金属切削刀具材料

金属切削加工刀具材料的选择金属切削加工刀具分为：车刀、铣刀、刨刀、钻头等。

下面我们就针对这些做出说明。

（一）车刀车刀是用于车削加工的、具有一个切削部分的刀具。

车刀是切削加工中应用最广的刀具之一。

车刀的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。

车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前刀面、主后刀面和副后刀面，刀尖角成。

车刀的切削部分和柄部(即装夹部分)的结合方式主要有整体式、焊接式、机械夹固式和焊接-机械夹固式。

机械夹固式车刀可以避免硬质合金刀片在高温焊接时产生应力和裂纹，并且刀柄可多次使用。

机械夹固式车刀一般是用螺钉和压板将刀片夹紧，装可转位刀片的机械夹固式车刀。

刀刃用钝后可以转位继续使用，而且停车换刀时间短，因此取得了迅速发展。

车刀的切削部分由主切削刃、副切削刃、前面、后面和副后面等组成。

它的几何形状由前角γo、后角αo、主偏角κr、刃倾角γ S、副偏角κ惤和刀尖圆弧半径rε所决定。

车刀几何参数的选择受多种因素影响，必须根据具体情况选取。

前角γo根据工件材料的成分和强度来选取，切削强度较高的材料时，应取较小的值。

例如，硬质合金车刀在切削普通碳素钢时前角取10°～15°；在切削铬锰钢或淬火钢时取-2°～-10°。

一般情况下后角取6°～10°。

主偏角κr根据工艺系统的刚性条件而定,一般取30°～75°,刚性差时取较大的值，在车阶梯轴时，由于切削方式的需要取大于或等于90°。

刀尖圆弧半径rε和副偏角κ惤一般按加工表面粗糙度的要求而选取。

刃倾角γ S则根据所要求的排屑方向和刀刃强度确定。

车刀前面的型式主要根据工件材料和刀具材料的性质而定。

最简单的是平面型，正前角的平面型适用于高速钢车刀和精加工用的硬质合金车刀，负前角的平面型适用于加工高强度钢和粗切铸钢件的硬质合金车刀。

车削刀具材料车削是一种常见的金属加工方法，而车削刀具作为车削过程中的关键工具，其材料选择对于加工效率和加工质量具有重要影响。

下面将介绍几种常见的车削刀具材料，以及它们的特点和适用范围。

1.高速钢。

高速钢是一种常见的车削刀具材料，具有良好的硬度和耐磨性。

它适用于一般的车削加工，能够满足对加工精度和表面质量的要求。

此外，高速钢的加工稳定性较好，使用寿命较长，因此被广泛应用于车削刀具的制造中。

2.硬质合金。

硬质合金是一种硬度极高的车削刀具材料，主要由钨钴粉末和其他金属粉末经过高温烧结而成。

硬质合金具有极好的耐磨性和热稳定性，适用于对切削负荷和温度要求较高的车削加工。

由于其硬度极高，硬质合金刀具能够在高速切削中保持较好的刀具稳定性，因此在高速车削加工中得到广泛应用。

3.陶瓷刀具。

陶瓷刀具是近年来新兴的车削刀具材料，具有极高的硬度和耐磨性，能够适应高速切削和高温切削的要求。

此外，陶瓷刀具还具有良好的化学稳定性和热稳定性，能够在特殊材料的车削加工中表现出色。

然而，由于其脆性较大，陶瓷刀具在加工过程中需要注意避免冲击和振动，以免造成刀具的损坏。

4.金刚石刀具。

金刚石刀具是一种硬度极高的车削刀具材料，具有优异的耐磨性和热导性，能够适应高速切削和高温切削的要求。

金刚石刀具在加工硬质材料和非金属材料时表现出色，能够保持较好的加工质量和加工效率。

然而，金刚石刀具的制造成本较高，且在加工过程中需要严格控制切削条件，以免造成刀具的损坏。

综上所述，车削刀具的材料选择应根据具体的加工要求和加工材料来确定，不同的材料具有不同的特点和适用范围。

在实际的车削加工中，需要综合考虑刀具的材料、刀具的几何形状、切削条件等因素，以选择最合适的车削刀具，从而实现高效、高质的加工目标。

目前常用的切削刀具的材料
切削刀具是机械加工中不可或缺的一种工具，广泛应用于机床加工、模具加工、数控
加工等领域。

根据不同的工件材料和加工工艺，切削刀具的材料也存在多种选择。

目前常
用的切削刀具的材料有以下几种。

1.高速钢
高速钢是一种高合金的不锈钢，主要组成成分为碳素、钨、钒、铬、锰等元素。

由于
高速钢具有良好的热稳定性和耐磨性，因此被广泛应用于各种机械加工领域，如车削、铣削、钻削、刨削等。

高速钢刀具的优点是成本低、加工效率高，但脆性大，容易发生断裂。

2.硬质合金
硬质合金是由钨、钴、铁等金属粉末按一定比例混合，经加压、烧结而成。

硬质合金
具有高硬度、高强度、良好的耐磨性和抗腐蚀等特点，因此被广泛应用于切削领域。

硬质
合金刀具的优点是硬度高、耐磨性好，但成本较高。

3.陶瓷
陶瓷刀具是指由氧化铝、氮化硅等陶瓷材料制成的刀具。

陶瓷刀具具有高硬度、高耐
磨性、耐高温等特点，被广泛应用于高硬度材料如铸铁、钢铁等的加工中。

陶瓷刀具的优
点是切削自锐性好、耐磨性强、耐高温，但成本高，易破碎。

4.CBN
5.PCD
PCD是聚晶金刚石的简称，由人造金刚石微晶粉末，与金属粉末经高温高压处理而成。

PCD刀具具有高硬度、高耐磨性、良好的导热性和稳定性等特点，在加工铸铁、铝合金、
钛合金等材料中效果较好。

PCD刀具的优点是硬度高、耐磨性好，但成本较高。

总之，随着工艺的不断发展，切削刀具的材料也不断有新的材料涌现，未来的切削刀
具将更加科技化和高效化。

常用刀具材料分类、特点及应用学校：学院：班级：姓名：学号：目录摘要 (3)一、刀具材料的基本要求 (4)二、常用刀具材料 (6)1.高速钢 (6)2.硬质合金 (9)三、涂层刀具 (12)1.硬质合金 (12)2.CVD Chemical Vapor Deposition (化学气相沉积) (12)3.PVD Physical Vapor Deposition（物理气相沉积） (13)四、金属陶瓷 (15)五、陶瓷 (17)六、立方氮化硼 (19)七、聚晶金刚石 (21)八、牌号 (22)1.车削牌号 (22)2.切断、切槽和螺纹加工牌号 (22)3.铣削牌号 (23)4.钻削牌号 (23)九、参考文献 (24)摘要要使金属切削工序获得满意的效果，切削刀具材料和牌号的选择是重要的考虑因素。

因此必须基本了解每种切削刀具材料及其性能，以便为每一切削应用做出正确选择。

本文旨在对目前常用刀具的材料进行分类，刀具材料的特点及应用进行总结，并根据每种切削刀具材料的性能给出应用建议。

关键词刀具材料分类刀具材料特点刀具材料性能刀具材料应用一、刀具材料的基本要求1.高硬度刀具是从工件上去除材料，所以刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度；刀具材料最低硬度应在60HRC以上；对于碳素工具钢材料，在室温条件下硬度应在62HRC以上；高速钢硬度为63HRC～70HRC；硬质合金刀具硬度为89HRC～93HRC2.高强度与强韧性刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力；如车削45钢，在背吃刀量ap＝4㎜，进给量f ＝0.5㎜/r的条件下，刀片所承受的切削力达到4000N，可见，刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性；一般刀具材料的韧性用冲击韧度a K表示，反映刀具材料抗脆性和崩刃能力3.较强的耐磨性和耐热性刀具耐磨性是刀具抵抗磨损能力。

一般刀具硬度越高，耐磨性越好。

刀具金相组织中硬质点（如碳化物、氮化物等）越多，颗粒越小，分布越均匀，则刀具耐磨性越好；刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志，通常用高温下保持高硬度的性能来衡量，也称热硬性。

刀具材料对金属切削性能的影响切削加工是一种常用的金属加工方法，针对不同的金属材料，我们需要选择合适的刀具材料以达到最佳的切削效果。

刀具材料的选择将直接影响到加工过程中的切削性能，如切削力、切削温度、切削速度、切削表面质量等。

本文将重点探讨刀具材料对金属切削性能的影响。

1. 高速钢刀具高速钢刀具是应用最为广泛的刀具材料之一，它具有良好的耐磨性和热稳定性。

高速钢刀具适用于中等强度金属的切削加工，如碳钢、合金钢等。

它的主要优点是价格较低、易加工、寿命较长。

然而，高速钢刀具在高温环境下容易产生热软化现象，导致切削刃失去硬度，限制了其应用范围。

2. 硬质合金刀具硬质合金刀具由钨钴合金和碳化物组成，具有优异的硬度和耐磨性。

它适用于高硬度金属的切削加工，如铸铁、不锈钢等。

硬质合金刀具的耐磨性远远超过高速钢刀具，因此寿命较长。

然而，硬质合金刀具的价格相对较高，易受冲击和振动环境的影响。

3. 陶瓷刀具陶瓷刀具主要由氧化铝和氮化硅等耐磨材料制成，具有极高的硬度和耐磨性。

它适用于高速切削和高硬度金属的加工，如钢铁、钛合金等。

陶瓷刀具的主要优点是高温稳定性好，能承受高温切削环境下的高速、高温切削，且切削力较小。

然而，陶瓷刀具容易受到冲击和振动的破损，价格较高，不适用于粗糙加工和较大切削深度。

4. 超硬刀具超硬刀具主要包括单晶金刚石和立方氮化硼刀具。

它们具有极高的硬度和耐磨性，适用于加工高硬度和高硬度脆性材料，如玻璃、陶瓷、石墨等。

超硬刀具的优点是切削力小、切削表面质量高，可实现更高的加工精度。

然而，超硬刀具的价格非常昂贵，制造和修复困难，对加工条件的要求也很高。

总结起来，刀具材料对金属切削性能的影响主要体现在刀具的耐磨性、硬度和热稳定性等方面。

不同的切削任务需要选择适合的刀具材料来实现最佳的切削效果。

在实际应用中，我们需要根据不同的金属材料特性、切削环境和加工要求等因素综合考虑，选择合适的刀具材料。

金属切削刀具材料的选择工件的切削加工离不开金属切削刀具。

但如何选择合适的切削刀具，如何获得更好的加工效率，如何降低加工的生产成本，往往是一个简单又复杂的课题。

金属切削刀具的选择，主要根据所将要加工零件的材料来进行选择，而金属切削刀具的材料发展也是根据工件材料的发展而发展的。

从工件材料的金属性能上进行分析，金属材料可分为脆性材料、韧性材料、粘性材料，而一般的刀具材料也是根据工件的这三种特性而发展的，针对工件材料上述三种特征，国际标准对应金属切削的硬质合金材料有K、P、M三类材料，而高速钢材料也有软硬不同的各种材料。

但如何选择合适的刀具材料进行金属切割哪？这还需要从材料的这些基本特征入手分析后进行针对性的选择。

首先我们把工件材料做一下种类划分，脆性材料的特点耐磨性比较好，但强度相对较低，这类材料主要是以铸铁类材料为主，因此切削刀具的材料需要比较硬的刀具材料（K类硬质合金），一般情况下，加工铸铁类零件的硬质合金刀具材料相对的硬度比较高，耐磨性比较好，韧性较差，相比较刀具更容易产生碎裂问题；而对应韧性金属材料来说，需要刀具具有一定的韧性，同时针对材料的金属性能需要金属切削性能具备有相对的韧性和刚度才能有效地进行金属切割（P类硬质合金），刀具材料的失效形式往往以磨损为主；对粘性材料而言，材料的最大特点是粘性大，金属切割刀具经过加工表面时，被加工的金属材料容易粘接在刀具的表面和需要刀具具有良好的抗拉伸的能力，刀具材料（M类硬质合金），刀具材料的失效形式也往往以积屑瘤为主。

以上是金属切削刀具材料的三种基本性能的分析，但金属材料的性能还有相对比较大的变化，从工件材料的脆、韧、粘基本性能角度进行叠加分析，又可以得到一些新的变化，当把脆性和脆性进行二次叠加就得到了更硬的材料，如金属材料进行淬火处理后可使工件材料获得更硬（更耐磨）的超硬材料的特征；而脆性和韧性叠加可得到工件材料具有韧和艮的特征，这就是高温合金材料中镍基合金材料的基本特征；而而脆性和粘性叠加后，工件材料所体现出的加工特征是材料具有相对的强度和粘性，这就是非鉄合金材料的基本加工特征；当韧性和粘性叠加后金属材料表现出来的性能粘韧组合的性能，这与高温合金材料中钛合金材料的可加工特性相同，从金属材料的分类来看，同属高温合金材料的镍基合金和钛合金，两者材料的基本特征也是不同的，进行加工时，性能差异很大，刀具材料的选择更复杂，因此把高温合金材料又称为难加工材料；当把粘性和粘性进行二次叠加，工件材料所表现出来的特征却发生了更大的巨变，从材料本身来看工件变得很软，很容易变形，但软的材料在挤压后却展现出更硬的特征，工件材料在进行二次挤压时出现了更硬更强的特征，这就是目前复合材料（碳纤维等复合材料）的特征，一般碳纤维的复合材料的加工是目前最难选择的加工之一，刀具寿命也是最低的一种金属切割的加工，刀具材料一旦出现磨损工件材料就会发生拉丝等问题，因此加工刀具需要做的锋利而减小对工件材料的挤压作用。

金属切削中的刀具材料与硬度选择要点在金属切削加工过程中，刀具材料的选择以及硬度的设定是确保工艺顺利进行和提高加工效率的关键要点。

本文将介绍金属切削中刀具材料与硬度选择的要点，帮助读者根据实际需求选择合适的刀具材料和硬度。

1. 刀具材料的选择要点刀具材料的选择直接影响切削加工的效率和质量。

以下是一些刀具材料选择的要点：1.1 硬质合金硬质合金是一种常见的刀具材料，具有优异的硬度、耐磨性和热稳定性。

它适用于高速切削和重切削任务，特别是对于硬度较高的金属材料。

硬质合金可分为钨钼系和钛钽系两种。

钨钼系硬质合金硬度较高，适合加工硬质材料；钛钽系硬质合金热稳定性更好，适合高温加工。

1.2 高速钢高速钢是一种常用的切削材料，具有良好的热硬性和切削性能。

它适用于中等和低硬度的金属材料加工。

高速钢通常用于加工碳钢、合金钢和不锈钢等材料。

然而，高速钢的耐磨性相对较弱，加工硬度较高的金属材料时需要更频繁地换刀。

1.3 陶瓷刀具陶瓷刀具因其优异的硬度和耐磨性而在特定场合得到应用。

它适用于高硬度和脆性材料的切削加工，如铸铁、高硬度合金和陶瓷等。

然而，陶瓷刀具脆性较大，容易受到冲击而损坏，因此需要注意选择适当的切削条件。

2. 硬度的选择要点刀具的硬度选择直接关系到切削加工的质量和寿命。

以下是一些硬度选择的要点：2.1 材料硬度匹配刀具的硬度应该与加工材料的硬度相匹配。

如果刀具硬度过低，容易磨损或失去刃口锐利度；如果刀具硬度过高，容易出现断裂或撕裂等问题。

因此，需要根据加工材料的硬度选择合适的刀具材料和硬度。

2.2 加工材料的性质加工材料的性质也影响着刀具硬度的选择。

例如，对于硬度较高的材料，需要选择硬度较高的刀具来保证切削效果和刀具寿命。

对于易切削的材料，选择硬度稍低的刀具可以提高加工效率和表面光洁度。

2.3 加工条件加工条件（例如切削速度、进给量和切削液的使用）对刀具的硬度选择也有影响。

在高速切削和重切削任务中，通常需要选择硬度较高的刀具来抵抗热和磨损。

金属切削是制造业中最基本的加工方法，它是利用刀具切除被加工零件多余材料，从而获得合格零件的过程。

选择合适的刀具材料对于加工效率和加工质量起着至关重要的作用。

优质切削刀具应该具有较高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、较高的耐热性、良好的工艺性与经济性、较好的导热性和较小的膨胀系数。

在各种材料中，可能针对以上各个方面，有各自不同的表现，这就需要加工人员综合分析各方面要求，选择一种最理想的搭配结果。

常用的刀具材料主要分为四大类：工具钢、硬质合金、陶瓷和超硬质刀具材料，下面我们来看一下这四大类各自的特点是什么。

工具钢刀具:用来制造刀具的工具钢又包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。

其主要特点是耐热性差但抗弯强度高，价格便宜，焊接与刃磨性能好。

广泛应用于中低速切削的成形刀具，不适合高速切削。

碳素工具属于特殊质量非合金钢，加工性良好且价格便宜，在工具钢中用量较大。

碳素工具钢在热处理后可以获得很高的硬度，但在切削温度高于250到300摄氏度时，马氏体会发生分解，使硬度降低。

再加上其碳化物分布不均匀，淬火后变形较大，易产生裂纹，且淬透性差、淬硬层薄，只适于用于低速切削刀具，如锉刀、手用锯条等。

合金工具钢是在碳素工具钢基础上加热铬、钨、钒等合金元素，以提高其淬透性、韧性、耐磨性和耐热性的一类钢种。

热硬性达到325至400摄氏度，允许的切削速度为每分钟10到15米，因此主要用于低速加工工具如丝锥、板牙等。

高速钢是含有较多的钨、钼、铬、钒等元素，高硬度、高耐磨性的工具钢，综合性能较好，是应用范围最广的一种刀具材料。

高速钢经热处理后硬度达62到66HRC，抗弯强度为3.3GPa，耐热性为600摄氏度左右，且热处理变形小、能锻造、易磨出较锋利的刃口，常用于制造结构复杂的成形刀具和孔加工刀具。

硬质合金刀具:硬质合金是由难熔金属的硬质化合物与粘结金属通过粉末冶金制成的一种合金材料，其在硬度、强度、韧性、耐热性、耐磨性和耐腐蚀性等方面都要高于工具钢，是当今最主要的刀具材料之一。