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1、刀具材料应具备的性能刀具在工作时，要承受很大的压力和冲击力.同时，由于切削时产生的金属型性变形以及在刀具、切屑、工件相互接触表面间产生的强烈摩擦，使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力.因此，作为刀具材料应具备以下特性：1 .高的硬度刀具材料必须具备高于被加工材料的硬度，一般刀具材料的泡温硬度都在62HRC以上.2 .高的耐福性耐磨性是刀具抵抗磨损的能力.它是刀具材料力学性能、组织结构和化学性能的综合反映.3 .足够的强度和韧度为能承受很大的压力，以及冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧度。一般强度用抗弯强度表示，韧度用冲击值表示。4 .高的耐热性耐热性是指刀具材料在高温下保持硬度、
2、耐磨性、强度和韧度的性能.5 .良好的热物理性能和耐热冲击性刀具材料抵抗热冲击的能力可用耐热冲击系数表示。6 .良好的工艺性这里指的是锻造性能、热处理性能、高温塑性变形性能以及磨削加工性能等.7经济性经济性是刀具材料的重要指标之一。常用刀具材料的种类1 .非合金工具钢（原颁素工具钢）按照GB/T13104.1-2008钢分类第1部分：按化学成分分类及GB/T1299-2014（模具钢），非合金工具钢属于非合金钢.按照GB/T11304.22008钢分类第2部分：按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类，非合金工具钢属于特殊质量非合金钢.非合金工具钢是高碳过共析、共析或亚共析钢.碳是非合金工具钢
3、的主要强化元素,非合金工具钢通常按用途可分为刃具钢、模具钢、量具钢、耐磨的；按钢质可分为优质钢和高级优质钢.这类钢耐热性较差（200250C）,经热处理后具有较高的硬度和耐磨性，但热硬性差、淬透性低。这类钢主要用于制造加工硬度和强度不太高的尺寸较小、小进给、低速的切削工具和手动工具，以及形状简单、精度要求较低的量具、模具等.2 .合金工具钢按照GBT13304.1-2008钢分类第1部分：按化学成分分类，合金工具钢属于合金钢.按照GB/T13304.2-2008钢分类第2部分：按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类，合金工具钢属于特殊质量合金钢.合金工具钢为中、高碳合金钢，这类纲碳含星较高,
4、并含有多种强化合金元素,如珞、铝、硅、镒、机等.合金工具钢按用途可分为刃具钢、模具钢（冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢）、量具钢，一种钢通常兼有多种用途（热作模具钢除外）.这类钢具有较高的耐热性（300400。，较高的硬度，一定的韧性.良好的耐磨性、热硬性,一定的耐冲击性,以及良好的淬透性、组织稳定性，蛟小的热处理变形等性能.这类钢主要用于制造截面较大，要求热处理变形小，对耐磨性及韧度有一定要求的低速切削刀具，以及形状特殊且较聂杂的量具、刃具、耐冲击工具和冷热作模具与一些特殊用途的工具.以上两种钢材作为刀具材料的使用量都很少.3 .高速工具钢按照GB/T13304.1-2008钢分类第1部分
5、：按化学成分分类.高速工具钢属于合金钢,按照GB/T1330422008钢分类第2部分：按主要质量等级和主要性能或使用特性分类，高速工具钢属于特殊质量合金钢.高速工具钢是高碳合金钢，主要合金元素有铝、珞、铝、机等，含有大量的碳化物.这些碳化物使高速工具钢具有高的热硬性和耐磨性，高速工具钢在较高温度（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加铳刀、校刀、拉刀、插齿刀及钻头等，也用于铁冷模具、高温弹簧及高温轴承等,是应用较多的一种刀具材料。4 .铸造钻基合金（斯太立特合金）铸造钻基合金是一种W（Q=I%3%和数员不等的牯、铭、珞、讥等成分组成的高钻基合金.这类材料具有高的耐热性（
6、与高速工具钢相比）和抗弯强度（与硬质合金相比），同时具有良好的抗氧化性以及高温尺寸稳定性、高的热硬性和初性，在各种介质中具有良好的抗腐蚀性，其穿遍性能虽不及高速工具钢，但是高温性能较高，故有较好的切削性能.此类合金在美国应用较多。5 .硬质合金硬质合金是一种主要由硬化相（难熔金属的成化物、氮化物、硼化物、硅化物等）和粘结剂相（彷、银等）组成的粉末冶金产品.硬质合金具有硬度高、耐磨，强度和韧性蛟好，耐热、耐,腐蚀等系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500的温度下也基本保持不变，在100（FC时仍有很高的硬度.硬质合金广泛用作刀具材料，如车刀、铳刀、创刀、钻头、馈刀等，用于切削铸铁、有
7、色金属.塑料、化纤、石墨、玻瑛、石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、不锈钢、高铳钢、工具钢等难加工的材料。硬质合金可分为原化铝基与碳(氮)化钛基两大类，现在新型硬质合金刀具的切削速度等于非合金工具钢的数百倍，是目前应用蛟多的一种刀具材料.6 .超硬刀具材料超硬刀具材料有陶瓷、金刚石和立方氮化硼(CBN)等，具硬度、热硬性和耐磨性都很高.金刚石是目前已知的最硬的材料，立方氮化硼是硬度仅次于金刚石的材料，可用来加工高硬度的工件。(1)陶瓷陶瓷刀具具有高的硬度、热硬性和耐磨性，在高速切削和干切削时，表现出优异的切削性能，是一类极具发展前途的刀具材料.刀具用陶密一般采用热压法，即将粉末状原料在高温高
8、压下压制成饼状，然后切割成刀片.按化学成分，陶及刀具材料约可以分为氧化铝系、氮化畦系陶及两大类，目前发展的有兔合氮化硅一氧化铝系，以及纳米增切陶瓷刀具材料、陶徭涂层刀具材料。纳米改性、纳米豆合及超细晶粒陶聋刀具材料的研究与开发将是今后陶瓷刀具材料发展的主要方向.(2)金刚石金刚石的化学稳定性较低，切削温度超过70080(C时，其硬度就会急剧下降.另外，金刚石刀具不适合于加工钢铁材料，因为金刚石和铁有很强的化学亲和力，在高温下铁原子容易与碳原子作用而使其转化为石墨结构.刀具极易损坏.(3)立方氮化硼立方氮化硼是由软的六方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成的。它是20世纪70年代才发展起来的一种
9、新型刀具。立方械化硼有很高的硬度及耐磨性，热稳定性很好，在1400。C的高温下仍能保持很高的硬度和耐磨性.另外，立方氮化硼的化学悟性很大，它与铁族金属直至12001300C时也不易起化学作用，因此立方期化硼刀具可用于加工淬硬钢和冷硬铸铁等.不同刀具材料的基本性能分析1 .硬度与耐磨性硬度是刀具材料应具备的基本特性.切削金属所用刀具切削刃的硬度，一般都在60HRC以上。淬火工具钢的硬度主要取决于含碳量,因此，工具钢的含辰量都比较高。工具钢热处理后的硬度可达6065HRC(81.284HRA).硬质合金的主要成分是难熔金属碳化物，这些碳化物的硬度很高，因此，硬质合金的硬度可达8994HRA.陶瓷材
10、料的主要成分是氧化铝，氧化铝的硬度很高,而且烧结时不需加粘结剂，因此陶绫的硬度金刚石是人类已经发现的最硬的材料，其硬度可高达91-95HRA.金刚石是人类已经发现的显硬的材料，其硬度可达10OOOHV,立方版化硼硬度仅次于金刚石，硬度可达80009000HV.耐磨性是刀具应具备的主要条件之一，它是决定刀具寿命的主要因素.材料的耐磨性是材料的硬度、强度、化学成分及组织结构的综合反应.一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好,但情况也并不完全如此.例如各种工具纲的硬度基本相同，但耐磨性却相差很大，合金工具钢中的合金碳化物分布在马氏体基体上，比单一的马氏体组织具有更高的耐磨性.高速工具钢中含有质量
11、分数为10%20%的合金碳化物，其耐解性比一股合金工具钢要高.常用硬质合金中含有更大量的（质量分数为85%95%）合金碳化物,其耐磨性比高速工具钢还要高1520倍.2 .强度及韧度现有刀具材料中，高速工具钢具有较高的强度和韧度，因此能用于更负荷条件下的加工。常用硬质合金的抗弯强度只有高速工具钢的1312左右，冲击值则更低.陶瓷刀具的抗弯强度仅及高速工具钢的1/5左右，冲击值则低得多.3 .耐热性耐热性也是衡贵刀具材料切削性能的主要标志.非合金工具钢的耐热性最低，能维持切削性能的最高湿度仅为200250oC.合金工具钢的耐热性较好,在300400。C的温度下仍能保持较好的切削性能.高速工具钢是一
12、种高合金工具钢.在500600C的高温下，切削性能仍比较好.铸造诂基合金在700-85(TC时硬度仍无显著变化。硬质合金的耐热性更高，一般在800100(C的高温下尚能进行切削。而陶瓷刀具在1200C的高温下仍能保持很高的硬度.至于超硬刀具材料(如立方氮化硼)，在1400。C时仍能保持很好的切削性能。4 .导热性刀具在切削时，有相当一部分热员需要由刀具传出.因此，刀具的导热性越好，从刀具传出的热量也就越多，有利于降低切削区的温度.5 .工艺性能刀具材料的工艺性能包括刀具材料的被切削性靛、磨削性能、高温塑性变形性能、热处理性能和焊接性能等.工具钢的工艺性能较好，不仅能进行切削加工和热处理，而且磨削加工和焊接性能均较好.硬质合金的硬度高，很难迸行切削加工.又由于其脆性较大，线膨胀系数与钢相差较大，焊接和磨削时容易产生裂纹.
