导地位，占比70%。
3、陶瓷
陶瓷是上世纪80 年代取得突破性进展的刀具材料。与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10－20 倍，其红硬性比硬质合金高2－6 倍，且化学稳定性、抗氧化能力等均优于硬质合金。但陶瓷的最大弱点是抗弯强度低，冲击韧度差，因此主要用于钢、铸铁、有色金属等材料的精加工。
4、人造金刚石
聚晶金刚石( PCD) ，它是金刚石微粉与金属结合剂均匀混合、在高温高压下烧结而成; 它有很高的硬度和导热性、低的热胀系数、高的弹性模量和较低的摩擦系数，刀刃非常锋利。由于碳对铁的亲和作用，特别是在高温下，金刚石能与铁发生化学反应，故金刚石刀具不宜于切削铁及其合金工件，它是目前高速切削铝合金较理想的刀具材料，切削速度可达到2500 －5000m/min。
5、立方氮化硼
立方氮化硼( CBN) 是20 世纪50 年代末用制造金刚石相似的方法合成的超硬材料。由于CBN 的烧结性能差，70 年代制成聚晶立方氮化硼PCBN。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℃) ，切削速度是硬质合金刀具的4－6 倍，具有优良的化学稳定性( 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。