常用车刀刀片材料的种类

1.3.6　常用车刀刀片材料的种类

目前常用刀具的刀片材料主要分为高速钢、硬质合金、陶瓷材料和超硬材料四个大类：

1．高速钢

① 高速钢的定义　高速钢是指含有较高的W、Cr、Mo、V元素的合金工具钢。

② 高速钢的分类、牌号与应用特点　高速钢按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢两大类。

普通高速钢又分为钨系高速钢和钨钼系高速钢两类：

钨系高速钢的典型牌号为W18Cr4V，是比较常用的普及型刀片材料。

钨钼系高速钢是以Mo元素代替W元素发展起来的一种高速钢。其典型牌号是W6Mo 5Cr4V2。

高性能高速钢：

高性能高速钢是在普通高速钢的基础上又加入适当的C、V、Co、Al等元素，进一步提高了材料的耐热性能和耐磨性能。

高性能高速钢的典型牌号有高钒高速钢W6Mo5Cr4V3、钴高速钢W2Mn9Cr4VCo8和 W6Mo5Cr4V2Co8、铝高速钢W6Mo5Cr4V2Al等。

高速钢是四类刀具材料中成型性最好的刀具材料，其制造工艺性较为理想，是各种复杂曲线刀具如钻头、丝锥、铰刀、铣刀和复杂齿轮刀具等的首选材料，但其许用切削速度是四类刀具材料中最低的材料，一般不超过30m/min，许用切削温度在700℃以下。

2．硬质合金

① 硬质合金的定义　硬质合金是由高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC等）粉末，用金属黏接剂（Co、Ni、Mo）在高温和压力条件下烧结而成的粉末冶金制品。

② 硬质合金的性能特点　由于硬质合金中的碳化物有熔点高、硬度高的特点，因此，其硬度、耐磨性和耐热性都要显著高于高速钢。所以硬质合金已成为目前金属切削加工的最主要的刀具材料。

硬质合金的常温硬度和高温硬度（红硬性）都很高，其许用切削温度可高达1000℃。

硬质合金的最大不足是抗弯强度差，脆性较大，不抗冲击，精加工中对振动很敏感。

硬质合金的另一缺点是制造工艺性差，刀刃的刃磨成型较困难，难以制造较复杂的刀刃形状。目前的高性能硬质合金刀片都是由专业化的刀具厂商直接压制成标准的刀片形状（可转位刀片），进行标准化的生产和供货。

③ 硬质合金的分类、牌号与应用特点　硬质合金的分类目前已经发展为很多类，常用硬质合金可以根据其主要硬质碳化物的成分而分为碳化钨（WC）基硬质合金和碳化钛（TiC）基硬质合金两个大类。

碳化钨基硬质合金又习惯称为钨基合金，常用的牌号有三类：

钨钴类（WC-Co）硬质合金，主要成分以碳化钨为硬质相，以金属钴作为黏结相。其代号为YG，典型牌号有YG3、YG6、YG8。最后的数字代表金属钴的百分比含量，数字越大，刀片的抗冲击性越好，但硬度会降低。该类刀片主要适合于切削硬度稍低的铸铁、铸铜等脆性材料。

钨钛钴类（WC-Ti-Co）硬质合金，其主要成分中加进了一定比例的碳化钛，使刀片的硬度进一步提高，其代号为YT，代表性的牌号有YT5、YT15、YT30。最后面的数字代表碳化钛的含量。数字越大，刀具越硬，但性质也越脆。这类刀片适合于切削钢材等塑性材料。

钨钛钽（铌）钴类（WC-TiC-TaC-Co）硬质合金，代号为YW。这类刀片材料主要用来切削较难加工的硬、脆强化材料，其价格较高。

碳化钛基硬质合金习惯称为钛基合金，其主要硬质碳化物是碳化钛（TiC），其黏结剂是金属镍（Ni）和钼（Mo），牌号为YN。与钨基硬质合金相比较，有较高的耐磨性和耐热性。但其冲击韧性较差，对振动敏感，价格高。

涂层硬质合金是目前的主流产品，所谓涂层硬质合金是指在硬质合金刀片的外表面利用物理气相沉积或化学气相沉积手段形成一层或数层强化层，可以使刀片的使用寿命提高7～10倍。比较常用的强化涂层是TiN、TiC和Al₂O₃。

3．陶瓷类

陶瓷类刀具材料主要是氧化铝（Al₂O₃）类和碳化硅类材料。这类材料一般用来制成砂轮、油石、砂带等切削材料。其主要特点是极高的硬度和高温性能，热稳定性好；缺点是太脆，冲击韧性差。这类材料主要用于精加工。

4．超硬类

超硬类刀具材料主要是金刚石和立方氮化硼。

① 金刚石刀具材料　在切削加工中应用的金刚石刀具材料主要是人造金刚石，天然金刚石资源比较匮乏，价格也较高。

金刚石是自然界最硬的材料，但它是碳的同素异形体，在高温条件下切削铁碳合金时容易与工件中的碳元素发生化合转变而形成石墨结构，所以，一般多用来加工不含有碳元素的硅材料、切削光学玻璃和陶瓷等材料。

② 立方氮化硼　立方氮化硼（CBN）的硬度仅次于金刚石，而其高温性能极好，在1300℃的高温条件下，仍然能够保持高的硬度，是一种性能极好的刀具材料。但其价格较贵，工艺成本较高。