金属切削刀具材料

  

  

  工欲善其事

  必先利其器

  燧石铁器合金钢

  够硬且韧才理想

  

  切削，刀具材料的硬度需要比工件材料的硬度高，自然界中的物质，一般来说，硬度高的材料，韧性会比较差（脆），所以对于刀具材料的选择和研发，始终离不开在追求硬度的同时，要兼顾材料韧性。

  

  用于金属切削的材料，大致有以下这些，先来个基础的认识：

  

  1、碳素工具钢

  含碳量越高，碳钢的硬度越高。因为碳钢的红硬性（高温时硬度的保持能力）较差，随着工件材料的发展，目前已经基本不用于金属切削；

  

  2、高速钢

  俗称风钢或锋钢，又称白钢，是一种成分较为复杂的合金钢，具有较好的红硬性，基本替代了碳素工具钢。

  随着冶金技术的发展，从常规刀具应用来分，高速钢有以下几种：

普通高速钢含钴高速钢粉末冶金高速钢涂层高速钢

  目前高速钢在很多复杂成型刀具（丝锥、拉刀……）上还有一些应用，其切削材料主角的身份已经被后面这位大咖逐步取代。

  

  3、硬质合金

  当今切削材料大咖，俗称钨钢，以最常用的碳化钨硬质合金举例来说，就是以钴Co作为粘结相，碳化钨WC作为难熔硬质点，粉末烧结而成的一种合金材料。目前应用最为广泛的一种切削刀具材料。（既然是大咖，以后再细细聊聊硬质合金的前世今生，比较有意思的一点，现在全球刀具技术的发展格局，跟这种材料在历史舞台上的演化有着密切联系。）

  硬质合金材料按照刀具应用分有以下几种：

硬质合金（这里主要指的是碳化钨硬质合金）涂层硬质合金金属陶瓷（对，这个属于硬质合金，不是属于下面的陶瓷类材料）

  

  4、陶瓷

  以其良好的红硬性、化学稳定性以及非常好的性价比，成为了金属切削材料领域的潜力选手，按照刀具应用主要分为以下几种：

氧化铝基氧化物陶瓷（白陶瓷）氧化铝基金属碳化物复合陶瓷（黑陶瓷）氮化硅基氮化物陶瓷涂层陶瓷

  

  5、立方氮化硼

  顾名思义，就是立方氮化硼，代号CBN，或者，PCBN聚晶立方氮化硼，硬度仅次于金刚石，具有非常好的红硬性，是加工淬硬钢的一把好手，根据应用有很多种类型：

刃尖焊接型立方氮化硼单面烧结型立方氮化硼整体烧结型立方氮化硼涂层立方氮化硼

  

  6、人造金刚石

  硬度最高的刀具材料，高热导性、低摩擦系数、低热膨胀系数，非常适合铝合金、石墨、碳纤维……等非铁基材料的加工（近几年，也有在铁基材料加工上的应用探索），在刀具上的应用主要分为：

PCD 聚晶金刚石MCD 单晶金刚石PDC 聚晶金刚石复合片金刚石涂层

  

  以上几类常用刀具材料的硬度和韧性大致关系如下图：

  

  

  

  另外，关于上述材料分类中提及的涂层，主要指的是在刀具基体材料表面的一层能层（耐磨、润滑……），详细的以后单独展开聊聊。

  

  

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