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刀具材料介绍

时间：2024-04-19 16:08:57 来源：admin 点击：0次

非合金工具钢（原碳素工具钢）

按照GB/T13104.1—2008《钢分类第1部分：按化学成分分类》及GB/T1299—2014(模具钢)，非合金工具钢属于非合金钢。按照GB/T11304.2—2008《钢分类第2部分：按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类》，非合金工具钢属于特殊质量非合金钢。

非合金工具钢是高碳过共析、共析或亚共析钢。碳是非合金工具钢的主要强化元素。非合金工具钢通常按用途可分为刃具钢、模具钢、量具钢、耐磨的；按钢质可分为优质钢和高级优质钢。这类钢耐热性较差(200~250℃)，经热处理后具有较高的硬度和耐磨性，但热硬性差、淬透性低。这类钢主要用于制造加工硬度和强度不太高的尺寸较小、小进给、低速的切削工具和手动工具，以及形状简单、精度要求较低的量具、模具等。

合金工具钢

按照GB/T13304.1-2008《钢分类第1部分：按化学成分分类》，合金工具钢属于合金钢。按照GB/T13304.2-2008《钢分类第2部分：按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类》，合金工具钢属于特殊质量合金钢。

合金工具钢为中、高碳合金钢，这类钢碳含量较高，并含有多种强化合金元素，如铬、钨、硅、锰、钒等。合金工具钢按用途可分为刃具钢、模具钢（冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢）、量具钢，一种钢通常兼有多种用途(热作模具钢除外)。这类钢具有较高的耐热性(300~400℃)，较高的硬度，一定的韧性,良好的耐磨性、热硬性,一定的耐冲击性,以及良好的淬透性、组织稳定性，较小的热处理变形等性能。这类钢主要用于制造截面较大，要求热处理变形小，对耐磨性及韧度有一定要求的低速切削刀具，以及形状特殊且较复杂的量具、刃具、耐冲击工具和冷热作模具与一些特殊用途的工具。

以上两种钢材作为刀具材料的使用量都很少。

高速工具钢

按照GB/T13304.1-2008《钢分类第1部分：按化学成分分类》。高速工具钢属于合金钢。按照GB/T13304.2-2008《钢分类第2部分：按主要质量等级和主要性能或使用特性分类》，高速工具钢属于特殊质量合金钢。

高速工具钢是高碳合金钢，主要合金元素有钨、铬、钼、钒等，含有大量的碳化物。这些碳化物使高速工具钢具有高的热硬性和耐磨性，高速工具钢在较高温度(不大于600℃)下能保持良好的切削性能，用于制造高效率切削刀具，如铣刀、铰刀、拉刀、插齿刀及钻头等，也用于铁冷模具、高温弹簧及高温轴承等，是应用较多的一种刀具材料。

铸造钴基合金（斯太立特合金）

铸造钻基合金是一种w(C)=1%~3%和数量不等的钴、钨、铬、钒等成分组成的高钴基合金。这类材料具有高的耐热性（与高速工具钢相比）和抗弯强度(与硬质合金相比)，同时具有良好的抗氧化性以及高温尺寸稳定性、高的热硬性和韧性，在各种介质中具有良好的抗腐蚀性，其常温性能虽不及高速工具钢，但是高温性能较高，故有较好的切削性能。此类合金在美国应用较多。

硬质合金

硬质合金是一种主要由硬化相（难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等）和粘结剂相（钴、镍等）组成的粉末冶金产品。硬质合金具有硬度高、耐磨，强度和韧性较好，耐热、耐腐蚀等系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铣刀、创刀、钻头、镗刀等，用于切削铸铁、有色金属、塑料、化纤、石墨、玻璃、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢等难加工的材料。硬质合金可分为碳化钨基与碳（氮）化钛基两大类，现在新型硬质合金刀具的切削速度等于非合金工具钢的数百倍，是目前应用较多的一种刀具材料。

ISO将切削用硬质合金分为三类。

K类：主要成分为WC-Co，相当于我国的YG类，用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料。

P类：主要成分为WC-TiC-Co，相当于我国的YT类，用于加工长切屑的黑色金属。

M类：主要成分为WC-TiC-TaC(NbC)-Co，相当于我国的YW类，用于加工长或短切屑的黑色金属和有色金属。

陶瓷

陶瓷刀具具有高的硬度、热硬性和耐磨性，在高速切削和干切削时，表现出优异的切削性能，是一类极具发展前途的刀具材料。刀具用陶瓷一般采用热压法，即将粉末状原料在高温高压下压制成饼状，然后切割成刀片。按化学成分，陶瓷刀具材料约可以分为氧化铝系、氮化硅系陶瓷两大类，目前发展的有复合氮化硅一氧化铝系，以及纳米增韧陶瓷刀具材料、陶瓷涂层刀具材料。纳米改性、纳米复合及超细晶粒陶瓷刀具材料的研究与开发将是今后陶瓷刀具材料发展的主要方向。

金刚石

金刚石的化学稳定性较低，切削温度超过700~800℃时，其硬度就会急剧下降。另外，金刚石刀具不适合于加工钢铁材料，因为金刚石和铁有很强的化学亲和力，在高温下铁原子容易与碳原子作用而使其转化为石墨结构，刀具极易损坏。

立方氮化硼

立方氮化硼是由软的六方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成的。它是20世纪70年代才发展起来的一种新型刀具。

立方氮化硼有很高的硬度及耐磨性，热稳定性很好，在1400℃的高温下仍能保持很高的硬度和耐磨性。另外，立方氮化硼的化学惰性很大，它与铁族金属直至1200~1300℃时也不易起化学作用，因此立方氮化硼刀具可用于加工淬硬钢和冷硬铸铁等。

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