刀具材料应具备的性能
刀具要在强力、高温和剧烈的摩擦条件下工作，同时还要承受冲击和振动，因此刀具材料应满足以下基本要求。
（1）高的硬度：刀具材料的硬度必须高于工件的硬度，以便切入工件。在常温下，刀具材料的硬度一般应在60HRC以上。
（2）足够的强度和韧性：只有具备足够的强度和韧性，刀具才能承受切削力和切削时产生的振动，以防脆性断裂和崩刃。
（3）高的耐磨性：即抵抗磨损的能力。
（4）高的耐热性：指刀具在高温下仍能保持硬度、强度、韧性和耐磨等性能。
（5）一定的工艺性：为便于刀具本身的制造，刀具材料还应具有一定的工艺性能，如切削性能、磨削性能、焊接性能及热处理性能等。
2.常用的刀具材料
目前在切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢及硬质合金等。
各种刀具材料的特性，如表1-1-1所示。
（1）碳素工具钢与合金工具钢：碳素工具钢是含碳量高的优质钢（含碳量为0.7%~1.2%），如T10A。碳素工具钢淬火后具有较高的硬度，而且价格低廉。但这种材料的耐热性较差，当温度达到200℃时，即失去它原有的硬度，并且淬火时容易产生变形和裂纹。
合金工具钢是在碳素工具钢中加入少量的Cr，W，Mn，Si等合金元素形成的刀具材料，（如9SiCr）。由于合金元素的加入，与碳素工具钢相比，其热处理变形有所减小，耐热性也有所提高。
以上两种刀具材料因其耐热性都比较差，所以常用于制造一些形状较简单的低速切削刀具，如锉刀，锯条，铰刀等。
（2）高速钢：又称为锋钢或风钢，它是含有较多W，Cr，V合金元素的高合金工具钢，如W18Cr4V。与碳素工具钢和合金工具钢相比，高速钢具有较高的耐热性，温度达600℃时，仍能正常切削，其许用切削速度为30~50m/min，是碳素工具钢的5~6倍，而且它的强度、韧性和工艺性都较好，可广泛用于制造中速切削及形状复杂的刀具，如麻花钻、铣刀、拉刀、各种齿轮加工刀具。
（3）硬质合金：它是以高硬度、高熔点的金属碳化物（WC，TiC）为基体，以金属Co，Ni等为黏结剂，用粉末冶金方法制成的一种合金。其硬度高，耐磨、耐热性好，许用切削速度是高速钢的6倍，但强度和韧性比高速钢低，工艺性差，因此硬质合金常用于制造形状简单的高速切削刀片，经焊接或机械夹固在车刀、刨刀、端铣刀、钻头等的刀体（刀杆）上使用。
国产的硬质合金一般分为两大类：一类是由WC和Co组成的钨钴类（YG类）；另一类是WC，TiC和Co组成的钨钛钴类（YT类）。
YG类硬质合金的韧性较好，但切削韧性材料时，耐磨性较差。因此，它适用于加工铸铁、青铜等脆性材料。常用的牌号有YG3，YG6，YG8等，其中数字表示Co的百分含量。
YT类硬质合金比YG类硬度高，耐热性好，在切削韧性材料时的耐磨性较好，但韧性较差，一般适用于加工钢件。常用的牌号有YT5，YT15，YT30等，其中数字表示TiC的百分含量。
3.新型刀具材料简介
近年来，随着高硬度难加工材料的出现，对刀具材料提出了更高的要求，这就推动了新刀具材料的不断开发。
（1）高速钢的改造：为了提高高速钢的硬度和耐磨性常采用如下措施。
1）在高速钢中增添新的元素。如我国制成的铝高速钢，增添了铝元素，使其硬度达70HRC，耐热性超过600℃，被称之为高性能高速钢或超高速钢。
2）改进刀具制造的工艺方法。用粉末冶金法制造的高速钢称为粉末冶金高速钢，它可消除碳化物的偏析并细化晶粒，提高了材料的韧性、硬度，并减小了热处理变形，适用于制造各种高精度刀具。
（2）硬质合金的改进：为了克服常用硬质合金强度和韧性低、脆性大、易崩刃的缺点，常采用如下措施。
1）调整化学成分。增添少量的碳化钽（TaC）、碳化铌（NbC），使硬质合金既有高的硬度又有较好的韧性。
2）细化合金的晶粒。如超细晶粒硬质合金，硬度可达90~93HRA，抗弯强度可达2.0GPa。
3）采用涂层刀片。在韧性较好的硬质合金（如YG类）基体表面，涂敷5~10μm厚的一层TiC或TiN，以提高其表层的耐磨性。
（3）非金属刀具材料的采用：陶瓷、天然（人造）金刚石、立方氮化硼等的硬度和耐磨性比上述各种金属刀具材料高，可用于切削淬火钢、有色金属及硬质合金等材料。由于它们的脆性大，抗弯强度又极低，加之金刚石和立方氮化硼两种材料价格又昂贵，所以很少应用。
