常用刀具材料的種類和特性
刀具材料種類很多，常用的有工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼）、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石（天然和人造）和立方氮化硼等。碳素工具鋼和合金工具鋼，因其耐熱性很差，目前僅用于手工工具。下面對(duì)高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷及其它超硬刀具材料進(jìn)行介紹。
1、高速鋼
高速鋼是1種加入了較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。高速鋼有很高的強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度為一般硬質(zhì)合金的2～3倍；韌性也高，比硬質(zhì)合金高幾十倍。高速鋼的硬度在63HRC以上，且有較好的耐熱性，在切削溫度達(dá)到500~650°C時(shí)，尚能進(jìn)行切削。高速鋼可加工性好，熱處理變形較小，目前常用于制造各種復(fù)雜刀具（如鉆頭、絲錐、拉刀、成型刀具、齒輪刀具等）。高速鋼刀具可以加工從有色金屬到高溫合金的各種材料。
2、硬質(zhì)合金
硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等）粉末和金屬粘結(jié)劑（如Co、Ni、Mo等）經(jīng)高壓成型后，再在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金中的金屬碳化物熔點(diǎn)高、硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性好，因此，硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高，允許的切削速度遠(yuǎn)高于高速鋼，加工效率高且能切削諸如淬火鋼等硬材料。硬質(zhì)合金的不足是與高速鋼相比，其抗彎強(qiáng)度較低、脆性較大，抗振動(dòng)和沖擊性能也較差。
硬質(zhì)合金因其切削性能優(yōu)良而被廣泛用來制作各種刀具。在我國，絕大多數(shù)車刀、端銑刀和深孔鉆都采用硬質(zhì)合金制造，目前，在一些較復(fù)雜的刀具上，如立銑刀、孔加工刀具等也開始應(yīng)用硬質(zhì)合金制造。
3、陶瓷和超硬刀具材料
陶瓷材料比硬質(zhì)合金具有更高的硬度（91～95HRA）和耐熱性，在1200℃的溫度下仍能切削，耐磨性和化學(xué)惰性好，摩擦系數(shù)小，抗粘結(jié)和擴(kuò)散磨損能力強(qiáng)，因而能以更高的速度切削，并可切削難加工的高硬度材料。主要缺點(diǎn)是（］性脆、抗沖擊韌性差，抗彎強(qiáng)度低。
超硬刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼3種。金剛石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預(yù)燒結(jié)的硬質(zhì)合金和陶瓷、石墨、玻璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬鋼、噴涂材料、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。
由于陶瓷、金剛石和立方氮化硼等材料韌性差、硬度高，因此要求使用這類刀具的機(jī)床剛性好、速度高、功率足夠、主軸偏擺小，并且要求機(jī)床-夾具-工件-刀具系統(tǒng)的剛性好。只有這樣才能充分發(fā)揮這些先進(jìn)刀具材料的作用，取得良好的使用效果。
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