刀具材料论文
机加工中刀具使用和发展情况论文
机加工中刀具的使用和发展情况摘要：随着材料工业及精密机械工业的发展，精密切削、超精密切削和难切削材料使用的增多，超硬刀具材料的应用日益广泛。
本文通过分析超硬刀具材料的发展状况，对主要品种的应用进行探讨。
关键词：超硬刀具刀具材料金刚石一、超硬刀具材料发展概况超硬刀具材料是指天然金刚石及硬度、性能与之相近的人造金刚石和cbn(立方氮化硼)。
由于天然金刚石价格比较昂贵，所以生产上大多采用人造聚晶金刚石(pcd)、聚晶立方氮化硼(pcbn)以及它们的复合材料。
早在20世纪50年代，美国就利用人造金刚石微粉和cbn微粉在高温、高压、触媒和结合剂的作用下烧结成尺寸较大的聚晶块作为刀具材料。
之后，南非戴比尔斯(debeem)公司、前苏联和日本也相继研制成功。
20世纪70年代初又推出了金刚石或cbn和硬质合金的复合片，它们是在硬质合金基体上烧结或压制一层0.5mm～1mm 的pcd或pcbn而成，从而解决了超硬刀具材料抗弯强度低、镶焊困难等问题，使超硬刀具的应用进入实用阶段。
我国超硬刀具材料的研究与应用开始于上个世纪70年代，并于1970年在贵阳建造了我国第一座超硬材料及制品的专业生产厂第六砂轮厂，从1970—1990年整整20年中，超硬材料年产量从仅46万克拉增至3500万克拉。
上个世纪90年代前后，不少超硬材料生产专业厂从国外引进成套的超硬材料合成设备及技术，使产量得以迅速提高，至1997年，我国人造金刚石年产量就已达到5亿克拉左右，cbn年产量达800万克拉，跃居世界超硬材料生产大国之首。
金刚石具有极高的硬度和耐磨性，其显微硬度可达10000hv，是刀具材料中最硬的材料。
同时它的摩擦系数小，与非铁金属无亲和力，切屑易流出，热导率高，切削时不易产生积屑瘤，加工表面质量好，能有效地加工非铁金属材料和非金属材料，如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨的木材(尤其是实心木和胶合板等复合材料)。
CNC机床加工中的刀具材料与涂层研究
CNC机床加工中的刀具材料与涂层研究随着制造业的快速发展，CNC（Computer Numerical Control，计算机数控）机床已经成为现代加工领域中不可或缺的工具。
在CNC机床加工过程中，刀具材料与涂层的选择对于提高加工效率、延长刀具使用寿命以及保证加工质量至关重要。
本文将研究CNC机床加工中的刀具材料与涂层，并探讨它们在提高加工效率和质量方面的作用。
一、刀具材料的选择在CNC机床加工中，刀具材料的选择直接决定了加工过程中的切削性能和刀具寿命。
常见的刀具材料有高速钢、硬质合金和陶瓷等。
1. 高速钢（High Speed Steel，HSS）是一种具有良好韧性和切削性能的刀具材料。
它适用于一些中等切削速度和轻负荷的加工任务。
高速钢在切削过程中能够保持较好的稳定性，但其耐磨性相对较低，使用寿命较短。
2. 硬质合金（Hard Alloy）具有优异的硬度和耐磨性，适用于高速加工和重负荷的切削任务。
硬质合金刀具的使用寿命较高，但韧性较差，在加工过程中容易发生断裂。
因此，在选择硬质合金刀具时需要根据具体的加工任务和工件材料进行综合考虑。
3. 陶瓷刀具在CNC机床加工中发挥着重要的作用。
由于其具有优异的抗热性、硬度和耐磨性，陶瓷刀具广泛应用于高温合金和热处理钢等难加工材料的加工过程中。
然而，陶瓷刀具的脆性较高，容易发生断裂，因此需要谨慎使用。
二、涂层技术的应用涂层技术是针对刀具表面进行改性的一种方法，能够提高切削性能和刀具寿命。
常见的涂层材料有涂碳化物、氮化物、氧化物以及金属涂层等。
1. 涂碳化物和氮化物涂层（TiC、TiN）具有良好的耐磨性和热稳定性。
涂碳化物涂层能够提高刀具的切削能力和耐磨性，适用于高速切削和重负荷加工任务。
氮化物涂层能够降低刀具与工件的摩擦系数，减少切削热的积累，延长刀具寿命。
2. 氧化物涂层（Al2O3、TiAlN）具有优异的高温抗氧化性能和硬度。
氧化物涂层能够提高刀具的耐热性和抗氧化能力，适用于高温合金和难加工材料的切削加工。
刀具材料及发展趋势
刀具材料及发展趋势[摘要] 本文重点阐述了高速钢、硬质合金、陶瓷刀具、超硬刀具材料等的切削性能和应用范围。
并对刀具材料的发展动向也作出了预测与展望。
[关键词] 刀具材料切削加工发展趋势0.引言切削加工是现代制造业应用最广泛的加工技术之一。
据统计，国外切削加工在整个制造加工中所占比例约为80％～85％，而在国内这一比例则高达90％。
刀具是切削加工中不可缺少的重要工具，无论是普通机床，还是先进的数控机床(NC)、加工中心(MC)和柔性制造系统(FMC)，都必须依靠刀具才能完成切削加工。
刀具的发展对提高生产率和加工质量具有直接影响。
材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关键性作用。
国际生产工程学会(CIRP)在一项研究报告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度每隔l0年几乎提高一倍”。
刀具材料已从20世纪初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超硬材料等，耐热温度已由500～600℃提高到1200℃以上，允许切削速度已超过1000m／min，使切削加工生产率在不到100年时间内提高了100多倍。
因此可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加工技术的发展史。
我们应当重视刀具材料的选择和使用，关注新型刀具材料的研制和发展趋势。
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：一是高硬度和高耐磨性；二是足够的强度与韧性；三是高耐热性、导热性和小的膨胀系数；四是良好的工艺性和经济性。
2.刀具材料的种类常用刀具材料有工具钢(包括碳素工具钢、合金工具钢)、高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬刀具材料（金刚石、立方氮化硼）以及涂层刀具材料。
碳素工具钢和合金工具钢因其耐热性很差，仅用于手工工具。
陶瓷和超硬刀具材料则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前尚在有限的范围内使用。
当今，用得最多的为高速钢和硬质合金，几乎各占一半。
高速切削刀具材料的分析与研究
高速切削刀具材料的分析与研究摘要：由于高速切削能够加工出较高表面质量的零件，并且可以减少加工时间，提高效率，还能降低加工成本。
因此高速切削技术已经广泛应用于机械加工领域。
高速切削技术是随着其他诸如刀具材料技术的发展而发展的。
本文介绍了高速切削中使用的高速钢、硬质合金、涂层刀具、陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具的性能与适用范围。
关键词：刀具材料高速切削0 引言高速切削时的重要问题是刀具磨损。
与普通切削相比，高速切削时刀具与工件的接触时间减少，接触频率增加，切削过程所产生的热量更多地向刀具传递，刀具磨损机理与普通切削有很大区别。
因此需要研究不同高速切削刀具材料的特性，以便更好地选用刀具。
1.高速切削对刀具材料的要求高速切削过程中刀具承受的压力大、温度高以及相对剧烈的摩擦。
为保证高速切削中刀具的使用寿命，其材料除应具备一般刀具的基本性能外，还应具有更高的要求。
1.1.刀具材料的基本性能有：1.1.1.高硬度和高耐磨性，一般要求在HRC60以上；1.1.2.足够的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动，防止刀具脆性断裂和崩刃；1.1.3.充足的耐热性，使刀具能承受较高切削温度；1.1.4.良好的工艺性能和经济性。
1.2.刀具材料的特殊要求：1.2.1.可靠性：高速切削一般在数控机床或者加工中心上进行，刀具应具有很高的可靠性，要求刀具的寿命高、质量一致性好，切削刃的重复精度高。
如果刀具可靠性差，将会增加换刀时间，降低生产率，这将使高速切削加工失去意义。
如果刀具可靠性差还将产生废品，损坏机床与设备，甚至造成人员伤亡。
1.2.2.高耐热性和抗热冲击性能：高速切削加工时切削温度很高，要求刀具材料的熔点高、氧化温度高、耐热性好、抗热冲击能力强。
1.2.3.良好的高温力学性能：要求刀具材料具有很高的高温力学性能，如高温强度、高温硬度、高温韧性等。
1.2.4.刀具材料能适应难加工材料和新型材料加工的需要。
1.2.5.良好的工艺性能和经济性：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。
刀具材料选择在金属切削中的重要性与应用技术
刀具材料选择在金属切削中的重要性与应用技术在金属切削加工过程中，刀具材料的选择起着至关重要的作用。
刀具材料直接影响到切削过程的效率、工件表面质量以及刀具的使用寿命。
因此，正确选择适合的刀具材料对于提高生产效率、降低成本以及保证产品质量至关重要。
本文将探讨刀具材料选择的重要性以及应用技术。
首先，刀具材料的选择在金属切削中的重要性无法忽视。
不同材料的加工特性不同，因此需要根据具体的加工要求来选择合适的刀具材料。
一般来说，常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷和立方氮化硼等。
每种刀具材料都有其独特的特点和适应的加工范围。
高速钢是最常用的刀具材料之一，具有良好的切削性能和热稳定性。
高速钢刀具适用于一般的切削加工，如车削、铣削和钻削等。
然而，高速钢刀具的硬度相对较低，切削速度有一定的限制，因此在高强度材料的切削中容易磨损。
硬质合金刀具是使用广泛的刀具材料之一，由钨钴硬质合金作为刀具的刀片材料，具有高硬度、高热稳定性和抗磨性能好的特点。
硬质合金刀具适用于切削硬度较高的材料，包括不锈钢、合金钢等。
但是，硬质合金刀具的脆性较高，容易受到冲击载荷而发生断裂。
陶瓷刀具是一种具有高硬度、抗磨性能好的刀具材料，适用于高速和高温切削加工。
它具有较高的热稳定性和耐化学腐蚀性能，能够承受高温和高速的切削条件。
然而，由于陶瓷刀具的脆性较高，容易受到不可避免的冲击而发生断裂。
立方氮化硼刀具是一种新型的刀具材料，具有极高的硬度和热稳定性。
立方氮化硼刀具适用于切削高硬度材料，如钢、铸铁等，尤其在干切削和不锈钢切削中表现出色。
然而，由于其制造成本较高，其广泛应用受到了限制。
为了更好地应对不同切削工况，刀具材料的选择也需要根据具体的切削加工要求进行优化。
在选择刀具材料时，应考虑以下几个方面：首先，要根据加工材料的硬度选择合适的刀具材料。
不同硬度的材料对刀具的要求不同，硬度较低的材料适合使用高速钢刀具，而硬度较高的材料则需要选择硬质合金、陶瓷或立方氮化硼刀具。
刀具论文
高速切削加工技术的发展高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。
在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通过高速切削加工的应用得到了解决。
其切削速度、进给速度相对于传统的切削加工，以级数级提高，切削机理也发生了根本的变化。
与传统切削加工相比，高速切削加工发生了本质性的飞跃，其单位功率的金属切除率提高了30%～40%，切削力降低了30%，刀具的切削寿命提高了70%，留于工件的切削热大幅度降低，低阶切削振动几乎消失。
随着切削速度的提高，单位时间毛坯材料的去除率增加，切削时间减少，加工效率提高，从而缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。
同时，高速切削加工的小量快进使切削力减少，切屑的高速排除，减少了工件的切削力和热应力变形，提高了刚性差和薄壁零件切削加工的可能性。
由于切削力的降低，转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏感，由此降低了表面粗糙度。
在模具的高淬硬钢件（hrc45～65）的加工过程中，采用高速切削可以取代电加工和磨削抛光的工序，避免了电极的制造和费时的电加工时间，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。
一些市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削可顺利完成。
而且在高速铣削cnc加工中心上，模具一次装夹可完成多工步加工。
这些优点在资金回转要求快、交货时间紧急、产品竞争激烈的模具等行业是非常适宜的。
高速切削加工系统主要由可满足高速切削的高速加工中心、高性能的刀具夹持系统、高速切削刀具、安全可靠的高速切削cam软件系统等构成，因此，高速加工实质上是一项大的系统工程。
随着切削刀具技术的进步，高速加工已可以应用于加工合金钢（hrc>30），广泛地应用于汽车和电子元件产品中的冲压模、注塑模具等零件的加工。
高速加工的定义依赖于被加工的工件材料的类型。
例如，高速加工合金钢采用的切削速度为500m/min，而这一速度在加工铝合金时为常规采用的顺铣速度。
刀具材料的历史进展与未来展望
刀具材料的历史进展与未来展望刀具材料一直是人类的重要工具之一，其性能直接影响到刀具的使用效果和寿命。
随着科技的进步和人们对刀具性能要求的不断提高，刀具材料也经历了不断的发展和改进。
本文将从历史进展和未来展望两个方面探讨刀具材料的发展趋势。
在人类历史的早期阶段，刀具主要是由石头、木材和骨头等天然材料制成。
这些材料虽然容易获取，但其硬度和耐磨性较低，制成的刀具寿命短且易损坏。
随着青铜、铁等金属的发现和应用，刀具材料得到了重大的革新。
青铜刀具具有较高的硬度和耐腐蚀性，相对于石制刀具来说，可靠性更高。
但与铁相比，青铜的强度和锋利度都较低。
随着冶金技术的不断发展，人们逐渐掌握了制铁的方法，铁刀成为主流。
铁具有更高的硬度和强度，制成的刀具更加锋利和耐用。
然而，铁刀具仍然存在着一些问题，比如易生锈和磨损快。
为了解决这些问题，人们开始研究和应用不锈钢材料。
不锈钢具有较高的抗腐蚀性和耐磨性，成为了替代铁材料的重要选择。
随着科学技术的发展，新的刀具材料不断涌现，为刀具的性能提升带来了更多可能。
例如，高速钢具有较高的硬度和耐热性，并且能够在高速切削过程中保持较好的刃口锋利度，因此被广泛应用于金属切割和加工领域。
其他像陶瓷刀具、超硬合金等新材料的出现，也逐渐改变了传统刀具材料的使用范围。
未来，刀具材料的发展主要集中在以下几个方面：1.多功能化：以往刀具材料的选择主要是根据特定需求进行的，例如金属刀具适合金属加工，陶瓷刀具适合硬质材料加工等。
但随着技术的进步，人们期望将多种功能集于一身的刀具材料，能够适应不同材料和应用场景的需求。
2.高性能化：刀具材料需要具有更高的硬度、耐磨性、耐热性和抗腐蚀性能。
这样才能满足高速切削、超精密加工等特殊要求，提高刀具的寿命和加工效率。
3.可持续发展：材料的选择也受到可持续发展的要求的影响。
在未来，人们希望能够开发出可循环利用、资源节约、环境友好的刀具材料。
4.纳米技术的应用：纳米技术的发展为刀具材料的制备和改性提供了全新的可能性。
浅析现代刀具材料的发展及现状
浅析现代刀具材料的发展及现状一、刀具材料发展我国在金属切削方面历史悠久。
今天金属加工的前期在古代是加工骨质、石质、木质、和其他非金属器物。
在旧石器时代就有石砍砸器，到了新石器时代，人们在与大自然的生存斗争中不断的改进自己的工具，并且以能在坚固的石头上打孔孔。
还能把坚硬的石头镶嵌在骨头把上制成夹固式石刃骨刀。
我国的金属切削加工工艺，萌芽于青铜器时代，慢慢的形成和发展。
到春秋时期已经出现了各种青铜器，青铜铸造业已有了很好的发展。
据记载表明，在这个时期的生产的青铜和生活工具，在制做过程中大都要经过切削加工或研磨。
我国的冶铸技术比西欧国家早将近1000年，炼钢技术、淬火、和渗碳的发明，为制作锋利的武器和工具提供了保障，当铁质工具出现是，金属切削加工进入了一个新的发展阶段。
记载表明早商代就有了雕琢玉器的工具，这也就是金属切削机床的初期。
在河北一汉墓出土的五铢钱，在外圆上，雕花均匀，切削振动波纹明朗，椭圆度精细，有经过车削的痕迹，有可能就是用手拿着工具进行切削。
到了明代，我国的手工业有了发展迅速，各种切削方法，有了明确的分工。
如：车、铣、钻、磨等等。
北京古天文台上的天文仪器的加工方法可以看出当时就有较高精度的磨、车、铣、钻削等。
晚清时间，由于政府的腐败，金属加工出于停滞不前的状态。
解放前，我国的工业也十分落后，没有自己的机床，工具制造业。
就连麻花钻这样的普通工具都不能制造。
解放后，我国的机床才有了一定的发展。
机床和工具制造业逐渐从无到有，从小到大。
70年代初80年代末，工具材料发展迅猛，硬质合金和高速钢的规格和品种获得突破。
如：涂层硬质合金、立方碳化硼，陶瓷等。
到了后来数控、数显设备也慢慢发展起来。
由于受当时电子设备、微机、传输等影响，发展缓慢。
后来随着电子设备等发展也逐渐壮大起来。
迄今，已使切削速度提高到每分钟一千米以上。
历史事实表明，在切削加工的发展过程中，刀具材料始终是最积极的因素。
同时，被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。
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1 现代工程材料成形与机械设计制造基础——《关于新型刀具材料论文》
目录 摘要: ........................................................................................................... 1 关键词： .................................................................................................... 2 简析刀具材料和性能 ................................................................................ 2 一、刀具材料应具备的性能 .............................................................. 3 二、现代新型刀具材料 ...................................................................... 4 （一）高速钢 ................................................................................ 4 （二）硬质合金 ............................................................................ 5 （三）涂层刀具 ............................................................................ 7 （四）陶瓷 .................................................................................... 9 （五）超硬刀具材料 .................................................................... 9 展望强度最高的物质——石墨烯，氮化碳（β—C3N4） .................. 11
摘要: 随着工件材料的力学性能不断提高，产品的品种和批量逐渐增多，加工精度的要求日益提高，工件的结构和形状不断复杂化和多样化，各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精 2
密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。以下让我来论述了刀具和刀具材料回顾早期机械制造中的刀具材料，重点阐述现代产品加工中所用新型刀具材料（高速钢、硬质合金、陶瓷、超硬材料）的性能及其应用范围。对二十一世纪新型刀具材料发展的动向作出预测和展望。 关键词：刀具材料；新型；常用刀具；展望。
刀具材料的发展在人类的生活、生产和战争中有着很大的重要性。在古代，“刀”和“火”是两项最伟大的发明，它们的发明和应用是人类登上历史舞台的重要标志。刀具材料的进步曾推动着人类社会文化和物质文明的发展。例如，在人类历史中曾有过旧石器时代、新石器时代、青铜器时代和铁器时代等。 材料、结构和几何形状是决定刀具切削性能的三要素。其中，刀具材料的性能起着关键作用。20世纪是刀具材料大发展的历史时期。各种难加工材料的出现和应用，先进制造系统、高速切削、超精密加工、绿色制造的发展和付诸实用，都对刀具提出了更高、更新的要求，预计，在今后很长时期内，切削加工工艺不会衰退，刀具和刀具材料将有更新的发展。
简析刀具材料和性能 3
刀具材料应具备的性能 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工成本、加工质量、以及刀具耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右;20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米;30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米;当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上;被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。
一、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。 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。 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。 4
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。 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。 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。 二、现代新型刀具材料 （一）高速钢 在现代切削加工中，高速钢的性能已不够先进，但因其稳定性好，能接受成形加工，故能用以制造各种刀具。在刀具材料总消耗量中高速钢几近一半。传统的普通高速钢以W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2为代表。在钨系高速钢中，除MC，M2C，M23C外，M6C是其主要的碳化物，即Fe3W3C和Fe4W2C。在钨钼系高速钢中，M6C为Fe3（W，Mo）3C和Fe4（W，Mo）2C。所有的高速钢中，铬含量分数均保持在3.5%~4.5%， 5
它是增大高速钢淬透性的主要元素。在钢中形成Cr23C6。钒含量分类增加，钢的耐磨性随之提高，但使刀具接受刃磨困难，且脆性增加。钒的碳化物为VC与V4C3。含V 1%~2%的高速钢用得最多；V>3%者用得较少，且忌作形状复杂的刀具。加入钴元素后，可形成超硬高速钢。钴不形成碳化物，但能提高淬火温度，增强二次硬化效果，提高高温硬度。美国的M42（110W1.5Mo9.5Cr4VCo8）和瑞典的HSP-15（W9Mo3Cr4VCo10）都是性能优良的高钴超硬高速钢。中国缺钴资源，钴价昂贵。因而研制了无钴或少钴的超硬高速钢。Co5Si（W12Mo3Cr4V3Co5Si）是属于少钴者，新研制的Co3N（W12Mo3Cr4VCo3N）亦为少钴，性能都不错。铝元素在钢中能生成Al2O3、AlN；且起钉扎作用，阻止位错，从而提高了材料的硬度和强度。中国在发展无钴、少钴超硬高速钢方面，做出了较大贡献。 用粉末冶金方法制造高速钢，可消除碳化物偏析，提高钢的硬度和韧性，钒含量高时亦能较好地刃磨。粉末高速钢的切能性能优于熔炼高速钢。国内掌握这方面的技术。国外有粉末高速钢产品，钒含量高达6%~8%。 在高速钢的基体上，用物理气相沉积（PVD）法涂覆耐磨材料薄层（如TiN，TiAlN等），可显著提高刀具寿命和加工表面质量，降低切削力。这种涂层高速钢刀具已得到广泛应用。 （二）硬质合金 硬质合金是碳化物（WC、TiC等）的粉末冶金制品，通常分为： 6
切削铸铁的钨钴系列（K类，YG类），切削钢材的钨钛钴系列（P类，YT类），还有通用系列（M类，YW类）。新型硬质合金有下列6类。 1．添加TaC和NbC的硬质合金 添加后能有效地提高常温硬度、高温强度和高温硬度，细化晶粒，提高抗扩散和抗氧化的能力。此外，还能增强抗塑性变形的能力。在合金中形成（W，Ta，Nb）C固溶体，其化学稳定性高于WC和TiC。在新型P，M，K类硬质合金中形成（W，Ta，Nb）C固溶体，其化学稳定性高于WC和TiC。在新型P，M，K类硬质合金中，很多是添加了TaC、NbC的。 2．细晶粒和超细晶粒硬质合金 粒细化后可提高合金的硬度和耐磨性，适当增加钴含量后还可以提高抗弯强度。普通刀具牌号和合金平均晶粒尺寸为2~3 μm，细晶粒合金为1~2 μm，亚微细晶粒合金为0.5~1 μm，超细晶粒合金为0.5 μm以下。早先的细晶粒和超细晶粒结构多用于K类合金，近年来P类、M类合金也向细化晶粒的方向发展。我国硬质合金刀具已达细晶粒和亚微细晶粒的水平。 3．TiC基和Ti（C，N）基硬质合金金属陶瓷 YT，YG，YW合金中，WC是主要成分，其含量达65%~97%，并以Co为黏结剂，TiC基合金则以TiC为主要成分，占60%~80%以上，仅含少量WC，以Ni-Mo作黏结剂。与WC基合金相比，TiC基合金的密度小，硬度更高，切削钢材时摩擦因数小，抗黏结与抗扩散的能力较强，但其韧性的抗塑变的能力稍弱。Ti（C，N）基合金具有与TiC基合金相同的优点，但其韧性和抗塑变能力高于TiC基合金。这类合金多用以加工未淬火的 7
钢材。 4．添加稀土元素的硬质合金 加少量铈、钇等稀土元素，可以有效地提高合金的韧性与抗弯强度，耐磨性亦有一定提高。这是因为稀土元素强化了硬质相和黏结相，净化了晶界，并改善了碳化物固溶体对黏结相的湿润性。这类合金最适用于粗加工刀具牌号，亦可用于半精加工牌号；在矿山工具、顶锤、拉丝模用硬质合金中亦有广阔发展前景。我国稀土元素资源丰富，在硬质合金中添加稀土的研究有所领先。P，M，K类合金都已研制出添加稀土的牌号。 5．表面涂层硬质合金 CVD或PVD等方法，在硬质合金刀片表面上涂覆TiC，TiN，Ti（C，N），Al2O3等薄层，形成涂层硬质合金。非涂层硬质合金的力学、物理性能是硬质相和黏结相的综合性能，故其硬度和耐磨性低于硬质相自身的性能。而少层硬质合金的表面硬度和耐磨性完全反映TiC等涂层材料自身的性能，故可提高刀具寿命和加工效率，降低切削力，提高已加工表面质量。 近20年来，涂层硬质合金刀具有了很大发展，在工业先进国家已在可转位刀具中占50%~60%以上。涂层硬质合金的基体仍为WC基的硬质合金，要求有较高的韧性。随着基体的不同，这类合金可作P类、M类或K类硬质合金使用，且适用范围较宽。 6．梯度硬质合金 是近年来发展起来的新品种，各层成分可根据需要加以调节。 （三）涂层刀具