刀具的切削性能主要取決于刀具材料的切削性能以及刀具切削部分結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)的合理選擇。一般來(lái)說(shuō)，刀具材料是指切削部分起直接金屬去除作用的材料，其性能直接影響刀具的耐用度、生產(chǎn)率、刀具磨損和成本、加工精度、表面質(zhì)量等。這是切削刀具有效發(fā)揮作用的基本條件。刀具切削過(guò)程中，與工件直接接觸的切削部位，特別是與切削刃相鄰的前表面和側(cè)面，必須承受較大的切削力，并且必須長(zhǎng)期在高溫切削環(huán)境下工作。一段的時(shí)間。許久。另外，切削過(guò)程中的各種不均勻、不穩(wěn)定因素，都會(huì)使刀具切削部分產(chǎn)生各種沖擊和振動(dòng)。刀具材料應(yīng)具備的性能足夠的硬度和耐磨性刀具材料應(yīng)具備的基本性能是硬度。刀具的硬度必須高于工件材料的硬度，室溫硬度一般至少應(yīng)為60HRC。耐磨性是指材料承受磨損的能力，與材料的硬度、強(qiáng)度和質(zhì)地有關(guān)。材料越硬，其耐磨性越好。組織中碳化物、氮化物等硬點(diǎn)的硬度越高，顆粒越小、數(shù)量越多、分布越均勻，耐磨性越高。 足夠的強(qiáng)度和韌性切削加工時(shí)，要承受較大的切削阻力、沖擊和振動(dòng)，刀具材料必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性，以防止崩刃和損壞。材料的強(qiáng)度和韌性通常用彎曲強(qiáng)度和沖擊值來(lái)表示。 高耐熱性和導(dǎo)熱性耐熱性是指刀具材料在高溫下保持足夠的硬度、耐磨性、強(qiáng)韌性、抗氧化性、抗粘附性、抗擴(kuò)散性（熱穩(wěn)定性）的能力（也稱） 。材料在高溫下保持高硬度的能力通常稱為熱硬度（又稱高溫硬度、紅硬性），是刀具材料保持切削性能的必要條件。刀具材料的熱硬性越高，耐熱性越好，切削速度也可能越高。由于刀具材料的傳熱系數(shù)較大，將熱量從切削區(qū)域帶走，降低了切削溫度。 提高工藝水平和經(jīng)濟(jì)效益。為了便于刀具加工制造，刀具材料必須具有良好的加工性能，如熱軋、鍛造、焊接、熱處理、機(jī)械加工等。刀具材料分類：5個(gè)分類：工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼）、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、硬質(zhì)合金材料（包括金剛石、立方氮化硼等）。

碳素工具鋼是優(yōu)質(zhì)碳素鋼，含碳量為0.65%1.3%，常用的鋼號(hào)有T7A、T8A、T10A、T12A等。該類鋼具有良好的加工性能，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗笥捕瓤蛇_(dá)60HRC至64HRC，且耐磨性高，價(jià)格低廉。最大的缺點(diǎn)是其熱硬度較低，在200至300之間開(kāi)始降低，導(dǎo)致允許切削速度較慢（5m/min至10m/min）。因此只能用于制造低速、小進(jìn)給的手動(dòng)工具和機(jī)床。合金工具鋼是碳素工具鋼中加入適當(dāng)?shù)你t（Cr）、硅（Si）、鎢（W）、錳（Mn）、釩（V）等合金元素（合金元素總含量沒(méi)有更多數(shù)量）。 3%5%)，提高刀具材料的韌性、耐磨性、耐熱性。耐熱性達(dá)到325C 至400C，并且比碳素工具鋼可以實(shí)現(xiàn)更高的切削速度（10m/min 至15m/min）。合金工具鋼用于制造薄型刀具，如鉸刀、絲錐和板牙，以及具有大橫截面積和復(fù)雜切削刃幾何形狀的刀具。高速鋼是一種富含W、Cr、Mo（鉬）、V等合金元素的高合金工具鋼。在工廠里，常被稱為白鋼或臺(tái)鋼。高速鋼的特點(diǎn)高速鋼比碳素工具鋼或合金工具鋼具有更高的熱硬度，其主要特點(diǎn)是即使在500至650的高切削溫度下也能保持高硬度�？蛇M(jìn)行60HRC高硬度切削。速度可提高12倍（25m/min30m/min）。同時(shí)，高速鋼還具有高耐磨性、高強(qiáng)度和韌性。與硬質(zhì)合金相比，高速鋼的最大優(yōu)點(diǎn)是其優(yōu)越的加工性能和優(yōu)異的綜合機(jī)械性能。高速鋼的退火硬度為207HBS至255HBS，與高級(jí)中高碳鋼相近，用普通材料刀具即可順利切削，并可反復(fù)加工成各種復(fù)雜形狀�？梢赃M(jìn)行處理。熱鍛（9001100）錘打成所需毛坯。彎曲強(qiáng)度是硬質(zhì)合金的35倍，沖擊韌性是硬質(zhì)合金的610倍。仔細(xì)磨削時(shí)，高速鋼刀具的鈍半徑小于15 m，其鋒利度優(yōu)于硬質(zhì)合金。綜上所述，高速鋼的切削性能比工具鋼好很多，切削加工性比硬質(zhì)合金好很多，所以到目前為止，高速鋼仍然是最適合復(fù)雜制造的。是應(yīng)用最廣泛的刀具材料之一，在世界范圍內(nèi)用作精密刀具和成形刀具。高速鋼按切削性能分為普通高速鋼、高性能高速鋼、粉末冶金高速鋼。

普通高速鋼的特點(diǎn)是加工性能好，硬度、強(qiáng)度、耐磨性和韌性較高�？捎糜谥圃旄鞣N刀片形狀復(fù)雜的切削刀具。切割普通鋼材時(shí)，切割速度通常為40m/min至60m/min以下。一般高速鋼分為鎢基高速鋼和鎢鉬基高速鋼兩類。 鎢基高速鋼。這類高速鋼的典型牌號(hào)是W18Cr4V（簡(jiǎn)稱W18），其C含量為0.7%0.8%，有W18%、Cr4%、V1%。該類高速鋼綜合性能良好，可用于制造各種復(fù)雜切削刀具。 鎢鉬高速鋼。用Mo代替部分W而開(kāi)發(fā)的高速鋼。典型牌號(hào)為W6Mo5 Cr4V2（以下簡(jiǎn)稱M2），含碳量為0.8%0.9%，包括W6%、Mo5%、Cr4%、V2%等。與W18Cr4V相比，這種高速鋼的碳化物量相應(yīng)較少，且細(xì)顆粒分布均勻，因此彎曲強(qiáng)度、塑性、韌性和耐磨性略有提高，適合制造。大型切削刀具（滾刀、鑲刀等）。由于其鉬含量，它還具有非常好的熱塑性性能，使其特別適合熱成型工具，例如滾壓鉆頭和麻花鉆頭。主要缺點(diǎn)是磨削性略低于W18Cr4V。高性能高速鋼是在普通高速鋼的成分中添加C、V、Co（鈷）、Al（鋁）等合金元素，進(jìn)一步提高耐熱性和耐磨性而制成的。比普通高速鋼耐用1.53倍，適合加工不銹鋼、耐熱鋼、鈦合金、不銹鋼等難切削材料。高強(qiáng)度鋼。高速鋼的種類有很多，這里主要介紹兩種。 含鈷高速鋼（W2Mo9Cr4VCo8，簡(jiǎn)稱M42）。這是一種綜合性能優(yōu)良的含Co硬質(zhì)合金高速鋼，室溫硬度為67HRC至69HRC。 Co具有增加高溫硬度和切削速度的作用，且V含量不高，因此具有良好的磨削性。鈷高速鋼在國(guó)外應(yīng)用廣泛，但在日本由于鈷儲(chǔ)量較少，使用不多。 鋁高速鋼（稱為W6Mo5Cr4V2Al，501）。鋁高速鋼是我國(guó)開(kāi)發(fā)的無(wú)鈷高速鋼，以W6Mo5Cr4V2為基礎(chǔ)，增加鋁和碳的含量，在不降低強(qiáng)度和韌性的情況下提高鋼的耐熱性和耐磨性，提高性。國(guó)產(chǎn)W6Mo5Cr4V2Al的性能與國(guó)外W2Mo9Cr4VCo8相似，不含鈷，制造成本低，因此在日本得到廣泛應(yīng)用。粉末冶金高速鋼是采用高壓惰性氣體將熔融高速鋼粉碎，在高溫高壓下制成刀坯，或壓制成鋼而制成的刀具材料。鋼坯被軋制（或鍛造）成鋼。粉末冶金高速鋼不僅比熔煉高速鋼具有更好的耐磨性，而且碳化物更少，分布更均勻，熱處理變形更小，大大提高了可磨性。粉末冶金高速鋼適用于制造切削難切削材料的刀具，特別適合制造各種精密刀具和形狀復(fù)雜的刀具。硬質(zhì)合金刀具是以耐火、高硬度合金碳化物微米級(jí)粉末和金屬結(jié)合劑按粉末冶金工藝制成的刀具材料。常用的合金碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等，常用的結(jié)合劑有Co、Mo、Ni等。合金碳化物是硬質(zhì)合金的主要成分，具有硬度高、熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。因此，硬質(zhì)合金比高速鋼具有更高的硬度、耐磨性和耐熱性，可以在800至1000的切削溫度下進(jìn)行切削，并且可以進(jìn)一步提高切削速度。大約4到10次。缺點(diǎn)是彎曲強(qiáng)度較低，為W18Cr4V的1/41/2，沖擊韌性為W18Cr4V的1/41/3，硬質(zhì)合金除磨削時(shí)外，室溫下硬度較高。通過(guò)切削加工，難以形成復(fù)雜的形狀和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致可加工性差。硬質(zhì)合金的性能由其化學(xué)成分、硬質(zhì)合金粉末厚度和燒結(jié)工藝決定。

隨著碳化物含量的增加，硬度增加，彎曲強(qiáng)度降低，適合于粗加工；而隨著結(jié)合劑含量的增加，彎曲強(qiáng)度增加，硬度降低，適合于精加工。

陶瓷是以氧化鋁為主要成分，經(jīng)高溫?zé)�結(jié)而成的材料。切削刀具常用的陶瓷有純Al2O3陶瓷和TiC-Al2O3混合陶瓷。陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)是硬度和耐磨性高，耐熱性好，甚至可以在1200的高溫下進(jìn)行切削，化學(xué)穩(wěn)定性好，摩擦系數(shù)低，抗擴(kuò)散和抗粘附能力強(qiáng)。陶瓷刀具的最大缺點(diǎn)是強(qiáng)度和韌性較低，抗彎強(qiáng)度為硬質(zhì)合金的1/31/2，導(dǎo)熱系數(shù)為硬質(zhì)合金的1/51/2。陶瓷刀具適用于鋼、鑄鐵和高塑性材料（如銅）的半精加工和精加工，對(duì)加工冷鑄鐵和淬火鋼等硬質(zhì)材料特別有效。適用于承受較大機(jī)械或熱沖擊的材料和加工應(yīng)用。金剛石刀具有天然單晶金剛石刀具、人造聚晶金剛石刀具、金剛石復(fù)合刀具三種類型。天然鉆石由于價(jià)格昂貴，用途很少。人造金剛石是由石墨在高溫高壓等條件下轉(zhuǎn)化而成。金剛石復(fù)合刀片是在硬質(zhì)合金基體上燒結(jié)一層約0.5毫米厚的金剛石，形成金剛石和硬質(zhì)合金復(fù)合刀片。金剛石刀具具有非常好的耐磨性，可用于加工硬質(zhì)合金、陶瓷、高鋁硅合金等高硬度、高耐磨材料，且刀具的耐用度是常規(guī)刀具的數(shù)倍。它可以大數(shù)百倍。金剛石具有與硬質(zhì)合金相同的性能，具有極其鋒利的切削刃，可以切削極薄的切屑，加工時(shí)冷硬性較小，耐焊接性強(qiáng)，易產(chǎn)生積屑瘤，因此非常適合精密加工。但耐熱性較差，切削溫度不宜超過(guò)700-800；強(qiáng)度低、脆性大，對(duì)振動(dòng)很敏感，因此只適合精細(xì)切削；親和性相容性高含鐵，不適合加工黑色金屬材料。目前金剛石主要用作磨削工具和磨料，作為工具主要用于高速精細(xì)切削有色金屬和非金屬材料。立方氮化硼（CBN）是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的一種新材料，是在六方氮化硼中添加催化劑并在高溫高壓下發(fā)生變化而制成的。比金剛石要好得多，可以在1300以上的溫度下進(jìn)行切割C 立方氮化硼具有化學(xué)惰性，即使在1200C 至1300C 的高溫下也能輕松與含鐵材料切割，且不會(huì)發(fā)生相互作用。因此，立方氮化硼被用作新型超級(jí)磨料和刀具材料，用于加工鋼鐵等黑色金屬，特別是高溫合金、淬火鋼、冷硬鑄鐵等難加工材料。它具有非常廣泛的發(fā)展可能性。涂層刀片是在刀片表面涂覆一層薄膜（5m至12m）硬化材料（TiC、TiN、TiC-Al2O3）的新型刀片，具有超細(xì)顆粒耐磨性、耐火性、抗氧化性。具有較高的綜合切削性能，適合加工各種工件材料。不同類型刀具材料的優(yōu)缺點(diǎn)：刀具材料應(yīng)具有的性能包括足夠的硬度和耐磨性、足夠的強(qiáng)度和韌性、高耐熱性、良好的加工性能、良好的導(dǎo)熱性，并包括經(jīng)濟(jì)性。工具鋼包括碳素工具鋼和合金工具鋼。碳素工具鋼的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械加工性能好、耐磨性高、價(jià)格便宜，但最大的缺點(diǎn)是熱硬性低、淬透性低。主要用于制造低速、小進(jìn)給的手動(dòng)工具和機(jī)床。合金工具鋼比碳素工具鋼具有更好的淬透性、韌性、耐磨性和耐熱性。主要用于制造細(xì)長(zhǎng)刀具或截面積大、刃形復(fù)雜的刀具。高速鋼按切削性能分為普通高速鋼、高性能高速鋼、粉末冶金高速鋼。

高速鋼還具有比碳素工具鋼或合金工具鋼更高的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性。與硬質(zhì)合金相比，高速鋼的最大優(yōu)點(diǎn)是其優(yōu)越的加工性能和優(yōu)異的綜合機(jī)械性能。高速鋼主要用于制造形狀復(fù)雜的刀具。高性能高速鋼和粉末冶金高速鋼適用于制造各種精密刀具和難切削材料制成的復(fù)雜形狀刀具。硬質(zhì)合金刀具材料有四種類型：YG、YT、YW 和YN。具有硬度高、耐磨性高、耐熱性高、彎曲強(qiáng)度低、加工性差等特點(diǎn)。 YG硬質(zhì)合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬、非金屬等短切屑脆性材料以及淬火鋼、高強(qiáng)度鋼、奧氏體不銹鋼等難切削材料。 YT硬質(zhì)合金主要用于加工產(chǎn)生長(zhǎng)切屑的塑料材料，例如鋼。 YW硬質(zhì)合金主要用于鋼材及難切削材料的半精加工和精加工。 YN基硬質(zhì)合金非常適合工具鋼的半精加工和精加工以及淬硬鋼的加工。陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高耐熱性以及優(yōu)良的抗擴(kuò)散性和抗粘附性。最大的缺點(diǎn)是強(qiáng)度低、韌性低。適用于鋼、鑄鐵、高塑性材料的半精加工和精加工，對(duì)冷硬鑄鐵、淬硬鋼等高硬度材料零件的加工特別有效，但不適用于大型工件的加工。規(guī)模加工情況。不適合。機(jī)械或熱沖擊。金剛石和立方氮化硼是主要用于精加工的硬質(zhì)合金刀具材料。目前金剛石主要用作磨削工具或磨料，作為工具主要用于有色金屬和非金屬材料的高速微車削和鉆孔，但也用于加工鐵等黑色金屬，需要小心。立方氮化硼用于加工鋼鐵等黑色金屬，特別是高溫合金、淬火鋼和冷硬鑄鐵等難加工材料。涂層刀片能有效解決刀具硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性之間的矛盾，大大提高刀具的切削性能，并具有良好的通用性，但價(jià)格較高馬蘇。沒(méi)有一種模具材料具有所有材料的最佳性能指標(biāo)，但每種材料都有自己的優(yōu)點(diǎn)。因此，在選擇刀具材料時(shí)，需要合理選擇。