先进的切削工具是实现生产过程优质、高效、低耗必不可少的条件和保证，而先进的切削刀具很大程度上又取决于刀具的材料技术。
刀具材料是指刀具切削部分的材料。刀具材料应具备以下性能。
（1）高硬度
要对工件进行切削加工，刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。
（2）良好的耐磨性
耐磨性与硬度有密切的关系，一般来说，材料的硬度越高，耐磨性也越好。
（3）足够的强度和韧性
在切削加工中，为防止刀具变形、崩刃和断裂，刀具材料必须具有足够的强度和韧性。
（4）高耐热性
在切削加工中一般都会产生很高的温度，所以，刀具材料必须具有较高的耐热性。
（5）良好的导热性
导热性越好，越有利于降低切削温度和减轻刀具的磨损，提高刀具寿命。
（6）良好的工艺性和经济性
为了便于刀具的制造，刀具切削部分材料应具有良好的加工性能和热处理性能。
刀具材料的经济性是指取材资源丰富，价格低廉，可最大限度降低刀具制造的生产成本。
目前刀具材料主要分为高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金刚石5类。
高速钢是高速工具钢的简称，又叫锋钢、白钢，是在钢中加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。表7-1列出了几种常用高速钢的力学性能。
高速钢的特点是工艺性能好，具有较高的硬度和耐磨性、良好的耐热性、高的强度和韧性，切削速度可以高达30m/min，因此被称为高速钢刀具。高速钢主要用来制造钻头、丝锥、板牙、拉刀、齿轮刀具和成形刀具等形状复杂的刀具。高速钢刀具可加工的材料范围非常广，可加工碳钢、合金钢、有色金属、铸铁等多种材料。
高速钢的品种繁多，按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢；按化学成分可分为钨系高速钢和钼系高速钢；按制造工艺方法不同又可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。
表7-1 常用高速钢的力学性能
（1）普通高速钢
普通高速钢应用广泛，占高速钢总量的75%左右，具有工艺性能好，能满足通用工程材料切削加工的要求等特点。常用的种类如下。
1）钨系高速钢 钨系高速钢中的典型牌号是W18Cr4V，简称W18，是我国最常用的一种高速钢，具有较好的综合性能。W18适合制作螺纹车刀、成形车刀、拉刀和齿轮刀具等形状复杂的刀具。但因其强度和韧性略低，不适合制作大截面的刀具；因其热塑性较差，不适合制造热成形刀具。
2）钼系高速钢 钼系高速钢中的典型牌号是W6Mo5Cr4V2，简称M2，具有较好的力学性能，适合制作承受较大冲击力的刀具（如插齿刀）、结构比较薄弱的刀具（如麻花钻、丝锥）和截面较大的刀具。其热塑性和可磨削性好因而适合制作各种热轧刀具（如热轧麻花钻）和抵抗冲击的刀具。
W9Mo3Cr4V是另一钼系类牌号的普通高速钢，简称W9，有较好的硬度和韧性配合，热塑性、热稳定性都较好。由于含钒量少，其磨削加工性比M2好，表面粗糙度值也小，可用于制造锯条、钻头、拉刀、铣刀和齿轮刀具等各种刀具。
（2）高性能高速钢
高性能高速钢是指在普通高速钢中增加了一些碳、钒、钴或铝等合金元素，以进一步提高其耐磨性和耐热性的新型高速钢。主要用于加工高温合金、钛合金、不锈钢、高强度钢等难加工的材料。常见的高性能高速钢有以下几种。
1）高碳高速钢 其典型牌号是 9W18Cr4V，简称 9W18，其常温硬度可达 66～68HRC，适合制作耐磨性要求高的铰刀、锪钻和丝锥等刀具，也可用于切削奥氏体不锈钢。(www.xing528.com)
2）铝高速钢 其典型牌号是W6Mo5Cr4V2Al（简称501）和W10Mo4Cr4V3Al（简称5F6），其常温硬度可达67～69HRC，600℃时的硬度达到54～55HRC，切削性能与钴高速钢M42相当，刀具寿命比W18提高1～2倍以上，而价格却相差不多，制作齿轮滚刀时允许的切削速度为1.67m/s。
3）钴高速钢 其典型牌号是W2Mo9Cr4VCo8，简称M42，其常温硬度可达 67～70HRC，600℃时的硬度达54～55HRC。适合制作加工高温合金、钛合金及其他难加工材料的刀具。
4）高钒高速钢 其典型牌号是W6Mo5Cr4V3，简称M3，适合制作加工硬橡胶、塑料等对刀具磨损严重的刀具材料，以及低速薄切屑精加工刀具，如拉刀、铰刀和丝锥等。
（3）粉末冶金高速钢
粉末冶金高速钢具有强度和韧性较高、磨加工性好、耐磨性好、淬火变形小等优点。适合制作切削难加工材料的刀具、各种精密刀具和形状复杂的刀具。
（1）硬质合金的组成和特点
硬质合金的硬度很高，耐磨性好，在800～1000℃的高温下仍能保持良好的切削能力。因此，它允许的切削速度比高速钢高4～10倍，切削速度可达100～200m/min，能加工包括淬硬钢在内的多种材料，所以获得广泛应用。但其抗弯强度低，冲击韧性差，不能承受振动和冲击，制造工艺性差，多用于制造刀片，很少做成形状复杂的整体刀具。
（2）硬质合金的种类、牌号、性能及选用
国际标准ISO将硬质合金分为P、K、M 3大类，该3大类硬质合金的主要成分都是碳化钨，故又统称为碳化钨基硬质合金。
K类相当于我国的钨钴类硬质合金，代号为YG，适用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，外包装用红色标志。
P类相当于我国的钨钛钴类硬质合金，代号为YT，适用于加工长切屑的黑色金属，外包装用蓝色标志。
M类相当于我国的钨钛钽钴类硬质合金，代号为YW，适用于加工长、短切屑的黑色金属和有色金属，外包装用黄色标志。
常用硬质合金刀具材料的牌号及用途见表7-2。
表7-2 常用硬质合金的牌号、性能及用途
1）钨钴类硬质合金 钨钴类硬质合金由碳化钨（WC）和钴（Co）构成。常用的牌号有YG3X、YG6X、YG6、YG8等。
钨钴类硬质合金适用于切削铸铁、有色金属及其合金，以及非金属材料和含Ti元素的不锈钢等工件材料，其中YG3适用于精加工，YG8适用于粗加工，YG6适用于半精加工。
2）钨钛钴类硬质合金 钨钛钴类硬质合金由碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）和钴（Co）构成。常用的牌号有YT5、YT15、YT14、YT30等。
钨钛钴类硬质合金耐热性高，不易发生粘结，通常情况下适宜加工塑性材料，其中YT30适用于精加工钢材，YT5适用于粗加工塑性较大的材料，YT15适用于半精加工钢材。
3）钨钛钽钴类硬质合金 钨钛钽钴类硬质合金由碳化钨（WC）、碳化钽（TaC）或碳化铌（NbC）和钴（Co）构成。是一种既能加工钢，又能加工铸铁和有色金属及其合金，通用性较好的刀具材料。常用的牌号有YW1、YW2等。
（3）涂层硬质合金
涂层硬质合金刀具是在普通硬质合金基体上，通过化学气相沉积法（CVD）或物理气相沉积法（PVD），涂覆一层5～12μm厚的耐磨性很高的难熔金属碳化物而获得的，这样既使刀具具有基体材料的强度和韧性，又具有很高的耐磨性，从而较好地解决了强度与韧性和硬度、耐磨性之间的矛盾。涂层硬质合金刀片的寿命可以提高1～3倍。
1）TiC涂层刀片TiC涂层的熔点和硬度都很高，耐磨性好，TiC容易扩散到基体内与基体粘结较牢固，故刀具容易产生剧烈磨损时宜涂TiC。
2）TiN涂层刀片TiN涂层与铁基材料的亲和力小，在空气中抗氧化能力、抗黏结性能比TiC强，故刀具材料与工件材料容易产生粘结时宜涂TiN。
3）Al2O3涂层刀片Al2O3涂层在高温下具有良好的热稳定性和较高的高温硬度，故刀具在高温下切削时宜涂Al2O3。
除上述的单涂层外，还可以采用TiC-TiN、TiC-Al2O3、TiC-Al2O3-TiN等双涂层或多涂层，其性能优于单涂层。涂层刀片广泛用于各种钢料、铸铁的精加工和半精加工，负荷较轻的粗加工。近年来，随着可转位刀具的广泛应用，硬质合金涂层刀片也得到越来越多的应用。涂层刀具的缺点是刀刃的锋利程度和抗剥落能力不及未涂层的刀具，所以不宜小进给量加工高硬度材料和重载切削。
陶瓷与超硬材料是近年来出现的新型刀具材料，它们在硬度、耐磨性及耐热性等方面优于传统的刀具材料，极具发展潜力，应用越来越广泛。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
