陶瓷刀具
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陶瓷刀具范文第1篇
中图分类号： TG 711
1、引言
切削加工是工业生产中最基本、最普通和最重要的方法之一， 它直接影响工业生产的效率、成本和能源消耗。然而随着现代制造技术的发展，各种新型难加工材料在产品中的大量应用，传统的硬质合金刀具已难以满足生产需要，而作为新型切削材料的陶瓷刀具由于具有高耐热性、耐磨性、化学稳定性等特点，因此陶瓷刀具在切削加工中扮演者越来越重要的角色。
另外，从资源方面考虑，陶瓷刀具的原材料也远远丰富于传统合金刀具。总所周知，硬质合金刀具含有大量的W、Co 等战略性贵重金属， 并且这些贵重金属在地球上市有限的，而且是不可再生资源。而陶瓷刀具的主要原料是Al2O3和SiO2，这些化合物在地壳中的含量非常丰富。因此其发展及应用前景十分广阔[1-3]。目前刀具的主要原材料是高速钢和硬质合金，但从发展趋势来看，金属陶瓷刀具材料在制造刀具方面的用量逐年增加，同时也是近几年来新型刀具研究方面的重点和热点。本文将简述陶瓷刀具的发展史，同时综述陶瓷刀具材料的种类及其性能，以及其制备方法。
2、陶瓷刀具的发展简况
陶瓷作为切削加工材料， 有着源远流长的历史。早在1905 年德国人就开始了用Al2O3陶瓷作为切削刀具材料的研究。但是由于Al2O3陶瓷比较脆， 而且当时的陶瓷工艺技术也比较落后， 所以它的广泛应用在当时受到限制。
1968 ～1970 年间人们研制成功了Al2O3+TiC复合陶瓷刀具，。这促使Al2O3基陶瓷刀具逐渐地走出了缓慢发展的低谷， 成为解决超硬材料加工的一种新型刀具[4-6]。
20世纪70年代中期美国用Sialon陶瓷刀具（Si3N4+Al2O3的固熔体） 加工灰铸铁， 取得良好效果[7]。同期， 中国用热压Si3N4陶瓷刀具实现了对多种难加工材料进行多种工序的加工和生产应用[7，8]。当时出现的新一代Si3N4陶瓷刀具，以另一支新军的姿态受到人们的重视。
20世纪80年代初，日本日立金属株式会社研制成功Al2O3+TiB2复合陶瓷刀具。这种复合陶瓷刀具主要是运用了TiB2硬度比TiC高，热膨胀系数却比TiC小的特点， 从而使制成的复合陶瓷刀具具有更好的耐磨性和耐热冲击性。
20世纪80年代初， 美国、瑞典还研制成功SiC晶须增韧Al2O3陶瓷刀具（Al2O3+ SiCw， w指晶须）。晶须的加入使Al2O3基陶瓷的断裂韧性提高两倍多， 同时保留了高硬度的特质。
3、陶瓷刀具材料的种类及其主要性能
3. 1 氧化铝（ A12O3 ） 基陶瓷
（1） 纯氧化铝陶瓷。这种陶瓷中Al2O3的成分含量在99. 9 % 以上，大部分呈白色，俗称白陶瓷。白陶瓷耐磨性好，用于切削灰铸铁有较好效果，也可切削普通碳钢，但因其强度低，抗热振性及断裂韧性较差，切削时易崩刃，因此现在已经逐渐被Al2O3复合陶瓷所取代。
（2） 氧化铝-碳化物系复合陶瓷。它是在Al2O3基体中加入TiC、WC、Mo2C、TaC、NbC、Cr3C2等成分经热压烧结而成，其中使用最多的是Al2O3-TiC复合陶瓷。随着TiC含量（30 %～50 %） 的不同，其切削性能也有差异，主要用于切削淬硬钢和各种耐磨铸铁[9]。
（3） 氧化铝-碳化钛-金属系复合陶瓷。该陶瓷因在Al2O3-TiC陶瓷中加入了少量的粘结金属如Ni和Mo 等，从而提高了Al2O3与TiC的连结强度和使用性能，故可用于粗加工。这类陶瓷又称金属陶瓷。这类陶瓷用于切削调质合金钢时的切削速度是一般合金刀具的1～3 倍，刀具寿命是合金刀具的6～10倍，由于其含有金属成分，所以能用电加工切割成任意形状。同时，用金刚石砂轮刃磨时，能获得较好的表面质量。
（4） Al2O3-SiC晶须增韧陶瓷。它是在Al2O3陶瓷基体中添加20 %～30 %的SiC晶须而成。SiC晶须的作用犹如钢筋混凝土中的钢筋，它能成为阻挡或改变裂纹发展方向的障碍物，使陶瓷的韧性大幅度提高，适用于断续切削及粗车、铣削和钻孔等加工及镍基合金、高硬度铸铁和淬硬钢等材料的加工。
（5）Fe3Al/ A12O3陶瓷基复合材料
Fe3Al金属间化合物具有特殊的物理、化学和力学性能及独特的形变特征和室温脆性，被称为半陶瓷材料，是一种介于高温合金与陶瓷之间的新型高温材料。Fe3A1与Al2O3具有较好的适配性能，其复合材料界面不产生化学反应，没有界面相生成，具有较好的界面结合力。此刀具材料在切削铸铁和中碳钢时显示出优良的特性，且成本低、功效高，具有广阔的应用前景[10]。
3. 2 氮化硅（ Si3N4）基陶瓷
Si3N4陶瓷是一种非氧化物工程陶瓷，其硬度可达HV1800～2000，且热硬性好，能承受1300～1400℃的高温，与碳和金属元素化学反应较小，摩擦因数也较低。这类刀具适于切削铸铁、高温合金和镍基合金等材料，尤其适用于断续切削。由于纯Si3N4陶瓷刀具在切削长切屑金属（如软钢）时，极易产生月牙洼磨损，所以新一代Si3N4陶瓷均为复合型。Si3N4基陶瓷目前主要有Si3N4-TiC-Co复合陶瓷、Si3N4晶须增韧陶瓷和Si3N4-Al2O3-Y2O3复合陶瓷等几种类型[11]。
3. 3 Ti（ CN） 基金属陶瓷刀具材料
Ti （CN） 基金属陶瓷具有非常独特的性能组合。与硬质合金刀具材料相比，金属陶瓷可有效地用于高速切削加工，最佳切削速度可比硬质合金刀具高3～10 倍，并具有更高的耐磨性能，切削寿命是硬质合金的5～10倍，不仅已用于钢材的车削，而且也已用于钢和铸铁的铣削加工。
通过优化成分，改进制备技术，及纳米改性、纳米复合、超细晶粒材料的研究开发，使得Ti （CN）基金属陶瓷的综合性能有了很大提高。例如其硬度和抗弯强度与普通金属陶瓷相比均有明显提高，其抗崩刃性、耐磨性和使用寿命较普通金属陶瓷亦有较大幅度提高[12]。金属陶瓷作为刀具材料使用，具有非常大的发展潜力，完全可以在某些领域作为钨钴硬质合金的替代材料。
3.4 TiB2基复合陶瓷刀具材料
TiB2具有高硬度、较高的强度和断裂韧性，极好的化学稳定性以及优良的导热、导电、耐磨等性能，较强的抗月牙洼磨损和抗粘着能力。具有单相Fe-Cr-Ni 粘结剂或两相Fe-B-Fe-Cr-Ni粘结剂的TiB2基复合陶瓷刀具材料具有较好的硬度与断裂韧性组合，甚至比超细硬质合金的硬度更高，是一类极具发展前途的刀具材料。
其他新型陶瓷刀具材料如ZrO2基陶瓷，因具有较高的断裂韧性和较好的耐磨性能而受到人们的关注[13]；有研究认为Y2O3陶瓷可作为一类新型的陶瓷刀具材料使用[14]；我国生产的陶瓷-硬质合金刀具材料则具备了陶瓷和硬质合金的综合优势。
4、金属陶瓷刀具材料的制备方法
4.1 真空液相烧结法（常规制备方法）
真空液相烧结法是指粉料在真空条件下，在烧结过程中生成液相的一种烧结方法。简单流程如下：
称量粉料――球磨（酒精湿磨）―― 干燥――造粒――压制――真空烧结
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4.2 机械合金化方法
机械合金化是在一个常温下利用高效球磨过程完成的非平衡固态反应过程。主要经过称量粉料――高能球磨――固化几个过程。目前机械合金化方法在用于制备金属陶瓷刀具方面还不是很成熟，但是由于它是一种新的复相金属陶瓷制备方法，已经引起了广大材料工作者的关注。
4.3 放电等离子烧结（SPS）
放电等离子烧结是利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬间高温实现烧结的一种方法。流程如下：称量粉料――高温烧结[15]
4.4 热压烧结
热压烧结是一种压制成形和烧结同时进行的粉体材料成形工艺方法。流程如下：称量粉料――加热熔融――高温施压――烧结[16]
除上述方法之外，还有高温自蔓延合成法、微波烧结、等离子喷涂法等其它的制备方法。
5 结论
陶瓷刀具不仅具有高硬度、高耐磨性， 同时在高温下仍保持优良的力学性能， 是制造切削刀具的理想材料。同时陶瓷刀具能实现以车代磨、以铣代抛的高效“硬加工技术”及“干切削技术”，提高零件加工表面质量。实现干式切削，对控制环境污染和降低制造成本有广阔的应用前景。通过对陶瓷刀具材料组分、制备工艺与材料设计的研究，可在保持高硬度、高耐磨性和红硬性的基础上，极大提高刀具材料的韧性和抗冲击性能，制备符合现代切削技术使用要求的适宜材料。随着各种新型陶瓷刀具材料的使用， 必将促进高效机床及高速切削技术的发展，而高效机床及高速切削技术的推广与应用， 又将进一步推动新型陶瓷刀具材料的使用。
参考文献
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陶瓷刀具范文第2篇
1、能，民间陶瓷的制作技艺多种多样，就地取材、粗料巧做、因陋就简、审美与实用相结合是它的重要特点，在这些器物当中蕴含着既坚固耐用又美观大方等诸多好处。造型上的简洁、装饰上的流畅豪放、格调上的闲适淳朴，是广大陶瓷工匠累年创作实践积淀的成果。
2、民间陶瓷艺术的选材，往往不求高品格，只求价廉物美，因材施艺，化腐朽为神奇。对于艺术创造来说，材质没有绝对的好坏之分，加工细致，纯度很高的材质，固然有它用武之地，而粗加工，纯度较底的材质，更能体现粗犷，朴素，原始的材质本身的美，因为这种材质一经火焰烧成后，化学反映复杂表面肌里效果丰富。从而使纯真的感情，自由的艺术风格，得到更好的体现。
（来源：文章屋网 ）
陶瓷刀具范文第3篇
关键词：新型刀具材料、新型硬质合金材料、复合聚晶立方氮化硼刀具材料、陶瓷刀具材料
【分类号】：U416.2
随着制造业的发展，刀具材料的发展经历了：高碳钢-高速钢―-般硬质合金材料到现在的陶瓷材料、复合聚晶立方氮化硼材料、新型硬质合金及涂层硬质合金。由于新型刀具材料的应用，从而使机械制造加工业得到了飞速的发展。随着科学技术的进步、加工效率的提高和数控机床的发展，对刀具材料的性能也提出了愈来愈高的要求。因此，在改善刀具材料性能方面需要做大量研究工作，先后对刀具冲击性能、抗弯强度、粘结剂和组织等方面进行了探讨、研究。
1.新型硬质合金材料
1.1稀土硬质合金
稀土硬质合金就是一种很有发展前途的新型硬质合金。稀土元素有独特的物化性能，是用途极广的合金添加剂，其氧化物是优良的弥散强化剂，将某些稀土元素以一定方式微量添加到传统的硬质合金中，既可有效地优化组织和提高机械性能，具体可表现为能够强化硬质相、强化粘结相，使合金具有较高的强度，同时能提高塑性相比例、净化晶界且细化晶粒从而提高韧性。因此，这种强度与韧性兼备的稀土硬质合金不仅可以用于制造刀具、还可用于模具、矿山工具和石油钻采工具等。用该类稀土硬质合金刀具精加工TA6钦合金及不锈钢零件，与原用YG8.YG6X合金刀具相比，寿命提高4-6倍，生产效率提高2倍以上，被加工工件表面光洁度及精度有显著提高，是用于钦合金和低磁不锈钢精加工的比较理想的刀具材料。
1.2涂层硬质合金
随着数控机床的快速发展和难加工材料的出现，传统刀具材料已无法满足现代制造业对提高效率和降低成本的要求。涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。涂层硬质合金刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3～5倍以上，提高切削速度20%～70%，提高加工精度0.5～1级，降低刀具消耗费用20%～50%，推动着数控刀具的快速发展。
涂层硬质合金材料主要包括涂层和硬质合金基体两部分。涂层的过程是物理化学反应并生成薄膜的过程，基体的性能和表面状态应满足涂层条件，涂层与合适的基体配合才能实现预期的性能。因此，涂层刀具材料的使用已成为现代切削刀具的标志，在刀具中的使用比例已超过50%。目前，切削加工中使用的各种刀具，包括车刀、镗刀、钻头、铰刀、拉刀、丝锥、螺纹梳刀、铣刀、成形刀具、齿轮滚刀和插齿刀等都可采用涂层工艺来提高它们的使用性能。
实践证明，在韧性较好的硬质合金表面沉积一层极薄的耐磨层，即涂层硬质合金，它能较好地解决硬质合金的耐磨性与韧性之间的矛盾。
2.陶瓷刀具材料
陶瓷刀使用精密陶瓷高压研制而成，故称陶瓷刀。 陶瓷刀号称“贵族刀” ，作为现代高科技的产物，具有传统金白色陶瓷刀具无法比拟的优点，采用高科技纳米氧化锆为原料，因此陶瓷刀又叫“锆宝石” 。它的材料是人工合成的，如氮化硅粉，纯度高。陶瓷材料主要是离子键和共价键结合，其结合力是比较强的正负离子间的静电引力或共用电子对，所以熔点高、硬度高、具有好的绝缘性、化学稳定性还有氧化性。这就是陶瓷材料能成为切削刀具的原因。
市面上的陶瓷刀大多是用一种纳米材料“氧化锆”加工而成。 用氧化锆粉末在2000度高温下用300吨的重压配上模具压制成刀坯，然后用金刚石打磨之后配上刀柄 就做成了成品陶瓷刀。陶瓷材料的成本低于PCBN（复合聚晶立方氮化硼），具有良好的热化学稳定性，却没有PCBN材料的韧性和硬度高。对于加工硬度小于50HRC的工件，陶瓷材料刀具是较好的选择。
陶瓷刀具材料的特点有：1）耐磨性好，可加工传统刀具难以加工或有些根本不能加工的高硬材料，因而可免除退火加工所消耗的电力；并因此也可提高工件的硬度，延长设备的使用寿命；2）不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；3）陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小，切削不易粘接在刀片上.不易产生积屑瘤，所以可以进行高速切削，因此在条件相同时，工件表面粗糙度比较低；4）刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数，保证被加工工件的小锥度和高精度；5）耐高温，红硬性好。可在1200℃下连续切削，所以陶瓷刀具的切削速度可以比硬质合金高很多。可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍，达到节约工时、电力、机床数的30%-70%或更高的效果；6）氮化硅陶瓷刀具主要原料是自然界很丰富的氮和硅，用它代替硬质合金，可节约大量W、Co、Ta和Nb等重要的金属。
3.复合聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具材料
立方氮化硼是继人工合成金刚石后出现的利用高温高压技术获得的第二种超硬材料。用它来制作刀具，可以获得高的切削速度、高的刀具耐磨性和耐热性。用它切削一般刀具很难切削的难切削材料，而受到国内外的重视和较为广泛的应用。根据统计，世界工具市场中，立方氮化硼复合片刀具的费用估计为3.9亿美元，其中汽车行业占50%，重型机械行业占28%。我国早在60年代后就成功研制成立方氮化硼和以它为基础的聚晶复合片。尽管我国对超硬刀具材料开发较早，但由于种种原因，至今应用面还很窄。其主要原因是对它的特点、性能应用范围，宣传与推广的不够，对它的应用后其经济效益宣传不够而不被重视。所以加强对超硬刀具材料的推广与应用，促进金属切削技术水平的提高与发展，以适应科学技术发展的需要，适应现代化生产的需要。
由于PCBN具有很高的硬度和耐磨性，且价格低、刃磨方便、与铁族金属无亲合反应，因而在硬车削加工中有独特的地位，在加工硬度低于50HRC的工件时，通常会产生长条形切屑，会使PCBN刀具表面产生牙洼磨损，从而缩短刀具寿命，增加刀具成本。因此，加工硬度为55～56HRC的材料几乎都采用PCBN刀具。
4.新型刀具材料在现代制造业中的应用
工件与刀具双方交替进展、相互促进，成为切削技术不断向前发展的历史规律。新刀具材料的研制周期会越来越短，新品种、新牌号的推出将越来越快。在刀具材料发展中，硬度、耐磨性与强度、韧性难以兼顾还是主要矛盾。有可能在21世纪中研制出既具有高速钢、硬质合金的强度和韧性，又具有超硬材料的硬度和耐磨性的刀具材料。各种涂层刀具和复合结构都能在一定程序上克服上述矛盾，故极有发展远景。在未来，刀具材料将接受工件一方及制造系统更新、更严重的挑战。新品种的出现、各自所占比重的变化以及它们相互竞争和相互补充的局面，将成为未来刀具材料发展的特点。
在现代的制造业中由于对加工效率要求的不断提高，即为了实现大功率、高速度、较宽硬度范围工件的切削，相应的也就对加工刀具的性能及对加工工件适应的范围提出了更高的要求。新型刀具材料的应用，为数控机床的高速度、高精度加工提供了有利的保障。
参考文献
[1] 韩荣第，于启勋・难加工材料切削加工・北京：机械产业出版社，1996.
陶瓷刀具范文第4篇
【摘 要】随着我国机械技术的快速发展，机械加工的强度也在不断增大，刀具材料对告诉切割加工技术有着直接的影响。本文讲述了刀具的材料及刀具材料应具备的性能。
【关键词】强度；材料；加工
引言
随着我国科技的发展，机械加工的强度在不断加大，精度也在不断提高。高速切削刀具切削性能的好坏，取决于构成刀具切削部分的材料，几何形状和刀具结构。刀具材料对刀具的使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本等都有很大影响。因此要重视刀具材料的正确选择与合理的选用。
1 刀具材料应具备的性能
性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。
1.1 高硬度和高耐磨性
刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。
1.2 足够的强度与冲击韧性
强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。
1.3 高耐热性
耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。
1.4 良好的工艺性和经济性
为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。
2 常用刀具材料
常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。
2.1 高速钢
高速钢是一种加入了较多的钨（W）、铬（Cr）、钒（V）、钼（Mo）等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。高速钢具有较高的硬度，一般硬度为62-67HRC和耐热性。在切削温度高达500-650℃时仍能进行切削。其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。抗弯性是一般硬质合金的2-3倍，是陶瓷的5-6倍。韧性很好，可以在有冲击、振动的场合应用。它可以用于加工有色金属、结构钢、铸铁、高温合金等范围广泛的材料。
2.2 硬质合金
（1）硬质合金的分类
按GB2075―87（参照采用190标准）可分为P、M、K三类，P类硬质合金主要用于加工长切屑的黑色金属，用蓝色作标志；M类主要用于加工黑色金属和有色金属，用黄色作标志，又称通用硬质合金，K类主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，用红色作标志。P、M、K（后面的阿拉伯数字表示其性能和加工时承受载荷的情况或加工条件。数字愈小，硬度愈高，韧性愈差。
（2）硬质合金的性能
硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TIC等）和 金属粘结剂在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的常温硬度达89-93HRA，760°时其硬度为77-85HRA，在800-1000℃时硬质合金还能进行切削。刀具寿命比高速钢刀具高几倍甚至几十倍。可加工包括淬硬钢在内的多种材料。但是强度和韧性比高速钢差，常温下冲击韧性仅为高速钢的1/8―1/30，因此硬质合金承受切削振动和冲击的能力较差。硬质合金是常用的刀具材料之一，常用于制造车刀和面铣刀，也可以用硬质合金制造深孔钻、铰刀、拉刀和滚刀。尺寸较小和形状复杂的刀具可以采用硬质合金制造。但是整体硬质合金刀具的成本较高，其价格是高速钢刀具的8-10倍。
2.3 陶瓷的分类及选用
制作刀具的陶瓷材料是以人造化合物为原料，在高压下形成，在高温下烧结而成的。它有很高的硬度和耐磨性，耐热性高达1200℃以上，化学稳定性好，与金属的亲和力小，可提高切削速度3―5倍，但是陶瓷的最大弱点是抗弯强度低，冲击韧性差，因此主要用于钢、铸铁、有色金属等材料的精加工和半精加工。按成分陶瓷可分为以下几种：高纯氧化铝陶瓷、复合氧化铝陶瓷、复合氮化硅陶瓷
3 涂层刀具简述
涂层刀具是近20 年出现的一种新型刀具材料，是刀具发展中的一项重要突破，是解决刀具材料中硬度、耐磨与强度、韧性之间矛盾的一个有效措施。涂层刀具是在一些韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而获得的。常用的涂层材料有TiC、TiN和Al2O3等。除上述单层涂层刀片外，还有TiC+TiN、TiC+TiN+ Al2O3等两层、三层的复合涂层，其性能更优。但是涂层刀具不适宜加工高温合金、钛合金及非金属材料，也不适宜粗加工有夹砂、硬皮的锻铸件。
4 金刚石刀具
金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数。但由于价格昂贵，加工、焊接都非常困难，除少数特殊用途外很少作为切削工具应用在工业中。人造金刚石又分为单晶金刚石和聚晶金刚石（PCD），聚晶金刚石的晶粒随机排列，属各向同性体，常用于制造刀具。但由于碳对铁的亲和作用，特别是在高温下，金刚石能与铁发生化学反应，因此它不宜于切削铁及其合金工件。
5 立方氮化硼
立方氮化硼（CBN）是由六方氮化硼经高温高压处理转化而成，是纯人工合成的材料。其硬度高达8000HV，仅次于金刚石。CBN是一种新型刀具材料，它可耐1300-1500℃高温，热稳定性好；它的化学稳定性也很好，即使温度高达1200-1300℃也不与铁产生化学反应。立方氮化硼能以硬质合金切削铸铁和普通钢的切削速度对冷硬铸铁、淬硬钢、高温合金等进行加工。
6 结束语
科学合理的选择刀具的材料对生产效率、加工质量和生产成本影响极大，因此要高度重视刀具材料的正确选择和合理利用。
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陶瓷刀具范文第5篇
关键词 机床 常用刀具 刀具材料
中图分类号：TG162.21 文献标识码：A
工欲善其事，必先利其器，为了在车床上做良好的切削，正确地准备和使用刀具是很重要的工作。不同的工作需要不同形状的车刀，切削不同的材料要求不同种类的刀具，车刀和工作物的位置和速度应有一定相对的关系，车刀本身也应具备足够的硬度、强度而且耐磨、耐热。因此，如何选择车刀材料，是重要的考虑因素。下面就车刀材料做以下分析。
1机床常用车刀材料的种类和用途
（1）按材料分：高速钢刀、合金刀、涂层刀具、超硬刀具。
（2）按结构形式分：锻打刀、焊接刀、机夹刀。
（3）按用途分：外圆刀、内圆刀、螺纹刀、切刀、左右偏刀、圆弧刀等。
2高速钢
高速钢又名锋钢或锋钢，又称白钢。意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。
机床其特点是：制造简单；有较高的硬度，耐磨性和耐热性有足够的强度和韧性；有较好的工艺性；能承受较大的冲击力；可制造形状复杂的刀具，如特种车刀、铣刀、钻头、拉刀和齿轮刀具等；但不能用于高速切削。
常用的高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2两种。
高速钢淬火后的硬度为HRC62～66，其红硬温度550℃～600℃，。高速钢有较高的抗弯强度和冲击韧性，可以进行铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工，有良好的磨削性能，刃磨质量较高，故多用来制造形状复杂的刀具，如钻头、车刀、铣刀、插齿刀等，亦常用作低速精加工车刀和成形车刀。
3硬质合金
（1）钨钴类硬质合金是由碳化钨和金属钴组成的硬质合金。它的代号是YG。其特点是：韧性好，抗弯强度高，抗压强度，不怕冲击，但是硬度和耐热性较低。适用于加工铸铁、有色金属、非金属等脆性材料。常用牌号有YG3、YG6、YG8等，后面的数字表示含钴量的百分比，含钴量愈高，其承受冲击的性能就愈好。
（2）钨钻钛类硬质合金它的代号是YT，由wc、Tic和co组成。常用牌是YTl5、YT30等。其特点是：硬度为89～93HRA，耐热温度为800℃～1000℃；耐磨性、抗氧化性较高；但抗弯强度、冲击韧度较低。适用于加工碳钢、合金钢等到塑性材料。加入碳化钛可以增加合金的耐磨性，可以提高合金与塑性材料的粘结温度，减少刀具磨损，也可以提高硬度；但韧性差，更脆、承受冲击的性能也较差，一般用来加工塑性材料。常用牌号有YT5、YT15、YT30等，后面数字是碳化钛含量的百分数，碳化钛的含量愈高，红硬性愈好；但钴的含量相应愈低，韧性愈差，愈不耐冲击。
（3）钨钽（铌）钴类硬质合金它的代号是YA，由wc、Tac和co组成。其特点是：保持了YG类硬质合金的抗弯强度和韧性，又提高了机床硬度、耐磨性、耐热性，弥补了YG类硬质合金的不足。适用于加工铸铁、有色金属等脆性材料，也适用于加工碳钢和合金钢。
4涂层刀具材料
涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢（HSS）基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物而获得的。
4.1特点
涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性。多适用于高速钢刀具和硬质台金。
4.2优越性
在韧性较好的刀具基体上进行表面涂层，涂覆具有高硬度、高耐磨性、耐高温材料的薄层，使刀具具有全面、良好的综合性能。未涂层高速钢的硬度仅为62～68HRC，硬质合金的硬度仅为89～93.5HRA；而涂层后的表面硬度可达2000～3000HV以上。
（1）由于表面涂层材料具有很高的硬度和耐磨性，且耐高温。故与未涂层的刀具相比，涂层刀具允许采用较高的切削速度，从而提高了切削加工效率；或能在相同的切削速度下，提高刀具寿命。
（2）由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数较小，故涂层刀具的切削力小于未涂层刀具。
（3）用涂层刀具加工，零件的已加工表面质量较好。
（4）由于涂层刀具的综合性能良好，故涂层硬质合金刀片有较好的通用性，一种涂层硬质合金牌号的刀片具有较宽的使用范围。
5超硬刀具材料
陶瓷材料是陶瓷是在高压高温下烧结而成。陶瓷车刀是由氧化铝粉未，添加少量元素，再经由高温烧结而成，其硬度、抗热性、切削速度比碳化钨高，但是因为质脆，故不适用于非连续或重车削，只适合高速精削。
陶瓷刀片的适合加工材质：对灰铸铁、球墨铸铁、淬硬钢和某些未淬硬钢、耐热合金则特别适合。可是对这些材料而言，陶瓷刀应用成功，还需要刀刃口的外观及微观质量保证，并需要最佳的切削参数。
立方氮化硼刀的硬度比陶瓷刀高很多，由于硬度高，与金刚石并称为超硬材料，常用来加工硬度高于RC48的材料，它有极好的高温硬度，比硬质合金刀片脆，与陶瓷刀片相比，冲击强度和抗破碎性能有明显提高。
立方氮化硼刀片适合加工材质：灰铸铁、各种耐磨铸铁、铸钢、高速钢、轴承钢、粉末冶金钢、高强度钢、高锰钢、高铬铸铁、白口铸铁、奥氏体铁、硬质合金等等。
6总结
众所周知，决定切削刀具的性能三个要素为基体材料，刀具涂层和几何槽形。目前，刀具的材料决定了刀具的性能，决定了在切削加工中应用范围。在未来，科技的飞速发展必将带来刀具的革新。
参考文献
