刀具材料种类及特点：高速钢、硬质合金及其应用

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：在生产中，常用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。由于加入了稀有金属碳化物，使其具有较高的常温硬度和耐磨性，同时细化晶粒，提高了高温硬度、高温强度和抗氧化能力，因此，是一种优质的钨钴类硬质合金。由于加入了稀有金属碳化物，提高了抗弯强度和韧度，也提高了耐热性、高温硬度和抗氧化能力，是一种既能加工钢，又能加工铸铁、有色金属及其合金，通用性好的刀具材料，常用牌号有YW1、YW2。

随着切削速度的提高，碳素工具钢与合金工具钢只用于手动切削工具。在生产中，常用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。

1.高速钢（又称风钢、锋刚、白钢）

（1）高速钢的成分　高速钢以钨、钼、铬、钒等为主要合金元素。

（2）高速钢的性能　热处理后硬度达62～67HRC；耐热温度为550～650℃；有较高的抗弯强度和韧性；有良好的工艺性和经济性。

（3）常用牌号　W18Cr4V（18—4—1），W6Mo5Cr4V2（6—5—4—2）。

（4）用途　它可用于制造形状复杂的刀具如钻头、丝锥、拉刀、齿轮刀具、成形刀具等，可加工碳钢、合金钢、铸铁、有色金属等多种材料。

高速钢中加入矾、钴、铝等合金元素，可形成高性能高速钢，也可对高速钢进行粉末冶金或表面涂层以提高其切削性能。

2.硬质合金

硬质合金是通过粉末冶金的方法制成，常用钨钴类和钨钛钴类两种。

（1）硬质合金的成分　硬质合金主要由碳化钨WC、碳化钛TiC、钴Go等组成。

（2）硬质合金的性能　硬度74～82HRC，耐磨性好，耐热温度800～1000℃，切削速度比高速钢高4～10倍，可达100～300m/min，强度和韧度较差。

（3）硬质合金的种类及用途

钨钴类（YG）：成分碳化钨WC+钴Co，耐热温度800～900℃，硬度74～80HRC，强度和韧度相对钨钛钴类较好，主要用于加工有色金属、铸铁等脆性材料。

钨钛钴类（YT）：成分碳化钨WC+碳化钛TiC+钴Co，耐热温度900～1000℃，硬度75～82HRC，强度和韧度相对较差，主要用于加工钢、合金钢等塑性材料。

（4）硬质合金的常用牌号及用途

钨钴类（YG）：其牌号是以含钴量命名的。常用牌号有YG3含钴3%（用于精加工）；YG6含钴6%（用于半精加工）；YG8含钴8%（用于粗加工）。含钴量越多硬度、耐磨性和耐热性越差，强度和韧度越好。

钨钛钴类（YT）：其牌号是以含碳化钛量命名的。常用牌号有YT5含TiC5%（用于粗加工），YT15含TiC15%（用于半精加工）；YT30含TiC30%（用于精加工）。其中含TiC越多硬度、耐磨性和耐热性越好，强度和韧度越差。

（5）其他硬质合金

钨钽钴类硬质合金（YA）：成分是碳化钨（WC）+碳化钽（碳化铌）（TaC（NbC））+钴（Go）。由于加入了稀有金属碳化物，使其具有较高的常温硬度和耐磨性，同时细化晶粒，提高了高温硬度、高温强度和抗氧化能力，因此，是一种优质的钨钴类硬质合金。

钨钛钽钴类硬质合金（YW）：成分是碳化钨（WC）+碳化钛（TiC）+碳化钽（碳化铌）（TaC（NbC））+钴（Go）。由于加入了稀有金属碳化物，提高了抗弯强度和韧度，也提高了耐热性、高温硬度和抗氧化能力，是一种既能加工钢，又能加工铸铁、有色金属及其合金，通用性好的刀具材料，常用牌号有YW1、YW2。

碳化钛基硬质合金（YN）：是以碳化钛（TiC）为基体，镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，并加入少量其他碳化物的硬质合金。

表面涂层硬质合金：是采用韧性较好的基体，通过化学气相沉积和真空溅射等方法，在硬质合金刀片表面喷涂一层厚度为5～12μm的碳化钛（TiC）、氮化钛（TiN）或三氧化二铝（Al2O3）等材料而成。

刀具材料种类及特点：高速钢、硬质合金及其应用

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