常用刀具材料及其应用范围

2023-06-29 理论教育版权反馈

【摘要】：目前，在生产中所用的刀具材料主要是高速钢和硬质合金两类。碳素工具钢、合金工具钢因耐热性差，仅用于手工或切削速度较低的刀具。硬质合金的常温硬度达89～93HRA，在800～1 000℃时硬质合金还能进行切削，刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍，可加工包括淬硬钢在内的多种材料。表2-4切削用硬质合金的牌号与用途分组代号表2-5不同硬质合金刀具的应用范围

刀具材料有高速钢、硬质合金、工具钢、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。目前，在生产中所用的刀具材料主要是高速钢和硬质合金两类。碳素工具钢、合金工具钢因耐热性差，仅用于手工或切削速度较低的刀具。

1.高速钢

高速钢（又称锋钢，白钢）是含有较多的钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素的高合金工具钢，其性能如表2-3所示。高速钢具有较高的硬度（63～70HRC）和耐热性，在切削温度高达500～650 ℃时仍能进行切削；高速钢的强度高（抗弯强度是一般硬质合金的2～3 倍，陶瓷的5～6 倍）、韧性好，可在有冲击、振动的场合应用；它可以用于加工有色金属、结构钢、铸铁、高温合金等范围广泛的材料。高速钢的制造工艺性好，容易磨出锋利的切削刃，适于制造各类刀具，尤其适于制造结构复杂的成形刀具、钻头、丝锥、铣刀、拉刀、齿轮刀具等形状复杂的刀具。由于高速钢的硬度、耐磨性、耐热性不及硬质合金，因此只适于制造中、低速切削的各种刀具。

表2-3　常见高速钢的性能比较

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高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢。

（1）普通高速钢是切削硬度在250～280HBS 以下的大部分结构钢和铸铁的基本刀具材料，切削普通钢料时的切削速度一般不高于40～60 m/min。

（2）高性能高速钢是在普通高速钢的基础上增加一些含碳量、含钒量并添加钴、铝等合金元素熔炼而成，其耐热性好，在630～650℃时仍能保持接近60HRC 的硬度，适用于加工高温合金、钛合金、奥氏体不锈钢、高强度钢等难加工材料。

2.硬质合金

硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC 等）和金属黏结剂（Co，Ni 等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的常温硬度达89～93HRA，在800～1 000℃时硬质合金还能进行切削，刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍，可加工包括淬硬钢在内的多种材料。但硬质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，使用中很少制成整体刀具，一般制成各种形状的刀片，焊接或夹固在刀体上。ISO （国际标准化组织）把切削用硬质合金分为三类：P 类、K 类和M 类，其牌号如表2-4所示。

P 类（相当于我国YT 类）硬质合金由WC、TiC 和Co 组成，也称钨钛钴类硬质合金。这类合金主要用于加工钢料。

K 类（相当于我国YG 类）硬质合金由WC 和Co 组成，也称钨钴类硬质合金。这类合金主要用来加工铸铁、有色金属及其合金。

M 类（相当于我国YW 类）硬质合金是在WC、TiC、Co 的基础上再加入TaC （或NbC）而成。加入TaC （或NbC）后，改善了硬质合金的综合性能。这类硬质合金既可以加工铸铁和有色金属，又可以加工钢料，还可以加工高温合金和不锈钢等难加工材料，有通用硬质合金之称。硬质合金刀具的合理选择如表2-5所示。

表2-4　切削用硬质合金的牌号与用途分组代号

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表2-5　不同硬质合金刀具的应用范围

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常用刀具材料及其应用范围

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