做刀材料的参考资料

       

硬质合金

硬质合金是用粉末冶金法制造的合金材料，它是由硬度和熔点很高的碳化物（硬质相）和金属（称粘结相）组成。

硬质合金的硬度较高，常温下可达７４～８１ＨＲＣ，它的耐磨性较好，耐热性较高，能耐８００～１０００°Ｃ的高温，因此能采用比高速钢高几倍甚至十几倍的切削速度，它的不足之处是抗弯强度和冲击韧性较高速钢低，刃口不能磨得像高速钢刀具那样锋利。

常用硬质合金按其化学成分和使用特性可分为四类：钨钴类（ＹＧ），钨钛钴类（ＹＴ），钨钛钽钴类（ＹＷ）和碳化钛基类（ＹＮ）。

1．碳化钛基类硬质合金（Ｐ０１类）

它是由碳化钛作为硬质相，镍、钼作为粘结剂而组成的，硬度高达９０～９５ＨＲＡ。有高的耐磨性，在１０００°Ｃ 以上的高温下，它仍能进行切削加工，适合对较高硬度的合金钢、工具钢、淬硬钢等进行切削加工。

２．钨钛钴类硬质合金（Ｐ类）

它 是由硬质相ＷＣ、碳化钛ＴｉＣ和粘结剂Ｃｏ组成的，由于在合金中加入了碳化钛（ＴｉＣ），从而提高了合金的硬度和耐磨性，但是抗弯强度、耐磨削性能和热导 性有所下降，且低温脆性较大，不耐冲击，因此，这类合金主要适用于加工长切屑的塑性材料，如高速切削一般钢材。钨钛钴类硬质合金常用牌号和应用范围见表 ７．４．１。代号ＹＴ后的数值表示碳化钛ＴｉＣ 的含量，当刀具在切削过程中承受冲击、振动而容易引起崩刃时，有应选用ＴｉＣ含量少的牌号，而当切削条件比较平稳，要求强度和耐磨性高时，应选用ＴｉＣ含 量多的刀具牌号。

在钨钛钴类硬质合金中加入适量的碳化钽（ＴａＣ）或碳化妮（ＮｂＣ）等稀有难熔金 属碳化物，可提高合金的高温硬度、强度、耐磨性、抗粘结温度和抗氧化性，同时，韧性也有所增加，所以具有较好的综合切削性能，人们常称它为“万能合金”。 但是，这类合金的价格比较贵，主要用于加工难切削材料。

3．钨钴类硬质合金（Ｋ类）

它 由硬质相碳化钨ＷＣ和粘结剂钴Ｃｏ组成，其韧性、磨削性能和导热性较好。主要适用于加工短切屑的脆性材料如铸铁、有色金属及非金属材料。这类硬质合金常用 牌号和应用范围见表７．４．１，代号ＹＧ 后的数值表示钴Ｃｏ的含量，合金中含钴量越高，其韧性越好，适用于粗加工；含钴量少的，用于精加工。

高速钢

高 速钢是一种加入了钨（Ｗ）、钼（Ｍｏ）、铬（Ｃｒ）、钒（Ｖ）等合金元素的高合金工具钢。它的耐热性较碳素工具钢和一般合金工具钢显著提高，允许的切削速 度比碳素工具钢和合金工具钢高两倍以上。高速钢具有较高的强度、韧性和耐磨性，耐热性为５４０～６００°Ｃ。虽然高速钢的硬度和耐热性不如硬质合金，但由 于用这种材料制作的刀具的刃口强度和韧性比硬质合金高，能承受较大的冲击载荷，能用于刚性较差的机床，而且这种刀具材料的工艺性能较好，容易磨出锋利的刃 口，因此到目前为止，高速钢仍是应用较广泛的刀具材料，尤其是用于制造结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等。

高速钢按其用途和性能可分为高性能高速钢、通能高速钢两类。

1．高性能高速钢

高性能高速钢是在通用高速钢中再加入一些合金元素，以进一步提高它的耐热性和耐磨性。这类高速钢的切削速度可达５０～１００ｍ／ｍｉｎ，具有比通用高速钢更高的生产率与刀具使用寿命，同时还能切削不锈钢、耐热钢、高强度钢等难加工材料。

高钒高速钢（Ｗ１２Ｃｒ４Ｖ４Ｍｏ）这种高速钢由于含钒（Ｖ）、碳（Ｃ）量的增加，提高了耐磨性，刀具寿命比通用高速钢可提高２～４倍，但是，随着钒质量分数的提高，其磨削性能变差，刃磨困难。

高 钴高速钢和高铝高速钢是近年来为了加工高温合金、钛合金、难熔合金、超高强度钢、奥氏体不锈钢等难加工材料而发展起来的。它们的常温硬度、高温硬度、耐热 性和耐磨性都比通用高速钢Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ 高，虽然它的抗弯强度和冲击韧度比较低，但仍是一种综合性能较好的材料，可以

制作各种刀具。其牌号有Ｗ２Ｍｏ９Ｃｒ４ＶＣｏ８、Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２Ａｌ等。

2．通用高速钢

通用高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢。按其化学成分不同分钨系高速钢和钼系高速钢。

Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ属于钨系高速钢，其淬火后的硬度为６３～６６ＨＲＣ，耐热性可达６２０°Ｃ，抗弯强度σｂ＝３４３０ＭＰａ。磨削性能好，热处理工艺控制方便，是我国高速钢中用得比较多的一个牌号。

Ｗ６Ｍｏ５Ｃｒ４Ｖ２属于钼系高速钢，与Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ 相比，它的抗弯强度、冲击韧性和高温塑性较高，故可制造热轧刀具，如麻花钻等。

随 着科学技术的发展，新的工程材料不断出现，对刀具材料的要求也不断提高，在进行切削加工时，我们必须根据具体情况综合考虑，合理的选择刀具材料，既要充分 发挥刀具材料的特性，又要较经济地满足切削加工的要求。值得一提的是，在加工一般材料时，仍以使用通用高速钢与硬质合金为宜，当加工难切削材料时，才有必 要选用新牌号硬质合金或高性能高速钢。