切削刀具材料與加工對象的力學及物理性能匹配

實際應用時刀具材料選用應與加工對象合理匹配。切削刀具材料與加工對象的匹配主要指二者的力學性能、物理性能和化學性能相匹配，已獲得最長的刀具壽命和切削加工生產率。

力學性能對比

切削刀具材料與加工對象的力學性能匹配主要是指刀具與工件材料的強度、韌性和硬度等力學性能參數要相匹配。具有不同力學性能的刀具材料所適合加工的工件材料有所不同。

1）刀具材料硬度順序為：金剛石刀具>立方氮化硼刀具>陶瓷刀具>硬質合金>高速鋼。

2）刀具材料的抗彎強度順序為：高速鋼>硬質合金>陶瓷刀具>立方氮化硼刀具>金剛石刀具。

3）刀具材料的韌度大小順序為：高速鋼>硬質合金>立方氮化硼刀具、金剛石刀具、陶瓷刀具。

高硬度的工件材料，必須用高硬度的刀具來加工，刀具材料的硬度必須高于工件材料硬度，一般要求在60HRC以上。刀具材料硬度越高，其耐磨性就越好。如，硬質合金中含鈷量增多時，其強度和韌性增加，硬度降低，適合于粗加工；含鈷量減少時，其硬度和耐磨性增加，適合于精加工。具有優良高溫力學性能的刀具尤其適合于高速切削加工。陶瓷刀具優良的高溫性能使其能夠以高的速度進行切削，允許的切削速度可比硬質合金提高2～10倍。

物理性能對比

具有不同物理性能的刀具，如，高導熱和低熔點的高速鋼刀具、高熔點和低熱脹的陶瓷刀具、高導熱和低熱脹的金剛石刀具等，所適合加工的工件材料有所不同。加工導熱性差的工件時，應采用導熱較好的刀具材料，以使切削熱得以迅速傳出而降低切削溫度。金剛石由于導熱系數及熱擴散率高，切削熱容易散出，不會產生很大的熱變形，這對尺寸精度要求很高的精密加工刀具來說尤為重要。

1）各種刀具材料的耐熱溫度：金剛石刀具為700～800℃、立方氮化硼刀具為1300～1500℃、陶瓷刀具為1100～1200℃、TiC（N）基硬質合金為900～1100℃、WC基超細晶粒硬質合金為800～900℃、高速鋼為600～700℃。

2）各種刀具材料熱脹系數大小順序為：高速鋼＞WC基硬質合金＞TiC（N）基硬質合金＞Al₂ O₃基陶瓷>立方氮化硼＞Si₃ N₄基陶瓷＞聚晶金剛石。

3）各種刀具材料的抗熱振性大小順序為：高速鋼>WC基硬質合金＞Si₃ N₄基陶瓷＞立方氮化硼＞聚晶金剛石＞TiC（N）基硬質合金>Al₂ O₃基陶瓷。