刀具材料介紹

時間：2024-04-19 16:08:57 來源：admin 點擊：0次

非合金工具鋼（原碳素工具鋼）

按照GB/T13104.1—2008《鋼分類第1部分：按化學成分分類》及GB/T1299—2014(模具鋼)，非合金工具鋼屬于非合金鋼。按照GB/T11304.2—2008《鋼分類第2部分：按主要質量等級和主要性能或使用特性的分類》，非合金工具鋼屬于特殊質量非合金鋼。

非合金工具鋼是高碳過共析、共析或亞共析鋼。碳是非合金工具鋼的主要強化元素。非合金工具鋼通常按用途可分為刃具鋼、模具鋼、量具鋼、耐磨的；按鋼質可分為優質鋼和高級優質鋼。這類鋼耐熱性較差(200~250℃)，經熱處理后具有較高的硬度和耐磨性，但熱硬性差、淬透性低。這類鋼主要用于制造加工硬度和強度不太高的尺寸較小、小進給、低速的切削工具和手動工具，以及形狀簡單、精度要求較低的量具、模具等。

合金工具鋼

按照GB/T13304.1-2008《鋼分類第1部分：按化學成分分類》，合金工具鋼屬于合金鋼。按照GB/T13304.2-2008《鋼分類第2部分：按主要質量等級和主要性能或使用特性的分類》，合金工具鋼屬于特殊質量合金鋼。

合金工具鋼為中、高碳合金鋼，這類鋼碳含量較高，并含有多種強化合金元素，如鉻、鎢、硅、錳、釩等。合金工具鋼按用途可分為刃具鋼、模具鋼（冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼）、量具鋼，一種鋼通常兼有多種用途(熱作模具鋼除外)。這類鋼具有較高的耐熱性(300~400℃)，較高的硬度，一定的韌性,良好的耐磨性、熱硬性,一定的耐沖擊性,以及良好的淬透性、組織穩定性，較小的熱處理變形等性能。這類鋼主要用于制造截面較大，要求熱處理變形小，對耐磨性及韌度有一定要求的低速切削刀具，以及形狀特殊且較復雜的量具、刃具、耐沖擊工具和冷熱作模具與一些特殊用途的工具。

以上兩種鋼材作為刀具材料的使用量都很少。

高速工具鋼

按照GB/T13304.1-2008《鋼分類第1部分：按化學成分分類》。高速工具鋼屬于合金鋼。按照GB/T13304.2-2008《鋼分類第2部分：按主要質量等級和主要性能或使用特性分類》，高速工具鋼屬于特殊質量合金鋼。

高速工具鋼是高碳合金鋼，主要合金元素有鎢、鉻、鉬、釩等，含有大量的碳化物。這些碳化物使高速工具鋼具有高的熱硬性和耐磨性，高速工具鋼在較高溫度(不大于600℃)下能保持良好的切削性能，用于制造高效率切削刀具，如銑刀、鉸刀、拉刀、插齒刀及鉆頭等，也用于鐵冷模具、高溫彈簧及高溫軸承等，是應用較多的一種刀具材料。

鑄造鈷基合金（斯太立特合金）

鑄造鉆基合金是一種w(C)=1%~3%和數量不等的鈷、鎢、鉻、釩等成分組成的高鈷基合金。這類材料具有高的耐熱性（與高速工具鋼相比）和抗彎強度(與硬質合金相比)，同時具有良好的抗氧化性以及高溫尺寸穩定性、高的熱硬性和韌性，在各種介質中具有良好的抗腐蝕性，其常溫性能雖不及高速工具鋼，但是高溫性能較高，故有較好的切削性能。此類合金在美國應用較多。

硬質合金

硬質合金是一種主要由硬化相（難熔金屬的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等）和粘結劑相（鈷、鎳等）組成的粉末冶金產品。硬質合金具有硬度高、耐磨，強度和韌性較好，耐熱、耐腐蝕等系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬質合金廣泛用作刀具材料，如車刀、銑刀、創刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材，也可以用來切削耐熱鋼、不銹鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。硬質合金可分為碳化鎢基與碳（氮）化鈦基兩大類，現在新型硬質合金刀具的切削速度等于非合金工具鋼的數百倍，是目前應用較多的一種刀具材料。

ISO將切削用硬質合金分為三類。

K類：主要成分為WC-Co，相當于我國的YG類，用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料。

P類：主要成分為WC-TiC-Co，相當于我國的YT類，用于加工長切屑的黑色金屬。

M類：主要成分為WC-TiC-TaC(NbC)-Co，相當于我國的YW類，用于加工長或短切屑的黑色金屬和有色金屬。

陶瓷

陶瓷刀具具有高的硬度、熱硬性和耐磨性，在高速切削和干切削時，表現出優異的切削性能，是一類極具發展前途的刀具材料。刀具用陶瓷一般采用熱壓法，即將粉末狀原料在高溫高壓下壓制成餅狀，然后切割成刀片。按化學成分，陶瓷刀具材料約可以分為氧化鋁系、氮化硅系陶瓷兩大類，目前發展的有復合氮化硅一氧化鋁系，以及納米增韌陶瓷刀具材料、陶瓷涂層刀具材料。納米改性、納米復合及超細晶粒陶瓷刀具材料的研究與開發將是今后陶瓷刀具材料發展的主要方向。

金剛石

金剛石的化學穩定性較低，切削溫度超過700~800℃時，其硬度就會急劇下降。另外，金剛石刀具不適合于加工鋼鐵材料，因為金剛石和鐵有很強的化學親和力，在高溫下鐵原子容易與碳原子作用而使其轉化為石墨結構，刀具極易損壞。

立方氮化硼

立方氮化硼是由軟的六方氮化硼在高溫高壓下加入催化劑轉變而成的。它是20世紀70年代才發展起來的一種新型刀具。

立方氮化硼有很高的硬度及耐磨性，熱穩定性很好，在1400℃的高溫下仍能保持很高的硬度和耐磨性。另外，立方氮化硼的化學惰性很大，它與鐵族金屬直至1200~1300℃時也不易起化學作用，因此立方氮化硼刀具可用于加工淬硬鋼和冷硬鑄鐵等。

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