金屬切削第二章

1、第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 高速鋼高速鋼第四節(jié)第四節(jié) 陶瓷陶瓷第三節(jié)第三節(jié) 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金第五節(jié)第五節(jié) 超硬刀具材料超硬刀具材料第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、刀具材料應(yīng)具有的性能一、刀具材料應(yīng)具有的性能耐熱性：指刀具材料在高溫下保耐熱性：指刀具材料在高溫下保持足夠的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和持足夠的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性、抗氧化性、抗黏結(jié)性和抗韌性、抗氧化性、抗黏結(jié)性和抗擴(kuò)散性的能力擴(kuò)散性的能力( (亦稱為熱穩(wěn)定性亦稱為熱穩(wěn)定性) )。熱硬性：材料在高溫下仍保持高熱硬性：材料在高溫下仍保持高硬度的能力稱為熱硬性硬度的能力稱為熱硬性( (亦稱高溫亦稱高溫硬度、紅硬性硬度、紅硬性) ) 注意：注

2、意：（1 1）上述幾項(xiàng)性能之間可能相互矛盾（如硬度）上述幾項(xiàng)性能之間可能相互矛盾（如硬度高的刀具材料，其強(qiáng)度和韌性較低）。高的刀具材料，其強(qiáng)度和韌性較低）。（2 2）沒有一種刀具材料能具備所有性能的最佳）沒有一種刀具材料能具備所有性能的最佳指標(biāo)，而是各有所長。指標(biāo)，而是各有所長。（3 3）所以在選擇刀具材料時應(yīng)合理選用。）所以在選擇刀具材料時應(yīng)合理選用。 二、刀具材料類型二、刀具材料類型 刀具材料可分為工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬材料等五大類，它們的硬度和韌性如圖所示。圖2-1 各類刀具材料硬度與韌性表表2-1 2-1 各種刀具材料的物理力學(xué)性能各種刀具材料的物理力學(xué)性能 工具鋼工具鋼

3、（碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼）耐熱性差，抗彎強(qiáng)度高，價(jià)格便宜，廣泛用于中、低速切削的成形刀具； 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金耐熱性好，硬度高，韌性差，多用于制作車刀、銑刀和各種高效切削刀具。（續(xù)）（續(xù)） （續(xù)）（續(xù)） 返回本返回本章目錄章目錄三、刀體材料三、刀體材料（1）整體式 尺寸小、負(fù)荷大的刀具，如絲錐、麻花鉆、鉸刀、立銑刀、滾刀、插齒刀、拉刀等；（2）機(jī)夾式 可轉(zhuǎn)位機(jī)夾的車刀、銑刀、鉆頭等的刀體可用合金工具鋼制作，如9CrSi、GCr15等；（3）焊接式 焊接車刀、鏜刀、鉆頭等可用普通碳鋼和合金鋼制作。第二節(jié)第二節(jié) 高速鋼高速鋼 高速鋼是富含鎢W、鉻Cr、鉬Mo、釩V等合金元素的高合金工具鋼。在

4、工廠中常稱為白鋼或鋒鋼。高速鋼的特點(diǎn)高速鋼的特點(diǎn) 紅硬性高紅硬性高 500650時，60HRC的高硬度； 可加工性好可加工性好 退火硬度為207HBS255HBS，與優(yōu)質(zhì)中、高碳鋼的退火硬度相近； 抗彎強(qiáng)度高，沖擊韌性好；抗彎強(qiáng)度高，沖擊韌性好； 可反復(fù)打鍛可反復(fù)打鍛 在加熱狀態(tài)下（9001100）能反復(fù)鍛打制成所需的毛坯； 自然冷卻淬硬自然冷卻淬硬 高速鋼是世界各國制造復(fù)雜、精密和成形刀具的基高速鋼是世界各國制造復(fù)雜、精密和成形刀具的基本材料，是應(yīng)用最廣泛的刀具材料之一。本材料，是應(yīng)用最廣泛的刀具材料之一。表表2-2 2-2 幾種高速鋼的物理力學(xué)性能幾種高速鋼的物理力學(xué)性能 （續(xù)）（續(xù)） 一

5、、普通高速鋼一、普通高速鋼 特點(diǎn)：工藝性能好，具有較高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和韌性?？捎糜谥圃旄鞣N刃形復(fù)雜的刀具。切削普通鋼料時的切削速度通常不高于40m/min60m/min。（1）鎢系高速鋼。）鎢系高速鋼。這類高速鋼的典型牌號為W18Cr4V（簡稱W18），含C量為0.7%0.8%，含W18%，Cr4%、V1%。此類高速鋼綜合性能較好，可制造各種復(fù)雜刃型刀具可制造各種復(fù)雜刃型刀具。 （2）鎢鉬系高速鋼）鎢鉬系高速鋼。以Mo代替部分W發(fā)展起來的一種高速鋼，典型牌號是W6Mo5 Cr4V2（簡稱M2）。 與W18Cr4V相比，優(yōu)點(diǎn)是碳化物含量相應(yīng)減少，而且顆粒細(xì)小分布均勻，因此抗彎強(qiáng)度、塑性、韌

6、性抗彎強(qiáng)度、塑性、韌性和耐磨性和耐磨性都略有提高，適于制造尺寸較大、承受沖擊力較大的刀具（如滾刀、插刀）；又因Mo的存在，使其熱塑性非常好，故特別適于軋制或扭制鉆頭等熱成軋制或扭制鉆頭等熱成形刀具形刀具。其主要缺點(diǎn)是可磨削性略低于W18Cr4V。二、高性能高速鋼二、高性能高速鋼 高性能高速鋼是在普通高速鋼成分中再添加高性能高速鋼是在普通高速鋼成分中再添加C、V、Co、Al等合金元素，進(jìn)一步提高耐熱性能和耐磨性。等合金元素，進(jìn)一步提高耐熱性能和耐磨性。這類高速鋼刀具的耐用度為普通高速鋼的1.53倍。 應(yīng)用：應(yīng)用：加工不銹鋼、耐熱鋼、鈦合金及高強(qiáng)度鋼等加工不銹鋼、耐熱鋼、鈦合金及高強(qiáng)度鋼等難加工材

7、料。難加工材料。 （1）鈷高速鋼（）鈷高速鋼（W2Mo9Cr4VCo8，簡稱，簡稱M42）。是）。是一種含一種含Co超硬高速鋼，常溫硬度達(dá)超硬高速鋼，常溫硬度達(dá)67HRC69HRC，具有良好的綜合性能。具有良好的綜合性能。Co能提高高溫硬度，相應(yīng)地提能提高高溫硬度，相應(yīng)地提高了切削速度，因高了切削速度，因V含量不高，可磨性良好。含量不高，可磨性良好。（2）鋁高速鋼（）鋁高速鋼（W6Mo5Cr4V2Al，簡稱，簡稱501） 鋁高速鋼是我國研制的無鈷高速鋼，是在鋁高速鋼是我國研制的無鈷高速鋼，是在W6Mo5Cr4V2的基礎(chǔ)上增加鋁、碳的含量，以提高的基礎(chǔ)上增加鋁、碳的含量，以提高鋼的耐熱性和耐磨性

8、，并使其強(qiáng)度和韌性不降低。鋼的耐熱性和耐磨性，并使其強(qiáng)度和韌性不降低。 三、粉末冶金高速鋼三、粉末冶金高速鋼粉末冶金高速鋼：粉末冶金高速鋼：是將熔煉的高速鋼液用高壓惰性氣體霧化成細(xì)小粉末，將粉末在高溫高壓下制成刀坯，或壓制成鋼坯然后經(jīng)軋制(或鍛造)成材的一種刀具材料。特點(diǎn)特點(diǎn)：與熔煉高速鋼相比，由于碳化物細(xì)小，分布均勻，熱處理變形小，因此粉末冶金高速鋼耐磨性好和可磨削性均得到顯著改善。應(yīng)用：應(yīng)用：適于制造切削難加工材料的刀具，特別適于制造各種精密刀具和形狀復(fù)雜的刀具。 四、涂層刀具四、涂層刀具（1）涂層刀具 是在強(qiáng)度和韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼(HSS)基體表面上，利用氣相沉積方法涂利用氣相沉

9、積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物(也可涂覆在陶瓷、金剛石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而獲得的。（2）涂層作為一個化學(xué)屏障和熱屏障涂層作為一個化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，從而減少了月牙槽磨損。（3）具有表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性，切削時可比未涂層刀具提高刀具壽命35倍以上，提高切削速度20%70%，提高加工精度0.51級，降低刀具消耗費(fèi)用20%50%。（4）涂層刀具已成為現(xiàn)代切削刀具的標(biāo)志涂層

10、刀具已成為現(xiàn)代切削刀具的標(biāo)志，在刀具中的使用比例已超過50%都可采用涂層工藝來提高它們的使用性能。涂層刀具有四種： 涂層高速鋼刀具、涂層硬質(zhì)合金刀具、涂層涂層高速鋼刀具、涂層硬質(zhì)合金刀具、涂層陶瓷刀片和涂層立方氮化硼刀片。陶瓷刀片和涂層立方氮化硼刀片。 以前兩種涂層刀具使用最多。 在陶瓷和超硬材料刀片上的涂層是硬度較基體低的材料，目的是為了提高刀片表面的斷裂韌度為了提高刀片表面的斷裂韌度（可提高10%以上），可減少刀片的崩刃及破損，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。涂層方法目前生產(chǎn)上常用的涂層方法有兩種：涂層方法目前生產(chǎn)上常用的涂層方法有兩種：物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVD）法和化學(xué)氣相沉積（）法和化學(xué)氣相沉

11、積（CVD） 法。法。PVD沉積溫度為沉積溫度為500，涂層厚度為，涂層厚度為25m；CVD沉積溫度為沉積溫度為9001100，涂層厚度可，涂層厚度可達(dá)達(dá)510m，并且設(shè)備簡單，涂層均勻。，并且設(shè)備簡單，涂層均勻。因因PVD法未超過高速鋼本身的回火溫度，故法未超過高速鋼本身的回火溫度，故高速鋼刀具一般采用高速鋼刀具一般采用PVD法。法。涂層涂層 顏色顏色 硬度硬度HVHV厚度厚度 摩擦摩擦系數(shù)系數(shù)最高使用最高使用溫度溫度說明說明工具例工具例ZrCN復(fù)合 蘭灰 2500 140.3550 通用性強(qiáng)TiN單層金黃2300 140.4500 應(yīng)用最為普遍，具有高硬度高耐磨性寄耐氧化性；適合大多數(shù)切削

12、刀具，也適合多數(shù)成形模具及抗磨損工件.TiAlN復(fù)合紫藍(lán)3200 140.5800 化學(xué)穩(wěn)定性好，具有高熱硬性，極好的抗氧化和耐磨性，適合干切削場合。AlTiN復(fù)合黑3400 140.5900高速、高硬度加工TiAlCrN亞黑3500 140.61000特殊加工領(lǐng)域TiCN漸層灰黑3000 140.4500 具有較低的內(nèi)應(yīng)力，較高的韌性以及良好的潤滑性能；適合要求較低的摩擦系數(shù)而高硬度的加工環(huán)境.CrN漸層銀亮20003150.5700 有著顯著的強(qiáng)潤滑性能和耐高溫特性，最適合銅類金屬的切削刀具，以及耐磨耐腐零件的涂層.DLC黑100040000.520.05400 優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕性能，摩

13、擦系數(shù)極低，與基體結(jié)合力強(qiáng)。用于刀具時，通常以TiAlN為基體配合使用，用以加工有色金屬、石墨等材料.涂層硬度公次于金剛石涂層材料須具有硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能涂層材料須具有硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、不與工件材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、耐熱耐氧化、穩(wěn)定、不與工件材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)低，以及與基體附著牢固等要求。摩擦因數(shù)低，以及與基體附著牢固等要求。單一的涂層材料很難滿足上述各項(xiàng)要求。所以，單一的涂層材料很難滿足上述各項(xiàng)要求。所以，硬質(zhì)涂層材料已由只能涂單一的硬質(zhì)涂層材料已由只能涂單一的TiC、TiN、Al2O3，進(jìn)入到開發(fā)厚膜、復(fù)合和多元涂層的新階段。進(jìn)入到開發(fā)厚膜、復(fù)合和多元

14、涂層的新階段。 新開發(fā)的新開發(fā)的TiCN、TiAlN、TiAlN多元、超薄、多元、超薄、超多層涂層與超多層涂層與TiC、TiN、Al2O3等涂層的復(fù)合，加等涂層的復(fù)合，加上新型的抗塑性變形基體，在改善涂層的韌性、涂上新型的抗塑性變形基體，在改善涂層的韌性、涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度、提高涂層耐磨性方面有了重層與基體的結(jié)合強(qiáng)度、提高涂層耐磨性方面有了重大進(jìn)展。大進(jìn)展。 目前，又突破了在硬質(zhì)合金基體上涂覆金剛石目前，又突破了在硬質(zhì)合金基體上涂覆金剛石薄膜技術(shù)，全面提高了刀具的性能。薄膜技術(shù)，全面提高了刀具的性能。第三節(jié)第三節(jié) 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金一一. 硬質(zhì)合金的組成與性能硬質(zhì)合金的組成與性能硬質(zhì)合金是將一

15、些難熔的、高硬度的合金碳化物硬質(zhì)合金是將一些難熔的、高硬度的合金碳化物微米數(shù)量級粉末（硬質(zhì)相）與金屬粘結(jié)劑（粘結(jié)相，微米數(shù)量級粉末（硬質(zhì)相）與金屬粘結(jié)劑（粘結(jié)相，通常是鈷）經(jīng)高壓成型，并在通常是鈷）經(jīng)高壓成型，并在1500左右的高溫下燒左右的高溫下燒結(jié)而成。結(jié)而成。常用的合金碳化物有常用的合金碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等，等，常用的粘結(jié)劑有常用的粘結(jié)劑有Co以及以及Mo、Ni等。等。硬質(zhì)合金具有高硬度、高熔點(diǎn)和化學(xué)穩(wěn)定性好等硬質(zhì)合金具有高硬度、高熔點(diǎn)和化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在特點(diǎn)，在8001000仍能完成切削加工。仍能完成切削加工。缺點(diǎn)：抗彎強(qiáng)度低，沖擊韌性差，可加工性差。缺點(diǎn)：抗彎強(qiáng)

16、度低，沖擊韌性差，可加工性差。 硬質(zhì)合金的發(fā)展很快，現(xiàn)在己成為主要的刀具材料之一。目前車削刀具大都采用硬質(zhì)合 金，其他切削刀具采用硬質(zhì)合金也日益增多，如硬質(zhì)合金端銑刀、拉刀、絞刀等。表表2-3 2-3 硬質(zhì)合金的化學(xué)成分及物理力學(xué)性能硬質(zhì)合金的化學(xué)成分及物理力學(xué)性能 （續(xù)）（續(xù)） 二、普通硬質(zhì)合金的分類、牌號與使用性能二、普通硬質(zhì)合金的分類、牌號與使用性能（1）K類，鎢鈷類硬質(zhì)合金類，鎢鈷類硬質(zhì)合金YG3、YG6X和和YG8等。等。YG代表鎢鈷類硬質(zhì)合金，后面數(shù)字表示代表鎢鈷類硬質(zhì)合金，后面數(shù)字表示Co的百分的百分含量，含量，X表示細(xì)粒。表示細(xì)粒。YG類硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度和韌性及導(dǎo)熱性較高。適類

17、硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度和韌性及導(dǎo)熱性較高。適用于加工鑄鐵、有色金屬合金等脆性材料。用于加工鑄鐵、有色金屬合金等脆性材料。二、普通硬質(zhì)合金的分類、牌號與使用性能二、普通硬質(zhì)合金的分類、牌號與使用性能（2）P類，鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金類，鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金YT5、YT15、YT30等。等。YT代表鎢鈷類硬質(zhì)合金，后面數(shù)字表示代表鎢鈷類硬質(zhì)合金，后面數(shù)字表示TiC的百的百分含量。分含量。YT類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和抗氧化能力較類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性和抗氧化能力較高，但導(dǎo)熱性能、抗彎強(qiáng)度和韌性、可磨削性和可焊高，但導(dǎo)熱性能、抗彎強(qiáng)度和韌性、可磨削性和可焊性卻有所降低。性卻有所降低。適用于加工鋼材等塑性材料。適用

18、于加工鋼材等塑性材料。 （3）M類，鎢鈦鉭鈮類硬質(zhì)合金類，鎢鈦鉭鈮類硬質(zhì)合金是在是在YG類、類、YT類硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上加入適量類硬質(zhì)合金的基礎(chǔ)上加入適量的合金碳化物的合金碳化物TaC、NbC等所形成的硬質(zhì)合金新品等所形成的硬質(zhì)合金新品種。如：種。如：YW1和和YW2。它有更高的硬度、高溫硬度、韌性和耐磨性。它有更高的硬度、高溫硬度、韌性和耐磨性。即可用于加工鑄鐵，也可用于加工鋼材，常用于半即可用于加工鑄鐵，也可用于加工鋼材，常用于半精加工和精加工。精加工和精加工。TiC基硬質(zhì)合金基硬質(zhì)合金TiC基硬質(zhì)合金是以基硬質(zhì)合金是以TiC為主體，為主體，Ni與與Mo為黏結(jié)劑，為黏結(jié)劑，并加入少量其他碳化

19、物而形成的一種硬質(zhì)合金。如：并加入少量其他碳化物而形成的一種硬質(zhì)合金。如：YN10和和YN05。其具有比其具有比WC基硬質(zhì)合金更高的耐磨性、耐熱性和基硬質(zhì)合金更高的耐磨性、耐熱性和抗氧化能力，但熱導(dǎo)率低和韌性較差?？寡趸芰?，但熱導(dǎo)率低和韌性較差。應(yīng)用應(yīng)用：適用于工具鋼的半精加工和精加工及淬硬鋼：適用于工具鋼的半精加工和精加工及淬硬鋼的加工。的加工。 三、細(xì)晶粒、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金三、細(xì)晶粒、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金普通硬質(zhì)合金晶粒為普通硬質(zhì)合金晶粒為35m，一般細(xì)晶粒硬質(zhì)合，一般細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的晶粒度為金的晶粒度為1.5m左右，微細(xì)晶粒合金為左右，微細(xì)晶粒合金為0.51m，而細(xì)晶粒硬質(zhì)合金，而細(xì)晶粒硬

20、質(zhì)合金WC的晶粒度在的晶粒度在0.5m以下。以下。超細(xì)晶粒合金的使用場合：超細(xì)晶粒合金的使用場合：1）高硬度、高強(qiáng)度的難加工材料；）高硬度、高強(qiáng)度的難加工材料；2）難加工材料的間斷切削，如銑削等；）難加工材料的間斷切削，如銑削等；3）低速切削刀具，如切斷刀、小鉆頭、成形刀；）低速切削刀具，如切斷刀、小鉆頭、成形刀； 4）要求有較大前角、后角，較小刀尖圓弧半徑能）要求有較大前角、后角，較小刀尖圓弧半徑能進(jìn)行薄層切削的精密刀具，如鉸刀、拉刀等刀具進(jìn)行薄層切削的精密刀具，如鉸刀、拉刀等刀具。四、鋼結(jié)硬質(zhì)合金四、鋼結(jié)硬質(zhì)合金 以難熔金屬WC、TiC硬質(zhì)化合物硬質(zhì)化合物作作為硬質(zhì)相為硬質(zhì)相，以高速高速鋼

21、作粘結(jié)相鋼作粘結(jié)相，通過粉末冶金制成的硬質(zhì)合金?？梢藻懺?、切削加工、熱處理和焊接可以鍛造、切削加工、熱處理和焊接。鋼結(jié)硬質(zhì)合金兼有碳化物的硬度和耐磨性以及鋼的良好力學(xué)性能，主要用作耐磨零件和機(jī)器構(gòu)件。其組織特點(diǎn)是微細(xì)的硬質(zhì)相均勻彌散地分布于鋼的基體中。鋼結(jié)硬質(zhì)合金由于含有大量的鋼基體，因而具有可熱處理性和加工性。常用硬質(zhì)合金牌號的選用常用硬質(zhì)合金牌號的選用 五、涂層硬質(zhì)合金五、涂層硬質(zhì)合金由難熔金屬的硬質(zhì)由難熔金屬的硬質(zhì)化合物化合物和粘結(jié)金屬通過和粘結(jié)金屬通過粉末冶金粉末冶金工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)合金具有硬度高、工藝制成的一種合金材料。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強(qiáng)度和耐磨、強(qiáng)度和韌性韌性

22、較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和良性能，特別是它的高硬度和耐磨性耐磨性，即使在，即使在500的溫度下也基本保持不變，在的溫度下也基本保持不變，在1000時仍有很高的時仍有很高的硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作硬度。硬質(zhì)合金廣泛用作刀具刀具材料，如車刀、銑刀材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削可以用來切削耐熱鋼耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼工具鋼等等難加工的材料。現(xiàn)在新型硬質(zhì)

23、合金刀具的切削速度難加工的材料?，F(xiàn)在新型硬質(zhì)合金刀具的切削速度等于碳素鋼的數(shù)百倍。等于碳素鋼的數(shù)百倍。 涂層刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體或高速鋼涂層刀具是在韌性較好的硬質(zhì)合金基體或高速鋼刀具基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化刀具基體上，涂覆一薄層耐磨性高的難熔金屬化合物而制成的。合物而制成的。 涂層硬質(zhì)合金一般采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫涂層硬質(zhì)合金一般采用化學(xué)氣相沉積法，沉積溫度在度在1000左右；涂層高速鋼刀具一般采用物理左右；涂層高速鋼刀具一般采用物理氣相沉積法，氣相沉積法， 沉積溫度在沉積溫度在500左右。左右。 常用的涂層材料有常用的涂層材料有TiC、TiN、Al2O3等。等。

24、涂層厚度：硬質(zhì)合金為涂層厚度：硬質(zhì)合金為45 m，表層硬度可達(dá)，表層硬度可達(dá)HV25004200； 高速鋼為高速鋼為2 m， 表層硬度可達(dá)表層硬度可達(dá)HRC 80。硬質(zhì)合金大多采用硬質(zhì)合金大多采用CVD法。法。（1）由于其沉積溫度高，故涂層與基體之間容）由于其沉積溫度高，故涂層與基體之間容易形成一層脆性的脫碳層（易形成一層脆性的脫碳層（相），導(dǎo)致刀片脆性相），導(dǎo)致刀片脆性破裂。破裂。（2）近十幾年來，硬質(zhì)合金也可采用）近十幾年來，硬質(zhì)合金也可采用PVD法。法。國外開發(fā)了國外開發(fā)了PVD/CVD相結(jié)合的復(fù)合涂層工藝，稱為相結(jié)合的復(fù)合涂層工藝，稱為PACVD法（等離子體化學(xué)氣相沉積法）。法（等離子

25、體化學(xué)氣相沉積法）。（3）PACVD法利用等離子體來促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，法利用等離子體來促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，可把涂覆溫度降至可把涂覆溫度降至400以下，保持刀片原有的韌性。以下，保持刀片原有的韌性。（4）PACVD法對涂覆金剛石和立方氮化硼法對涂覆金剛石和立方氮化硼（CBN）超硬涂層特別有效。）超硬涂層特別有效。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力；有低的摩擦高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力；有低的摩擦系數(shù)，可降低切削時的切削力及切削溫度，可提高系數(shù)，可降低切削時的切削力及切削溫度，可提高刀具耐用度刀具耐用度（提高硬質(zhì)合金刀具耐用度提高硬質(zhì)合金刀具耐用度13倍，倍， 高高速鋼刀具耐用度速鋼刀具耐用度21

26、0倍倍）。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 鋒利性、鋒利性、 韌性、韌性、 抗剝落性、抗崩刃性差及成本抗剝落性、抗崩刃性差及成本昂貴的問題。昂貴的問題。第四節(jié)第四節(jié) 陶瓷陶瓷一、陶瓷刀具的特點(diǎn)一、陶瓷刀具的特點(diǎn) 陶瓷材料是以氧化鋁或以陶瓷材料是以氧化鋁或以氮化硅氮化硅為主要成分在高為主要成分在高溫下燒結(jié)而成。溫下燒結(jié)而成。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：有很高的硬度、耐磨性、耐熱性，在有很高的硬度、耐磨性、耐熱性，在1200高溫下仍能進(jìn)行切削；很好的化學(xué)穩(wěn)定性、較高溫下仍能進(jìn)行切削；很好的化學(xué)穩(wěn)定性、較低的摩擦因數(shù)。低的摩擦因數(shù)。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：強(qiáng)度低、韌性差，抗彎強(qiáng)度僅為硬質(zhì)合金強(qiáng)度低、韌性差，抗彎強(qiáng)度僅為硬質(zhì)合金的的1/31/2

27、；導(dǎo)熱系數(shù)低，僅為硬質(zhì)合金的；導(dǎo)熱系數(shù)低，僅為硬質(zhì)合金的1/51/2。 應(yīng)用：應(yīng)用：鋼、鑄鐵及塑性大的材料（如紫銅）的半鋼、鑄鐵及塑性大的材料（如紫銅）的半精加工和精加工，對于冷硬鑄鐵、淬硬鋼等高硬度材精加工和精加工，對于冷硬鑄鐵、淬硬鋼等高硬度材料加工特別有效；但不適于機(jī)械沖擊和熱沖擊大的加料加工特別有效；但不適于機(jī)械沖擊和熱沖擊大的加工場合。工場合。陶瓷刀具廣泛用于高速切削、干切削、硬切削以及難加工材料的切削加工，“以車代磨”。其中以氧化鋁（Al2O3）或以氮化硅（Si3N4）應(yīng)用最多。在上述基體中，相應(yīng)添加TiC、SiC、TiB2等作粘結(jié)劑燒結(jié)即成為陶瓷刀具坯料。陶瓷刀具的特性（1）硬度

28、高、耐磨性能好（2）耐高溫、耐熱性好（3）化學(xué)穩(wěn)定性好（4）摩擦系數(shù)低（5）熱導(dǎo)率低（6）原料豐富陶瓷刀具的制備原材料處理配比進(jìn)行配料細(xì)化球磨干燥過篩燒結(jié)成型磨削加工，電火花線切割陶瓷刀具產(chǎn)品二、陶瓷刀具的種類與應(yīng)用特點(diǎn)1.氧化鋁氧化鋁碳化物系陶瓷碳化物系陶瓷 將一定量的碳化物（一般多用將一定量的碳化物（一般多用TiC）添加到）添加到Al2O3中，采用熱壓工藝而成，稱為混合陶瓷或組合陶瓷。中，采用熱壓工藝而成，稱為混合陶瓷或組合陶瓷。 適合于在中等切削速度下切削難加工材料。適合于在中等切削速度下切削難加工材料。2.氮化硅基陶瓷刀具氮化硅基陶瓷刀具 將硅粉氮化、球磨化后添加助燒劑熱壓燒結(jié)而將硅粉

29、氮化、球磨化后添加助燒劑熱壓燒結(jié)而成。成。（1）硬度高，達(dá)到）硬度高，達(dá)到1800-1900HV，耐磨性好。，耐磨性好。（2）耐熱性、抗氧化性好，達(dá)）耐熱性、抗氧化性好，達(dá)1200-1300 。（3）摩擦系數(shù)低，與碳和金屬親和性低。）摩擦系數(shù)低，與碳和金屬親和性低。一、一、 金剛石金剛石 有兩種：有兩種：天然單晶金剛石刀具、人造聚晶金剛石刀具。天然單晶金剛石刀具、人造聚晶金剛石刀具。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：具有極高的硬度及耐磨性、刃口極鋒利、具有極高的硬度及耐磨性、刃口極鋒利、可切下極薄的切屑、摩擦系數(shù)在所有刀具材料中是最可切下極薄的切屑、摩擦系數(shù)在所有刀具材料中是最小的、抗黏結(jié)能力強(qiáng)、但其耐熱性略差，

30、切削溫度不小的、抗黏結(jié)能力強(qiáng)、但其耐熱性略差，切削溫度不得超過得超過700800、強(qiáng)度低、脆性大、與鐵的親合、強(qiáng)度低、脆性大、與鐵的親合力很強(qiáng)。力很強(qiáng)。 應(yīng)用：應(yīng)用：用于磨具及磨料，作為刀具多在高速下對用于磨具及磨料，作為刀具多在高速下對有色金屬及非金屬材料進(jìn)行精細(xì)切削，不適合加工鋼有色金屬及非金屬材料進(jìn)行精細(xì)切削，不適合加工鋼鐵。鐵。第五節(jié) 超硬刀具材料1.1.天然單晶金剛石刀具天然單晶金剛石刀具1 1）硬度最高；）硬度最高；2 2）各晶面的硬度和摩擦系）各晶面的硬度和摩擦系數(shù)不同；數(shù)不同；3 3）用超精密加工。）用超精密加工。2.2.人造聚晶金剛石人造聚晶金剛石1 1）可制成所需的形狀尺寸

31、；）可制成所需的形狀尺寸；2 2）抗沖擊性高；）抗沖擊性高；3 3）晶面無固定方向，可自由）晶面無固定方向，可自由刃磨。刃磨。3.3.金剛石燒結(jié)體金剛石燒結(jié)體1 1）具有極高的硬度和）具有極高的硬度和耐磨性；耐磨性；2 2）良好的導(dǎo)熱性；）良好的導(dǎo)熱性；3 3）刃口鋒利。）刃口鋒利。二、立方氮化硼二、立方氮化硼 立方氮化硼立方氮化硼（CBN）是由六方氮化硼在高溫高壓）是由六方氮化硼在高溫高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成的，硬度高達(dá)下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成的，硬度高達(dá)8000HV9000HV，耐熱性好，在高于，耐熱性好，在高于1300時仍可切削，化時仍可切削，化學(xué)惰性大，與鐵系材料在學(xué)惰性大，與鐵系材料在1

32、2001300高溫下也不高溫下也不易起化學(xué)作用。易起化學(xué)作用。 應(yīng)用：應(yīng)用：用于加工鋼鐵等黑色金屬，特別是加工高用于加工鋼鐵等黑色金屬，特別是加工高溫合金、淬火鋼和冷硬鑄鐵等難加工材料。溫合金、淬火鋼和冷硬鑄鐵等難加工材料。 PCD刀具將繼續(xù)在刀具將繼續(xù)在有色金屬及其合金、非金屬材有色金屬及其合金、非金屬材料料加工中占有重要地位；加工中占有重要地位； PCBN刀具將在刀具將在黑色金屬及其合金黑色金屬及其合金加工中占有重要加工中占有重要地位，其應(yīng)用將會越來越廣泛；地位，其應(yīng)用將會越來越廣泛； 超細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金和粉末高速鋼在超細(xì)晶粒的硬質(zhì)合金和粉末高速鋼在小尺寸整體復(fù)小尺寸整體復(fù)雜刀具雜刀具加工領(lǐng)域還將占主要地位；加工領(lǐng)域還將占主要地位； 超強(qiáng)、超硬