切削刀具材料与加工对象的力学及物理性能匹配

实际应用时刀具材料选用应与加工对象合理匹配。切削刀具材料与加工对象的匹配主要指二者的力学性能、物理性能和化学性能相匹配，已获得最长的刀具寿命和切削加工生产率。

力学性能对比

切削刀具材料与加工对象的力学性能匹配主要是指刀具与工件材料的强度、韧性和硬度等力学性能参数要相匹配。具有不同力学性能的刀具材料所适合加工的工件材料有所不同。

1）刀具材料硬度顺序为：金刚石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬质合金>高速钢。

2）刀具材料的抗弯强度顺序为：高速钢>硬质合金>陶瓷刀具>立方氮化硼刀具>金刚石刀具。

3）刀具材料的韧度大小顺序为：高速钢>硬质合金>立方氮化硼刀具、金刚石刀具、陶瓷刀具。

高硬度的工件材料，必须用高硬度的刀具来加工，刀具材料的硬度必须高于工件材料硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料硬度越高，其耐磨性就越好。如，硬质合金中含钴量增多时，其强度和韧性增加，硬度降低，适合于粗加工；含钴量减少时，其硬度和耐磨性增加，适合于精加工。具有优良高温力学性能的刀具尤其适合于高速切削加工。陶瓷刀具优良的高温性能使其能够以高的速度进行切削，允许的切削速度可比硬质合金提高2～10倍。

物理性能对比

具有不同物理性能的刀具，如，高导热和低熔点的高速钢刀具、高熔点和低热胀的陶瓷刀具、高导热和低热胀的金刚石刀具等，所适合加工的工件材料有所不同。加工导热性差的工件时，应采用导热较好的刀具材料，以使切削热得以迅速传出而降低切削温度。金刚石由于导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，不会产生很大的热变形，这对尺寸精度要求很高的精密加工刀具来说尤为重要。

1）各种刀具材料的耐热温度：金刚石刀具为700～800℃、立方氮化硼刀具为1300～1500℃、陶瓷刀具为1100～1200℃、TiC（N）基硬质合金为900～1100℃、WC基超细晶粒硬质合金为800～900℃、高速钢为600～700℃。

2）各种刀具材料热胀系数大小顺序为：高速钢＞WC基硬质合金＞TiC（N）基硬质合金＞Al₂ O₃基陶瓷>立方氮化硼＞Si₃ N₄基陶瓷＞聚晶金刚石。

3）各种刀具材料的抗热振性大小顺序为：高速钢>WC基硬质合金＞Si₃ N₄基陶瓷＞立方氮化硼＞聚晶金刚石＞TiC（N）基硬质合金>Al₂ O₃基陶瓷。