刀具材料具备的性能

四大材料刀具的性能与选择刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。

本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。

刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。

就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。

高速钢：活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀，钻油孔用钻头等都为高速钢材料。

硬质合金：YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中，特别是活塞粗加工和半精加工工序。

立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。

同时也应用于活塞立体靠模的加工中。

金刚石：金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。

在切削铝合金时，PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍，是目前铝活塞精密加工的理想刀具，已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。

刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。

切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。

刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。

切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。

正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。

每一品种刀具材料都有其特定的加工范围，只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。

不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别，例如：加工铝活塞时，金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍；YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。

第二章刀具材料2．1 必备知识和考试要点2．1．1 刀具材料应具备的性能1。

了解刀具切削过程的工作环境。

2．熟悉刀具材料应具备的性能。

2．1．2 高速钢1．熟悉高速钢的基本性能和应用范围。

2．了解通用型高速钢、高性能高速钢主要牌号和数字的含义。

2．1．3 硬质合金1．熟悉硬质合金的特点，能区别硬质合金与高速钢的不同性质和应用特点。

2．熟悉各类硬质合金牌号的含义。

3．根据已知的工件材料、加工条件，正确地选用硬质合金牌号。

2．1．4 其他1．了解涂层刀具材料的性能及应用范围。

2．熟悉陶瓷、金刚石、立方氮化硼刀具材料的性能及应用范围。

2．2 典型范例和答题技巧[例2．1] 根据刀具工作的条件说明刀具材料应具备的性能。

[答案] 刀具在切削时，要承受很大的压力和很高的切削温度，有时还要承受冲击、振动。

所以刀具材料应满足以下要求：(1)高的硬度和耐磨性。

硬度是刀具材料应具备的基本特性。

刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度高。

切削金属所用刀具的切削刃的硬度，一般都在60HRC以上。

耐磨性是材料抵抗磨损的能力。

要保证刀具有足够的使用寿命，刀具材料应具有很好的耐磨性。

(2)足够的抗弯强度和韧性。

要使刀具在承受很大压力和在切削过程中通常出现的冲击和振动的条件下正常工作，而不产生崩刃和折断，刀具材料就必须具有足够的强度和韧性。

(3)高的耐热性(热稳定性)。

耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。

它是指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的性能。

刀具材料的高温硬度愈高，则刀具的切削性能愈好，允许的切削速度也愈高。

除高温硬度外，刀具材料还应具有在高温下抗氧化的能力以及良好的抗粘结和抗扩散的能力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。

(4)良好的热物理性能和耐热冲击性能。

刀具材料的导热性愈好，切削热愈容易从切削区散走，有利于降低切削温度。

刀具在断续切削(如铣削)或使用切削液切削时，常常受到很大的热冲击(温度变化剧烈)，使刀具内部产生裂纹而导致断裂。

1、440C钢在硬度58HRC的前提下，耐磨度为0.5，韧度为1.25，防锈性为7.4。

2、BG42钢在硬度60HRC的前提下，耐磨度为2，韧度为1.25，防锈性为7.6。

3、3V钢在硬度63HRC的前提下，耐磨度为1.5，韧度为4，防锈性为8。

4、10V钢在硬度63HRC的前提下，耐磨度为5.25，韧度为1，防锈性为5.8。

5、ZDP189钢在硬度68HRC的前提下，耐磨度为4，韧度为1，防锈性为6。

6、20CV钢在硬度60HRC的前提下，耐磨度为3，韧度为1.25，防锈性为10。

7、M2钢在硬度63HRC的前提下，耐磨度为1.2，韧度为1，防锈性为1。

8、A11钢在硬度63HRC的前提下，耐磨度为10，韧度为1.1，防锈性为1。

9、154CM钢在硬度60HRC的前提下，耐磨度为0.9，韧度为1.21，防锈性为7.7。

10、ATS34钢在硬度60HRC的前提下，耐磨度为1.1，韧度为1.25，防锈性为6.8。

11、S30V钢在硬度60HRC的前提下，耐磨度为1.5，韧度为1.23，防锈性为8。

常用刀具钢材特性“不锈钢”这个词常常让人误解，因为事实上没有钢材是不生锈的，生锈会在钢材上留下污点，并使刀具状态欠佳。

熔炼时在钢材中加入铬，并降低碳的含量，就可以使其成为“不锈钢”。

有些专家认为，不锈钢的表现具有矛盾性：增多铬减少碳能增强抗锈能力，但也使刀刃更难于打磨锋利，刀锋持久性也会降低。

但我们发现多数的不锈钢刀刃能够于其它材料的刀刃一样锋利，且持久性也一样。

7Cr17Mo系列军工钢材）：含碳（C）0.68-0.75%、含铬（Cr）16.7-17.5%，含钼（Mo）0.5%等成份组成；经过油淬火处理后，硬度可达到58-60HRC。

该钢质系列产品特点：更坚硬更锋利、持久、防锈、韧性高420J2: （Cold Stee公司出品）由于其低碳高铬的组成，是这种钢材成为制作坚韧抗震刀刃的决佳选择，同时还具有很好的抗腐蚀能力与不错的刀锋保持性。

刀具材料基本要求及种类代号用途一、刀具材料对切削部分的基本要求1、切削性能方面（1）高硬度和耐磨性好刀具材料应比被切削加工工件材料的硬度高，一般硬度指标均达HRC60以上。

耐磨性是材料抵抗磨损的能力，一般地说，刀具材料硬度愈高则耐磨性愈好。

（2）有足够的强度和韧性强度和韧性是衡量刀具在切削过程中承受各种应力和冲击的能力，一般用抗弯强度和冲击韧度来表示。

（3）有高耐热性和良好的导热性。

2、工艺性能方面有良好的工艺性能如热处理性能好、磨削性能好、热处理工艺性能好、锻造性、焊接性能好。

二、刀具材料的种类、牌号、规格用途和性能1、碳素工具钢是含碳量较高的优质钢。

优点是淬火后硬度较高，可达HRC61～HRC 65,且价格低廉。

缺点是不耐高温，在200℃～250℃即失去原来的硬度，耐磨性差，淬透性差。

用于制造低速手用工具。

如锉刀、锯条、简易冲模剪切刀片等。

常用牌号有T10、T10A、T12、T12A锉刀锯条2、合金工具钢是在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr) 钨(W)锰(Mn)等合金元素，以提高材料的耐热性、耐磨性的韧性。

其淬透性较好，热处理变形小。

淬火硬度可达HRC61～HRC 65,能耐350℃～400 ℃的高温。

可用来制造形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具，如铰刀、拉刀等。

常用牌号有9SiCr、CrWMn等。

铰刀拉刀3、高速钢是含W和Cr较多的合金工具钢。

常用的牌号有W18Cr4V 和W9Cr4V2，能在600 ℃左右的高温下保持硬度，淬火后硬度可达HRC62～HRC65.用来制造形状复杂的特殊刃具，如铣刀、钻头等。

锥柄钻头柱柄钻头立铣刀4、硬质合金主要成分是碳化钨WC和钴Co.硬度可达HRA89～HRA 93.在900℃～1000 ℃内仍能进行正常切削，切削速度比高速钢高4-10倍。

目前国产硬质合金分两类：一类是由WC和Co组成的钨钴类，即K类（YG 类）；一类是由WC、TiC和Co组成的钨钛钴类，即P类（YT类）。

户外刀具钢材性能对比“不锈钢”这个词常常让人误解，因为事实上没有钢材是不生锈的，生锈会在钢材上留下污点，并使刀具状态欠佳。

熔炼时在钢材中加入铬，并降低碳的含量，就可以使其成为“不锈钢”。

有些专家认为，不锈钢的表现具有矛盾性：增多铬减少碳能增强抗锈能力，但也使刀刃更难于打磨锋利，刀锋持久性也会降低。

但我们发现多数的不锈钢刀刃能够于其它材料的刀刃一样锋利，且持久性也一样。

刀具钢材对刀的影响程度：钢是铁、碳和少量其它元素的合金。

不锈钢或者10.5%或以上铬金含量的抗腐蚀性合金钢是该类金属的通用术语。

应该记住不锈钢并不是说这种地钢材不生锈或不会被腐蚀，而只不过是它比不含铬的合金的耐腐蚀性能强得多。

除了铬金属之外，其它金属元素如镍、钼、钒等也可以加入合金中用于改变合金钢的性能，从而生产出不同等级、不同性能的不锈钢。

因应用目的和场所的不同，仔细挑选性能最为合适的不锈钢所制造的刀具，对于你特定工作的效率和成功至关重要。

刀具中不同金属元素带来的优点。

简单地说：钢就是铁和碳的合金。

其它成分是为了使钢材性能有所区别。

以下以字母顺序列出重要的钢材，他们包含以下成分：碳（Carbon)-存在于所有的钢材，是最重要的硬化元素。

有助于增加钢材的强度，我们通常希望刀具级别的钢材拥有0.5%以上的碳，也成为高碳钢。

目前，比较好的高碳钢，其碳的含量都超过1%，比如世界顶级的N690CO高碳钢，其碳的含量就超过了1.2%。

]铬（Chromium)-增加耐磨损性，硬度，最重要的是耐腐蚀性，拥有13%以上的认为是不锈钢。

尽管这么叫，如果保养不当，所有钢材都会生锈的。

所以目前世界的顶级钢材，一般都是高碳高钴钢。

上面提及的N690O,其钴的含量就超过1.5%。

锰（Manganese）-重要的元素，有助于生成纹理结构，增加坚固性，和强度、及耐磨损性。

在热处理和卷压过程中使钢材内部脱氧，出现在大多数的刀剪用钢材中，除了A-2,L-6和CPM 420V。

金切基础：刀具材料及刀具构造刀具是由切削部分和夹持部分组成。

夹持部分是用来将刀具夹持在机床上的部分，要求它能保证刀具正确的工作位置，传递所需要的运动和动力，并且夹固可靠，装卸方便。

切削部分是刀具上直接参加切削工作的部分，刀具切削性的优劣，取决于切削部分的材料、角度和结构。

一.刀具材料1.对刀具材料的基本要求刀具材料是指切削部分的材料。

它在高温下工作，并要承受较大的压力、摩擦、冲击和振动等，因此应具备以下基本性能。

（1）较高的硬度刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温硬度一般在60HRC以上。

（2）有足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。

（3）有较好的耐磨性，以抵抗切削过程中的磨损，维持一定的切削时间。

（4）较高的耐热性，以便在高温下仍能保持较高硬度，又称为红硬性或热硬性。

（5）有较好的工艺性，以便于制造各种刀具。

工艺性包括锻造、轧制、焊接、切削加工、磨削加工和热处理性能等。

目前尚没有一种刀具材料能全面满足上述要求。

因此，必须了解常用刀具材料的性能和特点，以便根据工件材料的性能和切削要求，选用合适的刀具材料。

2. 常用的刀具材料目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷材料等。

（1）碳素工具钢含碳量较高的优质钢，淬火后硬度较高、价廉，但耐热性较差。

（2）合金工具钢在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素，形成合金工具钢。

常用来制造一些切削速度不高或手工工具，如锉刀、锯条、铰刀等。

目前生产中应用最广的刀具材料是高速钢和硬质合金。

（3）高速钢它是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。

它的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格也比硬质合金低。

W18Cr4V是国内使用最为普遍的刀具材料，广泛地用于制造各种形状较为复杂的刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具等。

（4）硬质合金它是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC、TiC等）作基体，以金属Co等作粘结剂，用粉末冶金的方法而制成的一种合金。

6种数控刀具的种类、性能、特点、应用专业知识先进的加工设备与高性能的数控刀具相配合，才能充分发挥其应有的效能，取得良好的经济效益。

随着刀具材料迅速发展，各种新型刀具材料，其物理、力学性能和切削加工性能都有了很大的提高，应用范围也不断扩大。

一.刀具材料应具备基本性能刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。

刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。

因此，刀具材料应具备如下一些基本性能：(1)硬度和耐磨性。

刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。

刀具材料的硬度越高，耐磨性就越好。

(2)强度和韧性。

刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动,防止刀具脆性断裂和崩刃。

(3)耐热性。

刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。

(4)工艺性能和经济性。

刀具材料应具备好的锻造性能、热处理性能、焊接性能;磨削加工性能等，而且要追求高的性能价格比。

二.刀具材料的种类、性能、特点、应用1.金刚石刀具材料的种类、性能和特点及刀具应用金刚石是碳的同素异构体，它是自然界已经发现的最硬的一种材料。

金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性能，在有色金属和非金属材料加工中得到广泛的应用。

尤其在铝和硅铝合金高速切削加工中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具品种。

可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要工具。

⑴金刚石刀具的种类①天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。

②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauine diamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。

刀具材料与工件材料的力学性能匹配力学性能主要指的是刀具和工件的强度、韧性及硬度等参数。

各种刀具材料按照抗弯强度由强到弱的顺序排列，依次为：高速钢＞硬质合金＞陶瓷刀具＞石和立方氮化硼刀具；按照韧性从高到低顺序排列，依次为高速钢＞硬质合金＞立方氮化硼、石和陶瓷刀具；按照硬度由高到低顺序排列，依次为石刀具＞立方氮化硼刀具＞陶瓷刀具＞硬质合金＞高速钢Q 刀具监控由于力学性能存在差异，刀具才能适应各种不同工件材料的加工需求。

刀具的硬度必须要高于它要加工的工件硬度，因此高硬度的工件材料，必须要用更高硬度的刀具才能进行加工。

通常，刀具材料的硬度越高，其耐磨性也就越好，但是强度和韧性一般不会与硬度（即耐磨性）同时表现高优，就如鱼和熊掌不可兼得的关系。

高强度和高韧性的刀具，硬度（耐磨性）通常较低，一般被安排用于粗加工和半精加工，如高速钢和钻含量高的硬质合金刀具；而高硬度（高耐磨性）的刀具，强度和韧性相对较低，一般被用于精加工和高精密加工，如低钻含量硬质合金、立方氮化硼、石和陶瓷刀具。

刀具材料硬度与韧性的关系另外，同时在强度、韧性、硬度方面表现都优秀，具备强大综合高温力学性能的刀具，特别是近几年来，刀具业界科研人员创新性地在硬质合金材料中添加了超级合金（也叫高温合金）中的关键耐高温组元，不仅具有抗塑性变形能力,的抗冲击性能，还兼具更高红硬性的超级硬质合金材质刀具，是M类（不锈钢：不锈钢、铸钢）和S类（难加工材料：高速钢、特殊合金钢、耐热不锈钢、高温合金、难熔合金）工件粗、半精、精加工的**,其切削质量和使用寿命可比普通硬质合金刀具提高一倍以上。

而具有优良的高温力学性能（特指红硬性），在高速切削下有很好的红硬性和抗月牙洼磨损能力的刀具，则是高速切削的**之选，如TiCN基金属陶鎏刀具就具有上述优点，能够以很高的速度进行切削，其允许的切削速度可以比硬质合金刀具高2到10倍，适合P、M、K类（钢、不锈钢、铸铁）材质工件的高速精加工、半精加Xo。

陶瓷刀具材料的名词解释陶瓷刀具材料是一种常见的刀具材料，在现代生活中得到了广泛的应用。

它具有许多独特的性质和优势，使其成为许多人首选的切割工具。

本文将对陶瓷刀具材料进行名词解释，以便更好地了解其特点和应用。

一、陶瓷刀具材料的定义陶瓷刀具材料是指由非金属元素组成的刀具，其主要成分为氧化锆和氧化铝等高硬度陶瓷材料。

它与传统的金属刀具相比，具有更高的硬度和更好的耐磨性能，因此在许多行业中得到了广泛应用。

二、陶瓷刀具材料的特性1. 高硬度：陶瓷刀具材料的硬度通常在摩氏硬度表上达到9级以上，远远超过金属刀具。

这使得它在切割过程中不容易被磨损，能够保持更长时间的锋利。

2. 优异的耐磨性：陶瓷刀具材料由于硬度高，所以具有出色的耐磨性。

在切割工作中，它不容易磨损，能够保持更长时间的使用寿命。

3. 无需润滑：由于陶瓷刀具材料的表面非常光滑，所以在切割过程中无需额外的润滑剂。

这使得切割更加方便和高效。

4. 轻便：陶瓷刀具材料相比金属刀具更加轻巧，使用起来更为舒适，减少了使用者的疲劳感。

5. 刀刃锋利：陶瓷刀具材料的刀刃非常锋利，能够实现精确的切割，保持食材的原始风味和质感。

三、陶瓷刀具材料的应用1. 厨房用具：陶瓷刀具材料在厨房中应用十分广泛。

由于其锋利的刀刃和优异的耐磨性，能够轻松应对各类食材的切割，保持食物的原始口感。

2. 医疗行业：陶瓷刀具材料在医疗行业中也有重要的应用。

由于其无菌性能好，不易滋生细菌，因此被广泛用于外科手术中的切割和切割骨头。

3. 电子行业：陶瓷刀具材料的高硬度和良好的耐磨性，使其在电子行业的切割、刮削和压痕等工艺中得到广泛应用。

4. 工业制造业：陶瓷刀具材料在工业制造业中能够实现精密加工和高效切割，常被用于对瓷砖、玻璃等材料进行切割和加工。

四、陶瓷刀具材料的保养和维护1. 使用后及时清洗：在使用陶瓷刀具材料后，应及时用清水将其表面的食物残渣和油脂清洗干净，以免对刀刃造成损坏。

2. 避免碰撞：陶瓷刀具材料虽然硬度高，但却比金属刀具更易脆裂，因此在存储和使用时应避免与硬物碰撞，以免刀刃受损。

刀具的常用材料及应用
刀具的常用材料包括以下几种：
1. 碳钢：碳钢刀具具有良好的切削性能和强度，常用于制作一般用途的刀具，如菜刀、水果刀等。

2. 高速钢：高速钢刀具在高速切削时能保持较高硬度和耐磨性，常用于制作工具钢刀具，如铣刀、车刀等。

3. 不锈钢：不锈钢刀具具有较好的抗腐蚀性能，常用于制作厨房刀具、医疗器械等。

4. 复合材料：复合材料刀具通常由多种材料层叠组合而成，具有较高的硬度、耐磨性和韧性，常用于高精度切割工艺，如数控刀具等。

5. 陶瓷：陶瓷刀具具有较高的硬度和耐磨性，且不易生锈，常用于切割纤维类材料、蔬菜、水果等。

不同材料的刀具适用于不同的应用场景。

一般来说，碳钢刀具适用于一般切削作业，高速钢刀具适用于高速切削和加工硬度较高的材料，不锈钢刀具适用于需要抗腐蚀性能的场合，复合材料刀具适用于高精度切割工艺，陶瓷刀具适用于切割易破碎的材料。

需要根据具体的应用需求选择合适的刀具材料。

刀具材料的种类一、高速钢高速钢是指钢中含有大量合金元素，能够在高温高速切削条件下保持较高硬度和耐磨性的钢材。

高速钢具有优异的耐磨性、热硬性、切削性和韧性等特点，广泛应用于刀具制造领域。

高速钢按成分可分为W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等不同种类，具有不同的硬度和使用范围。

二、硬质合金硬质合金是一种由钨钴合金制成的刀具材料，具有极高的硬度和耐磨性。

硬质合金具有优异的切削性能，可以用于高速切削、精密切削和重负荷切削等工艺。

硬质合金常用于制作刀片、铣刀和钻头等刀具。

三、陶瓷刀具陶瓷刀具是一种以氧化锆或氮化硅等陶瓷材料制成的刀具。

由于陶瓷材料具有极高的硬度和耐磨性，陶瓷刀具具有出色的切削性能和耐高温性能。

陶瓷刀具广泛应用于高温合金、玻璃、陶瓷等硬脆材料的加工。

四、金刚石刀具金刚石刀具是以金刚石颗粒为刀具表面的切削工具。

金刚石是目前已知最硬的材料，具有极高的硬度和耐磨性，适用于切削硬度较高的材料，如石英、玻璃、陶瓷、大理石等。

金刚石刀具主要用于宝石加工、石材加工和高速切削等领域。

五、涂层刀具涂层刀具是将一层或多层特殊涂层覆盖在刀具表面的刀具。

涂层可以提高刀具的硬度、耐磨性和热稳定性，从而延长刀具的使用寿命。

常见的涂层材料有氮化钛、氮化铝、碳化钛等。

涂层刀具广泛应用于汽车制造、航空航天和模具加工等领域。

六、多晶立方氮化硼刀具多晶立方氮化硼刀具是一种由多晶立方氮化硼制成的刀具材料。

该材料具有极高的硬度和耐磨性，能够在高温和高速切削条件下保持良好的切削性能。

多晶立方氮化硼刀具广泛应用于高硬度材料的切削加工，如硬质合金、陶瓷等。

七、超硬合金刀具超硬合金刀具是一种由金属碳化物或金属氮化物固溶体制成的刀具材料。

超硬合金刀具具有极高的硬度和耐磨性，适用于加工高硬度材料，如钢、铁、铝等。

超硬合金刀具广泛应用于机械加工、汽车制造和航空航天等领域。

以上就是刀具材料的主要种类。

不同的刀具材料适用于不同的加工材料和加工条件，选择合适的刀具材料能够提高切削效率和加工质量，降低生产成本。

金属切削原理及刀具试题一及答案评卷人得分题号—•A—四五六七八九十总分得分1.〔〕是决定刀具切削性能的根本因素,对于加工效率、加工质量、加工本钱以及〔〕的影响很大.2.刀具材料应具备的性能包括〔〕、〔〕、〔〕、〔〕、〔〕.3.在机床上切削工件,工件与刀具之间要有〔〕,称为切削运动,切削运动分为〔〕和〔〕.4.在切削加工过程中,工件上会形成三种外表.它们是〔〕、〔〕和〔〕.5.由于工件材料性质和切削条件不同,切削层变形程度也不同,因而产生的切屑形态也多种多样,归纳起来主要包括〔〕、〔〕、〔〕和崩碎切屑四种类型.6.金属切削时•,刀具切入工件使切削层金属转变成切屑所需要的力称为〔〕.7.切削过程中所产生的热量主要靠〔〕、工件和刀具传出,被周围介质带走的量很少〔干切削时约占1%〕.8.刀具磨损决定于刀具材料、工件材料的物理力学性能和〔〕.9.工件材料的〔〕是指在一定切削条件下,工件材料切削加工的难易程度.评卷人得分二、是非题.〔正确的在括号内画,错的画X, 每题1分一共20分〕1.高性能高速钢是在通用型高速钢的根底上,通过调整化学成份和添加其他合金元素,使其性能比通用型高速钢进一步提升的一种新型高速钢.〔〕2.粉末冶金高速钢制造工艺于20世纪60年代后期在中国开发成功.〔〕3.前面乂称为前刀面,是指与过渡外表相对的刀面. 〔〕4.正交平面参考系由基面、切削平面和正交平面组成. 〔〕5.前刀面与切削平面之间的夹角称为前角. 〔〕6.任意剖面是指过车刀主切削刃上选定点所作的垂直于基面的剖面.〔〕7.刀具的工作角度是刀具在法平面参考系中定义的一组角度. 〔〕8.在切削塑性工件材料时,如果在刀具前面的摩擦系数较大,切削速度不高, 且乂能形成带状切屑的情况下,常会在切削刃上粘附一个硬度很高的鼻型或楔型硬块,这种硬块称为积屑瘤.〔〕9.产生加J2硬化的原因是在已加工外表的形成过程中外表层经受了复杂的塑性变形,金属晶格被拉长、扭曲与破碎,阻碍了进一步塑性变形而使金属强化.〔〕10.影响切屑变形的因素固然很多,但归纳起来有三个方面,即工件材料、刀具几何参数及切削速度. 〔〕11.切削力Fc作用于基面内.〔〕12.切削力实验公式是指切削力的指数公式,此公式是通过理论推导建立起来的. 〔〕13.工件材料强〔硬〕度增高.即工件材料的剪切屈服强度增大,切削力呈正比例增大.〔〕14.在刀具几何参数各项中,前角儿对切削力"的影响最大.〔〕15.硬质合金刀具的硬度高,发生硬质点磨损的机率较少. 〔〕16. 一把新刀从开始切削直到磨损量到达磨钝标准为止总的切削时间,或者说是刀具三次刃磨之间总的切削时间称为刀具耐用度. 〔〕17.工件材料、刀具材料和刀具儿何参数选定后,切削速度是影响刀具耐用度的最主要因素. 〔〕18.工件材料硬度包括常温硬度、高温硬度. 〔〕19.金相组织是决定工件材料物理力学性能的重要因素之一.〔〕20.刀具的合理前角主要取决于刀具材料和工件的结构.〔〕评卷人得分三、概念题.〔每题4分,共20分〕1.工作基面2.切削层公称横截面积3.切屑厚度变形系数4.辐射测温法5.切削加工性评卷人得分--------------------- 四、简答.〔此题40分,每题5分,共8题〕1.高速钢可分为哪几种？2.在切削加工过程中,工件上会形成三种外表,试画图说明这三种外表.3.什么是刀具的标注角度？有何作用？4.简述积屑瘤的形成原氏5.简述间接测量法.6.简述切削温度分布的一些规律.7.简述刀具磨损原因.8.简述切削加工性的衡量指标.试题一答案一、填空.(每空1分,,共20分)10.刀具材料刀具耐用度11.高硬度和高耐磨性足够的强度与冲击韧性高耐热性好的导热性和小的膨胀系数良好的工艺性和经济性12.相对运动主运动进给运动13.待加工外表已加工外表过渡外表14.带状切屑节状切屑粒状切屑15.切削力16.切屑17.切削条件18.切削加工性二、是非题.(正确的在括号内画J,错的画X,每题1分,,共20分)1.( V)2.(X)3.(X)4.( V)5.(X )6.( V)7.(X)8.( V)9.( V)10.(X )11.(X)12.(X)13.( V)14.( V)15.(X)16.(X)17.( V )18.( V)19.( V)20.(X)三、概念题.(每题4分,共20分)6.通过切削刃选定点并与合成切削速度方向相垂直的平面称为工作基面, 用符号儿表示.7.是指给定瞬间切削层在与主运动方向相垂直的平面内度量的实际横截面积,用符号&表示,单位为mm2.8.切屑厚度与切削层厚度他之比称为切屑厚度变形系数,用符号,表示9.辐射测温法是一种非接触式测量方法.它是利用高温辐射能量来测量工件外表温度的.作为测量用的传感器有光电传感器及热敏电阻传感器两种.10.工件材料的切削加工性是指在一定切削条件下,工件材料切削加工的难易程度.四、简答.(此题40分,每题5分,共8题)9.答：通用型高速钢：铝系高速钢、鸨铝系高速钢高性能高速钢：高碳高速钢、高钢高速钢、钻高速钢、铝高速钢三、粉末冶金高速钢10.持加工表tfti加工投面H.答：刀具的标注角度是刀具的重要几何参数,直接关系到刀具的性能、强度和耐用度等.包括：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角、副后角、楔角、刀尖角,上述八个角度中,前五个为刀具的根本角度,其余均为派生角度. 12.答:在切削过程中,由于刀具前面与切屑间的摩擦,使刀具前面和切屑底层一样都是刚形成的新鲜外表,它们之间的粘附水平较强.因此,在一定切削条件〔压力和温度〕下,刀具与切屑底层接触处发生黏结,使与刀具前面接触的切屑底层金属流动较慢,而切屑上层金属流动较快.这流动较慢的切屑底层,称为滞流层. 显然滞流层金属产生的塑性变形比切屑上层金属产生的塑性变形大得多,其晶粒纤维化程度很高,纤维的方向几乎与刀具前面平行.如果温度与压力适当,滞流层金属的流速接近于零,与刀具前面黏结成一体,形成积屑瘤.随后,新的滞流层金属在此根底上,逐层积聚、粘合,使积屑瘤的高度"b逐步长大,直到该处的温度和压力缺乏以产生黏结为止.13.答：间接测量法通过测量机床电动机电功率0E,再用式〔4-6〕和式〔4-7〕可间接计算出切削力匕的方法.但此方法测量较粗略,要较精确测量,常使用专门用于测切削力的仪器,即测力仪.14.答：〔1〕剪切平面上各点温度变化不大,几乎相同.〔2〕不管刀具前面还是主后刀面上的最高温度都处于离主切削刃一定距离处〔该处称为温度中央〕.这说明切削塑性金属时,切屑沿刀具前面流出过程中, 摩擦热是逐步增大的,一直至切屑流至黏结与滑动的交界处,切削温度才到达最大值.此后,因进入滑动区摩擦逐渐减小,加上热量传出条件改善,切削温度乂逐渐下降.〔3〕切削底层〔同刀具前而相接触的一层〕温度最高,离切削底层越远温度越低.这主要是由于切削底层金属变形最大,且乂与刀具前面存在摩擦的缘故.切屑底层的高温将使其剪切强度下降,并使其与刀具前面间的磨擦系数下降.〔4〕塑性越大的工件材料,在刀具前面上切削温度的分布越均匀,且最高温度区距切削刃越远.这是由于塑性越大的材料,刀具与刀屑接触长度较长的缘故.〔5〕导热系数越低的工件材料,其刀具前面和主后刀面上的温度也就越高, 且最高温度区距切削刃越近,这就是一些高温合金和钛合金难切削和刀具容易磨损的主要原因之一15.答:切削过程中刀具磨损与一般机械零件的磨损有显著的不同,它表现在以下几个方面：〔1〕刀具与切屑、刀具与工件接触面经常是活性很高的新鲜外表,不存在氧化膜等的污染.〔2〕刀具的前面和后面与工件外表的接触压力非常大,有时甚至超过被切材料的屈服强度.〔3〕刀具与切屑、刀具与工件接触面的温度很高.硬质合金刀具加工钢料时其接触面的温度可达800〜1 000 C；高速钢刀具加工钢料时其接触面的温度可达300〜600 °C.在上述特殊条件下,刀具正常磨损的原因主要是由机械、热和化学三种作用的综合结果,即由工件材料中硬质点的刻划作用产生的硬质点磨损,山压力和强烈磨擦产生的黏结磨损,由高温下产生的扩散磨损,由氧化作用等产生的化学磨损等几方面的综合作用.16.答：衡量切削加工性的指标因加工情况不同而不尽相同,一般可归纳为以下几种：〔1〕以刀具耐用度衡量切削加工性在相同的切削条件下,刀具耐用度高,切削加工性好.〔2〕以切削速度衡量切削加工性在刀具耐用度相同的前提下,切削某种工件材料允许的切削速度越快,其切削加工性越好；反之切削某种工件材料允许的切削速度越慢,切削加工性越差.〔3〕以切削力和切削温度衡量切削加工性在相同的切削条件下,切削力大或切削温度高,那么切削加工性差.当机床动力缺乏时.,常用此指标衡量切削加工性.〔4〕以加工外表质量衡量切削加工性假设易获得好的加工外表质量,那么切削加工性好.〔5〕以断屑性能衡量切削加工性在自动机床、组合机床及自动生产线上,或者对断屑性能要求很高的工序〔如深孔钻削、盲孔钻削等〕中,常采用此指标衡量切削加工性.。

常用刀具材料的性能及应用一、概述刀具材料是指刀具上参与切削部分的材料。

刀具的切削部分不但要求具有一定的几何形状，还要求有相应的刀具材料。

目前广泛应用的刀具材料有高速钢和硬质合金。

二、刀具材料应具备的性能（一）高的硬度和良好的耐磨性（二）高的强度和韧性（三）高的耐热性（四）良好的工艺性总之，刀具应具备的性能主要就这四个方面，当然还有经济性、切削性能的可预测性等要求。

三、常用刀具材料目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金及陶瓷等。

一）碳素工具钢碳素工具钢是一种含C量较高的优质钢（含C一般为0.65～1.35%）。

1、常用牌号有T7A、T8A……T13A等2、主要性能淬火后硬度较高，可达HRC61～65；红硬性为200℃～250℃，价格低廉，不耐高温，切削速度因此而不能提高，允许切削速度VC≤10m/min,只能制作低速手用刀具，如板牙、锯条、锉等。

二）合金工具钢在碳素工具钢中加入一定量的铬（Cr）、钨（W）、锰（Mn）等合金元素，能够提高材料的耐热性、耐磨性和韧性，同时还可以减少热处理时的变形。

1、主要牌号有9SiCr CrWMn2、主要性能淬火后的硬度可达HRC61～65，红硬性为300℃～400℃，允许切削速度Vc=10～15m/min,制作低速、形状比较复杂、要求淬火后变形小的刀具。

如板牙、拉刀、手用铰刀（孔的精加工）等。

三）高速钢高速钢是一种高合金工具钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素。

(一) 高速钢的性能：具有较高的强度和韧性；良好的耐磨性；红硬性为600℃；允许切削速度V C=25~30m/min；良好的制造工艺性；可获得锋利的刀刃（锋钢之称）；加工范围较大(铸铁、有色金属、钢)。

（二）高速钢的分类钨系高速钢：W18C r4V (最常用，刃磨性好)普通高速钢钼系高速钢：W6M O5C r4V2高速钢高碳高速钢：95W18C r4V (含C量为0.95%)高钒高速钢：W6M O5C r4V3 (提高耐磨性)高性能高速钢钴高速钢：W6M O5C r4V2C O8铝高速钢：W6M O5C r4V2A l四）硬质合金硬质合金= 硬质相（TiC或WC）+粘结相（Co、Ni、Mo等，其中Co比较常用）上图为各种硬质合金刀头（一）主要性能1）常温硬度HRC74~81.5，红硬性800℃~1000℃，耐磨性优良；2）允许切削速度V C=100m/min以上，最高不能超过200m/min；硬质合金3）脆性较大，怕冲击和振动。

世界知名品牌的刀具所采用的刀具材料,性能及趋势。

刃材AUS-8：一种高碳低铬不锈钢，经过长时间证明具有非常优秀的折中特点；既坚硬又坚韧，既不生锈又能保持锋利长久。

ATS-34：日本钢隶属日本钢铁公司生产。

大多数手工刀采用的材料，也是名牌厂家选用之高级不锈钢材料。

ATS-34：也属于高碳钢，其硬度可做到59-61HRC，有些人以为是目前最好的刀刃钢材之一。

另外，美国的154CM钢材与ATS-34等同。

GIN-1：以前也叫G2，是一种低本钱的钢材，稍软于AUS-8。

CPM-T440V：近来被以为是超级制刀钢材，比目前市场上的所有不锈钢都经久耐用，长时间无需磨刀。

SAN MAI III（三层钢）：一种昂贵的日本薄片层压钢材。

高碳含量的坚硬里层作为刀刃的中心层，两边经过回火处理的坚韧弹性层，最终的刀刃集中了良种钢材的特点，品质级佳。

其比AUS-8的坚韧性高25%。

420J：属于低碳钢，坚韧（乃至不易折断），抗冲击，抗侵蚀，能维持适度锋利，易于保养，有很多观赏刀剑用此钢材。

CARBON V：一种纯粹的碳合金钢，冷钢公司在其购买的大量高级碳钢材料中加入少量合金元素增加了这种钢材的坚韧性和持久性，然后依照严格的规格滚轧取得最好的结晶化，使刀刃变的出类拔萃440C：也是目前在高档批量刀具市场上的优质不锈钢其强度及锋利性甚于ATSD2：最近KA-BAR厂采用了D2型钢材，这是一种优质工具钢，硬度59-60HRC，深度冷处置至－120度,两次退火,其长处是坚韧和较长时间的刀刃维持性。

手柄材料鹿角（STAG）：原自野生牡鹿，经火烤之后呈现轻微的烤色，是一种非常优雅的随身小折刀材料。

骨节（BONE）：原自天然的动物骨头，经挑选和加工后通常有特殊纹理，并可染上各类光亮的颜色，如绿色、兰色和黑色等。

是一种最为通用的随身小折刀手柄材料。

G-10：原自玻璃纤维的积层塑胶板。

她是玻璃纤维在树脂中浸泡后再进行紧缩和烘烤而成，质地轻盈而又结实、坚硬，结构纹理为精心印制的格子花。