超实用！机床的刀具性能与常见的刀具材料详细介绍_值得收藏！(高速鋼刀具硬度)

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。

01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。

02常见的刀具材料的种类、性能、特点、应用

01#硬质合金刀具材料的种类、性能和特点及应用#

硬质合金刀具，特别是可转位硬质合金刀具，是数控加工刀具的主导产品,20世纪80年代以来，各种整体式和可转位式硬质合金刀具或刀片的品种已经扩展到各种切削刀具领域，其中可转位硬质合金刀具由简单的车刀、面铣刀扩大到各种精密、复杂、成形刀具领域。

01硬质合金刀具的种类

按主要化学成分区分，硬质合金可分为碳化钨基硬质合金和碳(氮)化钛(TiC(N))基硬质合金。

碳化钨基硬质合金包括钨钴类(YG)、钨钴钛类(YT)、添加稀有碳化物类(YW)三类，它们各有优缺点，主要成分为碳化钨 (WC)、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、碳化铌(NbC)等，常用的金属粘接相是Co。

碳(氮)化钛基硬质合金是以TiC为主要成分(有些加入了其他碳化物或氮化物)的硬质合金，常用的金属粘接相是Mo和Ni。

ISO(国际标准化组织)将切削用硬质合金分为三类：K类，包括Kl0～K40，相当于我国的YG类(主要成分为WC．Co)。
P类，包括P01～P50，相当于我国的YT类(主要成分为WC．TiC．Co)。
M类，包括M10～M40，相当于我国的YW类(主要成分为WC-TiC-TaC(NbC)-Co)。

各个牌号分别以01～50之间的数字表示从高硬度到最大韧性之间的一系列合金。

02硬质合金刀具的性能特点

硬质合金刀具的性能特点如下：

① 高硬度：硬质合金刀具是由硬度和熔点很高的碳化物(称硬质相)和金属粘结剂(称粘接相)经粉末冶金方法而制成的，其硬度达89～93HRA，远高于高速钢，在5400C时，硬度仍可达82～87HRA，与高速钢常温时硬度(83～86HRA)相同。
硬质合金的硬度值随碳化物的性质、数量、粒度和金属粘接相的含量而变化，一般随粘接金属相含量的增多而降低。
在粘接相含量相同时，YT类合金的硬度高于YG类合金，添加TaC(NbC)的合金具有较高的高温硬度。

② 抗弯强度和韧性：常用硬质合金的抗弯强度在900～1500MPa范围内。
金属粘接相含量越高，则抗弯强度也就越高。
当粘接剂含量相同时，YG类(WC-Co)合金的强度高于YT类(WC-TiC-Co)合金，并随着TiC含量的增加，强度降低。
硬质合金是脆性材料，常温下其冲击韧度仅为高速钢的1／30～1／8。

03常用硬质合金刀具的应用

YG类合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。
细晶粒硬质合金(如YG3X、YG6X)在含钴量相同时比中晶粒的硬度和耐磨性要高些，适用于加工一些特殊的硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、钛合金、硬青铜和耐磨的绝缘材料等。

YT类硬质合金的突出优点是硬度高、耐热性好、高温时的硬度和抗压强度比YG类高、抗氧化性能好。
因此，当要求刀具有较高的耐热性及耐磨性时，应选用TiC含量较高的牌号。
YT类合金适合于加工塑性材料如钢材，但不宜加工钛合金、硅铝合金。

YW类合金兼具YG、YT类合金的性能，综合性能好，它既可用于加工钢料，又可用于加工铸铁和有色金属。
这类合金如适当增加钴含量，强度可很高，可用于各种难加工材料的粗加工和断续切削。

02#高速钢刀具的种类和特点及应用#

高速钢(High Speed Steel，简称HSS)是一种加入了较多的W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。
高速钢刀具在强度、韧性及工艺性等方面具有优良的综合性能，在复杂刀具，尤其是制造孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、切齿刀具等一些刃形复杂刀具，高速钢仍占据主要地位。
高速钢刀具易于磨出锋利的切削刃。

按用途不同，高速钢可分为通用型高速钢和高性能高速钢。

01通用型高速钢刀具

通用型高速钢。
一般可分钨钢、钨钼钢两类。
这类高速钢含加(C)为0.7％～0.9％。
按钢中含钨量的不同，可分为含W为12％或18％的钨钢，含W为6％或8％的钨钼系钢，含W为2％或不含W的钼钢。
通用型高速钢具有一定的硬度(63-66HRC)和耐磨性、高的强度和韧性、良好的塑性和加工工艺性，因此广泛用于制造各种复杂刀具。

① 钨钢：通用型高速钢钨钢的典型牌号为W18Cr4V，(简称W18)，具有较好的综合性能，在6000C 时的高温硬度为48.5HRC，可用于制造各种复杂刀具。
它有可磨削性好、脱碳敏感性小等优点，但由于碳化物含量较高，分布较不均匀，颗粒较大，强度和韧性不高。

② 钨钼钢：是指将钨钢中的一部分钨用钼代替所获得的一种高速钢。
钨钼钢的典型牌号是W6Mo5Cr4V2，(简称M2)。
M2的碳化物颗粒细小均匀，强度、韧性和高温塑性都比W18Cr4V好。
另一种钨钼钢为W9Mo3Cr4V(简称W9)，其热稳定性略高于M2钢，抗弯强度和韧性都比W6M05Cr4V2好，具有良好的可加工性能。

02高性能高速钢刀具

高性能高速钢是指在通用型高速钢成分中再增加一些含碳量、含钒量及添加Co、Al等合金元素的新钢种，从而可提高它的耐热性和耐磨性。
主要有以下几大类：

① 高碳高速钢。
高碳高速钢（如95W18Cr4V），常温和高温硬度较高，适于制造加工普通钢和铸铁、耐磨性要求较高的钻头、铰刀、丝锥和铣刀等或加工较硬材料的刀具，不宜承受大的冲击。

② 高钒高速钢。
典型牌号，如，W12Cr4V4Mo，（简称EV4），含V提高到3％一5％，耐磨性好，适合切削对刀具磨损极大的材料，如纤维、硬橡胶、塑料等，也可用于加工不锈钢、高强度钢和高温合金等材料。

③ 钴高速钢。
属含钴超硬高速钢，典型牌号，如，W2Mo9Cr4VCo8 ，(简称M42)，有很高的硬度，其硬度可达69-70HRC，适合于加工高强度耐热钢、高温合金、钛合金等难加工材料，M42可磨削性好，适于制作精密复杂刀具，但不宜在冲击切削条件下工作。

④ 铝高速钢。
属含铝超硬高速钢，典型牌号，如，W6Mo5Cr4V2Al，(简称501)，6000C时的高温硬度也达到54HRC，切削性能相当于M42，适宜制造铣刀、钻头、铰刀、齿轮刀具、拉刀等，用于加工合金钢、不锈钢、高强度钢和高温合金等材料。

⑤ 氮超硬高速钢。
典型牌号，如，W12M03Cr4V3N，简称(V3N)，属含氮超硬高速钢，硬度、强度、韧性与M42相当，可作为含钴高速钢的替代品，用于低速切削难加工材料和低速高精加工。

03熔炼高速钢和粉末冶金高速钢

按制造工艺不同，高速钢可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。

① 熔炼高速钢：普通高速钢和高性能高速钢都是用熔炼方法制造的。
它们经过冶炼、铸锭和镀轧等工艺制成刀具。
熔炼高速钢容易出现的严重问题是碳化物偏析，硬而脆的碳化物在高速钢中分布不均匀，且晶粒粗大 (可达几十个微米)，对高速钢刀具的耐磨性、韧性及切削性能产生不利影响。

② 粉末冶金高速钢(PM HSS)：粉末冶金高速钢(PM HSS)是将高频感应炉熔炼出的钢液，用高压氩气或纯氮气使之雾化，再急冷而得到细小均匀的结晶组织(高速钢粉末)，再将所得的粉末在高温、高压下压制成刀坯，或先制成钢坯再经过锻造、轧制成刀具形状。
与熔融法制造的高速钢相比，PM HSS具有优点是：碳化物晶粒细小均匀,强度和韧性、耐磨性相对熔炼高速钢都提高不少。
在复杂数控刀具领域PM HSS刀具将会进一步发展而占重要地位。
典型牌号，如F15、FR71、GFl、GF2、GF3、PT1 、PVN等，可用来制造大尺寸、承受重载、冲击性大的刀具，也可用来制造精密刀具。