數(shù)控機床刀具材料基本要求的硬度.doc

數(shù)控機床對刀具材料的基本要求是高的硬度和高的耐磨性、高的紅硬性和足夠的強度7和韌性。-加工的刀具種類視加工對象而定刀具材料應(yīng)當(dāng)具備的性能切削過程中，刀具直接完成切除余量和形成已加工表面的任務(wù)。刀具切削性能的優(yōu)劣，取決于構(gòu)成切削部分的材料、幾何形狀和刀具結(jié)構(gòu)。由此可見刀具材料的重要性，它對刀具使用壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本影響極大。因此，應(yīng)當(dāng)重視刀具材料的正確選擇和合理使用，重視新型刀具材料的研制。 在切削加工時，刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受很大的壓力和強烈的摩擦，刀具在高溫下進行切削的同時，還承受著切削力、沖擊和振動，因此刀具材料應(yīng)具備以下基本要求： 1硬度 刀具材料必須具有高于工件材料的硬度，常溫硬度須在HRC62以上，并要求保持較高的高溫硬度。 2耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，它是刀具材料機械性能（力學(xué)性能）、組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能的綜合反映。例如，組織中硬質(zhì)點的硬度、數(shù)量、大小和分布對抗磨料磨損的能力有很大影響，而抗冷焊磨損(冷焊磨損即過去有些書上所稱的粘結(jié)磨損、抗擴散磨損和抗氧化磨損的能力還與刀具材料的化學(xué)穩(wěn)定性有關(guān)。 3.強度和韌性 為了承受切削力、沖擊和振動，刀材料應(yīng)具有足夠的強度和韌性。一般，強度用抗彎強度表示，韌性用沖擊值表示。刀具材料中強度高者，韌性也較好，但硬度和耐磨性常因此而下降，這兩個方面的性能是互相矛盾的。一種好的刀具材料，應(yīng)當(dāng)根據(jù)它的使用要求，兼顧以上兩方面的性能，而有所側(cè)重。 4耐熱性 刀具材料應(yīng)在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強度和韌性，并有良好的抗擴散、抗氧化的能力。這就是刀具材料的耐熱性。 5導(dǎo)熱性和膨脹系數(shù) 在其他條件相同的情況下，刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)(熱導(dǎo)率)越大，則由刀具傳出的熱量越多，有利于降低切削溫度和提高刀具使用壽命。線膨脹系數(shù)小，則可減少刀具的熱變形。對于焊接刀具和涂層刀具，還應(yīng)考慮刀片與刀桿材料、涂層與基體材料線膨脹系數(shù)的匹配。 6工藝性 為了便于制造，要求刀具材料有較好的可加工性，包括鍛、軋、焊接、切削加工和可磨削性、熱處理特性等。材料的高溫塑性對熱軋刀具十分重要。可磨削性可用磨削比磨削量與砂輪磨損體積之比來表示，磨削比大，則可磨削性好。 此外，在選用刀具材料時，還應(yīng)考慮經(jīng)濟性。性能良好的刀具材料，如成本和價格較低，且立足于國內(nèi)資源，則有利于推廣應(yīng)用。 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(如T10A、T12A)和合金工具鋼(如9CrSi、CrWMn)，因其耐熱性很差，僅用于手工工具。陶瓷、金剛石和立方氮化硼則由于性質(zhì)脆、工藝性差及價格昂貴等原因，目前尚只在較小的范圍內(nèi)使用。當(dāng)今，用得最多的刀具材料為高速鋼和硬質(zhì)合金。.高 速 鋼高速鋼是加入了鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釩(V)等合金元素的高合金工具鋼。按重量計，鎢和鉬占1020，鉻約占4，釩占1以上，它們都是強烈的碳化物形成元素，在熔煉與熱處理過程中與碳形成了高硬度的碳化物，從而提高了鋼的耐磨性。另外，高速銅采用了接近熔點的淬火溫度，得到細晶粒的合金化的馬氏體組織，它在低溫回火(約560)時又使合金碳化物析出，從而進一步提高了硬度與耐磨性。在高速鋼中，鉬和鎢的作用基本相同，1的鉬可代替2的鎢。鉬并能減少鋼中碳化物的不均勻性，細化碳化物晶粒，提高韌性。 另外，在某些高速鋼中，為了提高高溫硬度，添加鈷、鋁、硅、鈮等元素；為了提高耐磨性，可適當(dāng)增加含釩量。但是，隨著含釩量的增加，可磨削性變差，因此釩的含量不宜超過3。表21、22分別列出了主要高速鋼的成分和性能。從表中可見，高速鋼在600時，仍能保持切削加工所要求的硬度，切削中碳鋼時，切削速度可0.5ms(30mmin)左右。 高速鋼的強度、韌性和工藝性能均較好，能進行鍛造，磨出的切削刃比較鋒利，熔煉質(zhì)量穩(wěn)定，使用比較可靠。各種刀具都可用高速鋼制造；尤其是形狀復(fù)雜的刀具和小型刀具，均大量使用著高速鋼。目前，高速鋼占刀具材料總使用量的60以上。 按基本化學(xué)成分，高速鋼可分為鎢系、鎢鉬系和鉬鎢系。按切削性能分，則有普通高速鋼和高性能高速鋼。按制造方法分，則有熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。 一、普通高速鋼 通高速鋼的特點是工藝性好，切削性能可滿足一般工程材料的常規(guī)加工，常用品種有： 1W18Cr4V 屬鎢系高速鋼。它的歷史悠久，至今尚在普遍使用。其綜合機械（力學(xué)）性能和可磨削性好，可用以制造包括復(fù)雜刀具在內(nèi)的各類刀具 2W6Mo5Cr4V2 屬鎢鋁系高速鋼；其碳化物分布的均勻性、韌性和高溫塑性均超過W18Cr4V，但是，可磨性比W18Cr4V略差，切削性能則大致相同。國外由于資源關(guān)系，已淘汰所謂傳謂傳統(tǒng)高速鋼W18Cr4V而以W6Mo5Cr4V2代替。這一鋼種目前我國主要用于熱軋刀具（如麻花鉆），也可用于制作大尺寸刀具。 3W14Cr4VMn-RE 這種高速鋼有較大的塑性，可作熱軋刀具用。此鋼種中含鎢量較W18Cr4V少，而含有少量的錳及稀土元素RE ，其切削性能相當(dāng)于W18Cr4V。 4W9Mo3Cr4V 是近年我國研制出的一種鎢鋼系高速鋼，其性能接近于W6Mo5Cr4V2。 二、高性能高速鋼 調(diào)整普通高速鋼的基本化學(xué)成分和添加其他合金元素，使其機械(力學(xué))性能和切削性能有顯著提高，這就是高性能高速鋼。高性能高速鋼的常溫硬度可達HRC67-70，高溫硬度也相應(yīng)提高，可用于高強度鋼、高溫合金、鈦合金等難加工材料的切削加工，并可提高刀具使用壽命。高性能高速鋼主要有以下幾種： 1鈷高速鋼 典型鋼種是AISI的M42，它的特點是綜合性能好，硬度高(接近HRC70)，高溫硬度在同類鋼中居于前列(見表22)，可磨削性也好。表23為其磨削比的參考數(shù)據(jù)62，從表中可知，M42的磨削比接近普通高速鋼W6Mo5Cr4V2。 用M42制作的刀具用于加工高溫合金、不銹鋼等效果很好。然而，這一鋼種含有較多的鈷元素，價格較貴。針對國內(nèi)資源情況，我國應(yīng)發(fā)展低鈷或無鈷的高性能高速鋼。 2低鈷高速鋼 低鈷高速鋼(W12Mo3Cr4V3Co5Si)是用減少鈷增加硅的辦法以獲得高性能。其耐磨性比M42好，但韌性比M42差。缺點是仍然含有定的鈷，而且由于增加了含鈕量，使可磨性變差，因而不宜用于制造復(fù)雜刀具。 3，鋁高速鋼 鋁高速例（W6Mo5Cr4V2Al）是我國獨創(chuàng)的無鈷高速鋼，它在W6Mo5Cr4V2的基礎(chǔ)上加鋁增碳，其高溫硬度在600時約為HV602，抗彎強度為3.50-3.80GPa(350380kgfmm2)，沖擊韌性為0.20MJm2(2.0kgfm/cm2)，均與M42相當(dāng)，抗彎強度及沖擊韌性則高于W12Mo3Cr4V3Co5Si鋼。缺點是可磨削性略低于M42。此鋼種不含鈷，性能好，生產(chǎn)成本較低。其缺點是熱處理溫度較難控制，鋼材成材率較低。 此外，我國研制的無鈷高速鋼還有加鋁強化5F6鋼和加鋁、鋁、鈮強化的B201鋼等，性能達到鈷高速鋼的水平，但也存在著含釩多而可磨性差的問題。它仍在生產(chǎn)中用得不多。 近年來，我國研制成功無鈷和低鈷的高性能高速鋼W12Mo3Cr4V3N(V3N)和 W12Mo3Cr4VCo3N(Co3N),頗有應(yīng)用前景。V3N價格較低，但可磨性稍差。 三、粉末冶金高速鋼 高速鋼的制造質(zhì)量受多方面因素的影響，其中對性能影響較大而又難以改善的因素，是對碳化物分布的均勻性及其粒度粗細的控制。熔煉高速鋼中碳化物偏析比較嚴重。 完全消除碳化物偏析的方法是粉末冶金法。其基本原理是將高頻感應(yīng)爐熔煉的鋼液用高壓惰性氣體(如氬氣)霧化成粉末，再經(jīng)過熱壓(同時進行燒結(jié))制成刀坯，或制成鋼坯再經(jīng)軋制或鍛造成材。 粉末高速鋼與熔煉高速鋼相比，有很多優(yōu)點：如韌性與硬度較高，可磨削性能顯著改善(例如含釩5的粉末冶金高速鋼的可磨削性相當(dāng)于含釩2的普通高速鋼)，材質(zhì)均勻，熱處理變形小，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，故刀具使用壽命較長。粉末冶金高速鋼可以切削各種難加工材料，特別適合于制造各種精密刀具和形狀復(fù)雜的刀具。 高速鋼刀具可以用鹽浴軟氮化、氣體軟氮化、輝光離子化及離子氮注入等方法進行表面處理，形成高硬、耐磨的薄層(0.020.1mm)；也可以采用物理氣相沉積(PVD)等方法在高速鋼刀具表面涂覆一層(約10m)TiN或TiC等材料。經(jīng)過表面處理或涂層后，刀具的耐磨性和使用壽命可以得到顯著提高。近年，TiN涂層高速鋼刀具發(fā)展較快，應(yīng)用較廣。高速鋼鉆頭、絲錐、銑刀及齒輪刀具，經(jīng)涂層后，其耐用度?？商岣?5倍以上。附錄l列出了世界各國主要高速鋼牌號對照表。2.硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是高硬度、難熔的金屬化合物(主要是WC、TiC等，又稱高溫碳化物)微米級的粉末，用鈷或鎳等金屬作粘結(jié)劑燒結(jié)而成的粉末冶金制品。其中高溫碳化物含量超過高速鋼，允許切削溫度高達8001000。切削中碳鋼時，切削速度可達1.673.34ms(100200mmin)以上。 硬質(zhì)合金是當(dāng)今最主要的刀具材料之一。絕大多數(shù)車刀、端銑刀和部分立銑刀、深孔鉆、淺孔鉆、鉸刀等均已采用硬質(zhì)合金制造。由于硬質(zhì)合金的工藝性較差，它用于復(fù)雜刀具尚受到很大限制。目前，硬質(zhì)合金占刀具材料總使用量的3040。 一、高溫碳化物 硬質(zhì)合金的性能，主要取決于金屬碳化物的種類、性能數(shù)量、粒度和粘結(jié)劑的份量。 1碳化物的種類和性能 表24所列為幾種碳化物的性能。由表可見，這幾種碳化物的硬度和熔點都很高。TiC的硬度和熔點高于WC、TiN，但彈性模量卻小于WC、TiN。WC的密度遠大于TiC、TiN，導(dǎo)熱系數(shù)亦較大。在硬質(zhì)合金中碳化物所占的比例大，則硬度高；反之，碳化物減少，粘結(jié)劑增多，則硬度低，但抗彎強度提高。 2碳化物粒度 碳化物的粒度越細，則有利于提高硬質(zhì)合金的硬度與耐磨性。但當(dāng)粘結(jié)劑含量一定時，如碳化物粒度減小，則碳化物顆粒的總表面積加大，使粘結(jié)層厚度減薄61，從而降低了合金的抗彎強度，提高了合金的硬度。反之，則使合金的抗彎強度提高，硬度降低。欲使細晶粒硬質(zhì)合金具有較高的抗彎強度，就必須增加粘結(jié)劑含量，并在制造工藝上加以控制。 碳化物粒度的均勻性，也影響硬質(zhì)合金的性能。粒度均勻的碳化物可形成均勻的粘結(jié)層，有利于防止由于熱應(yīng)力和機械沖擊而產(chǎn)生裂紋。在合金中添加TaC能使碳化物粒度均勻和細化。 二、硬質(zhì)合金的種類和牌號 目前絕大部分硬質(zhì)合金是以WC為基體，并分為WCCo、WCTiCCo、WCTaC (NbC)Co以及WCTiCTaC(NbC)Co等四類。表25列出了國內(nèi)常用各類合金的牌號、成分和性能。YT類合金，IS0(國際標(biāo)準化組織)稱為P類，主要用于加工長切屑的黑色金屬；YG類合金，ISO稱為K類，主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料；YW類合金，ISO稱為M類，可覆蓋P類、K類合金的應(yīng)用范圍。 三、硬質(zhì)合金的性能 1.硬度 碳化物WC、TiC等的硬度很高，所以合金整體也就具有高硬度，一般在HRA89-93 之間。如前節(jié)所述，硬質(zhì)合金的硬度值隨碳化物的性質(zhì)、數(shù)量和粒度而變化，又隨粘結(jié)劑含量的增多而降低。在粘結(jié)劑含量相同時，WCTiCCo合金的硬度高于WCCo合金。 硬質(zhì)合金的硬度又隨著溫度升高而降低。在700800時，部分合金保持著相當(dāng)于高速鋼在常溫時的硬度，另一部分合金則低些。合金的高溫硬度仍取決于碳化物在高溫下的硬度，故WCTiCCo合金的高溫硬度比WCCo合金高些。添加TaC(或NbC)能提高高溫硬度。 2.抗彎強度和韌性 常用牌號硬質(zhì)合金的抗彎強度在0901.50GPa(90150kgfmm2)范圍內(nèi)。粘結(jié)劑含量越高，則抗彎強度也就越高。當(dāng)粘結(jié)劑含量相同時，WCTiCCo合金的抗彎強度總是低于WCCo合金，并隨著TiC含量的增加而下降。 硬質(zhì)合金是跪性材料,常溫下其沖擊韌性僅為高速鋼的18130。韌性不足是硬質(zhì)合金的弱點。故硬質(zhì)合金刀具一般是將合金刀片焊接或夾固在刀柄(刀體)上使用，有的小模數(shù)齒輪滾刀或小的硬質(zhì)合金鉆頭和立銑刀等才做成整體的。和坑彎強度的情況一樣，WCTiCCo類的韌性低于WCCo類。 3.導(dǎo)熱系數(shù) 由于TiC的導(dǎo)熱系數(shù)低于WC,所以WCTiCCo合金導(dǎo)熱系數(shù)比WCCo合金 低，并隨TiC含量增加而下降，從表25中可見，YG6的導(dǎo)熱系數(shù)比YTl5大一倍多。 4線膨脹系數(shù) 總的說來，硬質(zhì)合金的線膨脹系數(shù)比高速鋼小得多。WCTiCCo合金的線膨脹系數(shù)大于WCCo合金，且隨TiC含量增加而加大。 由于WCCo合金的線膨脹系數(shù)比WCTiCCo合金小，而且WCCo合金抗彎強度較高，導(dǎo)熱系數(shù)較大，所以焊接時產(chǎn)生裂紋的傾向比WCTiCCo合金小 5抗冷焊性 硬質(zhì)合金與鋼發(fā)生冷焊的溫度高于高速鋼，WCTiCCo合金與鋼發(fā)生冷焊的溫度高于WCCo合金。 四、硬質(zhì)合金的選用 正確選用適當(dāng)牌號的硬質(zhì)合金對于發(fā)揮其效能具有重要意義(表2-6)。WCCo硬質(zhì)合金一般用于加工鑄鐵、有色金屬及其合金，WCTiCCo硬質(zhì)合金則用于高速切削鋼料。 切削鑄鐵及其他脆勝材料時，由于形成崩碎切屑，切削力集中在切削刃近旁的很小面積上，局部壓力很大，并具有一定的沖擊性，所以宜選用抗彎強度和韌性較好的WCCo合金。另一方面，WCCo合金雖然抗彎強度較高，但試驗證明，這類合金與鋼料摩擦?xí)r，其抗月牙洼磨損的能力較WCTiCCo合金差，因此不宜用于高速切削普通鋼料。 然而對于高溫合金、不銹鋼等難加工材料；又有不同情況。這類工件材料中含鈦，導(dǎo)熱系數(shù)低，容易發(fā)生冷焊，切削力大，切削溫度高，因而要求刀具中不含(或少含)鈦，并有較好的導(dǎo)熱性，以便減輕冷焊并降低切削溫度。這就說明對于上述難加工材料選用WCCo合 金并采用較低的切削速度較為合適。 顯然，精加工時宜選用含鈷少、硬度高的合金；粗加工或有沖擊載荷時，宜選用含鈷多、 抗彎強度大的合金。五、新型硬質(zhì)合金 1添加鉭、鈮(Ta、Nb)的硬質(zhì)合金 在WCCo合金中添加少量TaC(或NbC)可顯著提高常溫硬度、高溫強度、高溫硬度和耐磨性，而抗彎強度則略有降低。但總的來說，添加少量TaC(或NbC)的結(jié)果是利多弊少，使WCCo合金的性能獲得改善。表25中的YG6A就是種合金。 在TiC含量小于10的WCTiCCo合金中，添加少量TaC(或NbC)，可以獲得較好的綜合性能，既可加工鑄鐵、有色金屬，又可加工碳素鋼、合金鋼，也適合于加工高溫合金、不銹鋼等難加工材料，從而有“通用合金”之稱。表25中的：YW1、YW2就是這種合金。在YW類合金中，進一步提高TaC(達1014)與鈷(達10)的含量，則形成銑削專用牌號的硬質(zhì)合金，抗彎強度高，并能有效地提高抗機械沖擊與抗熱裂的性能。還有TiC 含量高(15)并添加了鉭、鈮的硬質(zhì)合金，多用于高強度鋼的切削。目前，添加鉭、鈮的硬質(zhì)合金應(yīng)用日益廣泛，而沒有鉭、鈮的YG、YT類舊牌號合金在國際上吳淘汰的趨勢。 除TaC、NbC外；有些新型硬質(zhì)合金中還添加了Cr3C2、VC和鎢粉、鈮粉等。Cr3C2和 VC的加入，可以抑制合金晶粒長大；鎢粉、鈮粉可強化粘結(jié)相。 2 硬質(zhì)合金 通過化學(xué)氣相沉積(CVD)等方法對硬質(zhì)合金刀片實行表面涂層，是近年來的重大技術(shù)進展。涂層硬質(zhì)合金采用韌性較好的基體和硬度、耐磨性極高的表層(TiC、TiN、A12O3等， 厚度510m)，較好地解決了刀具的硬度、耐磨性與強度、韌性之間的矛盾，因而具有良好 的切削性能。在相同的刀具使用壽命下，涂層硬質(zhì)合金允許采用較高的切削速度，或能在同 樣的切削速度下大幅度地提高使用壽命。與未涂層刀具相比，涂層刀具能降低切削力、切削溫度，并能改善已加工表面質(zhì)量。此外，涂層刀片的通用性較好92。 涂層材料為晶粒極細的碳化物、氮化物或氧化物。其中以TiC和TiN用得最為廣泛， 二者各具優(yōu)缺點：TiC硬度高，耐磨性好，線膨脹系數(shù)與基體比較接近，結(jié)合比較牢固；TiN 的硬度低于TiC，與基體結(jié)合稍差，但與鐵基金屬之間的摩擦系數(shù)更小，抗月牙洼磨損的能力更強，且不易生成中間層(脆性相)，故涂層允許較厚。A12O3涂層的高溫化學(xué)性能穩(wěn)定， 適用于更高速度下的切削。HfN(氮化鉿)的線膨脹系數(shù)與基體最接近，涂層后表面殘余應(yīng)力很小。幾種涂層材料復(fù)合使用，可以得到兩層、三層和多層的涂層合金。例如TiCTi (C，N)TiN三涂層刀片，內(nèi)層為TiC，與基體結(jié)合牢固，外層為TiN，與被加工材料摩擦力小，不易發(fā)生冷焊，中間用Ti(C，N)過渡，其中了TiN的百分比由內(nèi)到外遞增。多層涂層合金的切削性能常優(yōu)于單層。目前涂層材料還有Ti(B，N)、A1(O，N)等，它們可與TiC、 TiN、A12O3等組合成不同的多層涂層合金。 由于涂層材料的線膨脹系數(shù)總是大于基體合金，故涂層后合金表面不可避免地存在著殘余張應(yīng)力，使涂層合金的抗彎強度有所降低。研制新的涂層合金，應(yīng)注意涂層與基本材料在性能上的匹配，并提高基體合金的韌性。 涂層硬質(zhì)合金適用于各種鋼料、鑄鐵的精加工和半精加工，負荷較輕的粗加工亦可使用。含鈦的涂層材料不能加工高溫合金、鈦合金和奧氏體不銹鋼，因為它們之間的親和力強，從而加劇了冷焊作用94。 涂層刀片不能采用焊接結(jié)構(gòu)，不能重磨使用。由于機夾可轉(zhuǎn)位刀具的普及，為發(fā)展和使用硬質(zhì)合金涂層刀具創(chuàng)造了有利條件。目前，在工業(yè)發(fā)達國家中，涂層刀片的使用已占可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的5060以上。 還可用物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)或物理氣相沉積(PVD)法在硬質(zhì)合金表面上涂層，但它們的工藝方法不如化學(xué)氣相沉積(CVD)法成熟。 3細晶粒和超細晶粒硬質(zhì)合金 細化晶粒，可以提高硬質(zhì)合金的硬度與耐磨性。礦山用硬質(zhì)合金為粗晶粒，平均晶粒尺寸為45m；普通的刀具用硬質(zhì)合金(如YTl5、YG6等)為中晶粒，平均晶粒尺寸為2 3m；細晶粒合金(如YG6x等)的晶粒尺寸為l2m；超細晶粒合金的晶粒尺寸為 05m。如適當(dāng)增加鈷含量，可同時提高合金的抗彎強度。表27選列了兩種超細晶粒合金的成分與性能。其中YS2T中含有使晶粒細化的碳化物Cr3C2。這類硬質(zhì)合金可用于加工冷硬鑄鐵、淬硬鋼、不銹鋼、高溫合金等難加工材料。 4TiC基和Ti(C，N)基硬質(zhì)合金 以上各類硬質(zhì)合金，都屬于WC基，因為WC是它們的主要成分，并以鈷為粘結(jié)劑。 TiC基合金是以TiC為主體成分，以鎳、鉬作粘結(jié)劑的硬質(zhì)合金。TiC含量達6070% 以上。與WC基合金比較，它的硬度較高，對鋼的摩擦系數(shù)較小，切削時抗冷焊磨損能力強，高溫下硬度下降較少，具有較好的耐磨性；但韌性和抗塑性變形的能力較差，性能介于陶瓷和WC基合金之間。我國的代表性牌號是YNl0和YN05。在此合金中加入少量的 WC、NbC，是為了改善合金的導(dǎo)熱性能和韌性。實踐證明，YNl0和YN05適用于碳素鋼、 合金鋼的半精加工和精加工，其性能分別優(yōu)于WC基合金YTl5和YT30。 在TiC基合金的成分中加入氮化物，可進一步改善合金的性能，這就是Ti(C，N)基硬質(zhì)合金。除具有TiC基合金的優(yōu)點以外，Ti(C，N)基合金的強度、韌性、抗塑性變形能力及導(dǎo)熱性均高于TiC基合金，因此它是一種有發(fā)展前景的刀具材料。其應(yīng)用范圍略同于 TiC基合金。 5添加稀土元素的硬質(zhì)合金 在WC基合金中，添加少量的稀土元素，可以有效地提高合金的韌性和抗彎強度，并使耐磨性有所提高。這是因為稀土元素的存在，改善了碳化物固镕體對粘結(jié)相的濕潤性，并強化了硬質(zhì)相與粘結(jié)相。這類合金最適用于粗加工牌號，生產(chǎn)成本提高不太多。目前雖尚處于研究階段，但頗有發(fā)展前途。 6高速鋼基硬質(zhì)合金 這種材料是以TiC或WC作硬質(zhì)相(占3040)，以高速鋼作粘結(jié)相(占6070)，用粉末冶金工藝制成的。其性能介于硬質(zhì)合金與高速鋼之間，具有良好的耐磨性和較好的韌性；而且能夠接受鍛造、熱處理和切削加工，具有較好的工藝性。高速鋼基硬質(zhì)合金可以用來制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜的刀具，如鉆頭、銑刀等。 附錄2列出了國際標(biāo)準化組織(ISO)所規(guī)定的硬質(zhì)合金的類別、代號、成分及性能。附錄3列出了世界各國硬質(zhì)合金牌號的近似對照。3.其他刀具材料一、陶 瓷 按化學(xué)成分，刀具用陶瓷可以分為： 1純氧化鋁陶瓷 主要用A1203加微量添加劑(如MgO)，經(jīng)冷壓燒結(jié)而成，是一種廉價的非金屬刀具材料。其抗彎強度為0.400.50GPa(4050kgfmm2)，硬度HRA9192。由于抗彎強度過低，尚難以推廣應(yīng)用。 2復(fù)合氧化鋁陶瓷 在A1203基體中添加某些高硬度、難熔碳化物(如TiC)，并加入些其他金屬(如鎳、鉬)進行熱壓，可使抗彎強度提高到0.80GPa(80kgfmm2)以上，硬度達到HRA9394。 陶瓷有很高的高溫硬度，在1200高溫時，硬度尚能達HRA80。若是硬質(zhì)合金，在這樣的高溫下，已喪失切削能力。另外，陶瓷的化學(xué)惰性大，和被加工金屬親和作用小。但陶瓷的嚴重缺陷是抗彎強度和沖擊韌性很差，對沖擊十分敏感。因此，目前主要用于各種金屬材料(鋼、鑄鐵、高溫合金等)的精加工和半精加工。對淬硬鋼、冷硬鑄鐵的車削、銑削特別有效，其耐用度、加工效率和已加工表面質(zhì)量常高于硬質(zhì)合金刀具。隨著陶瓷材料制造工藝的改進(如熱壓)，采用更細更純的A1203粉末，剛某些金屬碳化物、氧化物，將有利于抗彎強度的提高，從而可擴大其使用范圍。 在A1203基體中加入SiC或ZrO2晶須而形成的晶須陶瓷，韌性有明顯提高，切削性能得到改善。 3復(fù)合氮化硅陶瓷 在Si3N4基體中添加TiC等化合物和金屬Co等進行熱壓，可以制成復(fù)合氮化硅陶瓷。它的機械(力學(xué))性能與復(fù)合氧化鉛陶瓷相近。氮化硅陶瓷能有效地切削冷硬鑄鐵和淬硬鋼，切削一般鋼材效果不顯著。國外有一種賽隆(sialon)陶瓷，成