我國金屬刀具材料的發(fā)展趨勢概述

一、高速鋼材料的發(fā)展

    高速鋼從 1900 年問世以來，一直處在刀具材料的主導(dǎo)地位，到了 90 年代，無論從品種規(guī)格、數(shù)量、質(zhì)量諸方面，都發(fā)了巨大變化。目前，高速鋼分為 4 大體系：

1 、普通高速鋼（ HSS ）

普通高速鋼量大面廣，主要以 W6Mo5Cr4V2(M2) 為代表，產(chǎn)量和用量占高速鋼總量的 60% 以上。

2 、低合金高速鋼（ DH ）

實(shí)踐證明， DH 性能優(yōu)良，價(jià)格低廉，工藝性能好，有廣闊的應(yīng)用前景。

3 、高性能高速鋼（ HSS-E ）

70 年代后我國相繼開發(fā)了 M2Al 、 W12RE 、 B201 、 V3N 、 W9Al 、 W9Co5 、 W5Co3 等多種牌號(hào)的 HSS-E ，但由于脆性大或難磨削，阻礙其發(fā)展，真正走向工業(yè)性生產(chǎn)的只有 M2Al 一個(gè)牌號(hào)。總體來看，超硬高速鋼的韌性問題還沒有完滿解決。事實(shí)上，超硬高速鋼不必追求超硬度，刀具壽命從來不以硬度為衡量標(biāo)志，高硬度不一定高壽命，硬度和韌性一直是刀具材料的一對(duì)矛盾，如何解決好，似乎是永恒的課題。

4 、粉末高速鋼

粉末高速鋼自 70 年代問世以來，由于比冶煉高速鋼的硬度和韌性都優(yōu)越，所以發(fā)展較快。

二、硬質(zhì)合金的發(fā)展

    近幾年來，在改善涂層的韌性，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，提高涂層的耐磨性等方面都有顯著的進(jìn)展，擴(kuò)大了涂層刀具在粗加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，未來刀具材料世界，很可能是硬質(zhì)合金的天下。

三、陶瓷刀具材料的發(fā)展

    陶瓷刀具是五六十年代出現(xiàn)的，由于種種原因發(fā)展比較緩慢，到了 80 年代由于微粉技術(shù)、熱等靜壓技術(shù)、氣體加壓等技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)了氮化硅陶瓷和晶須增強(qiáng)陶瓷及涂層氮化硅材料，改善了陶瓷的脆性和抗熱振能力，也提高了耐磨性和韌性，擴(kuò)大了陶瓷刀具在鑄鐵、淬火鋼等材料的加工范圍。

四、金屬陶瓷刀具材料的發(fā)展

    金屬陶瓷不僅可以制造車削、銑削刀具，還可以制造立銑刀、鉆頭以及齒輪滾刀等復(fù)雜刀具，它使得高速精加工領(lǐng)域和淬火鋼等難加工材料方面的切削速度和切削效率大大提高。

五、立方氮化硼（ CBN ）和多晶復(fù)合金鋼石（ PCD ）刀具材料的發(fā)展

    CBN 是一種新型的刀具材料，適用于加工 68HRC 以下的鋼鐵件和各種噴涂堆焊材料，完全可以實(shí)現(xiàn)以車代磨；修復(fù)模具時(shí)可略去退火淬火工序；對(duì)灰鑄鐵可進(jìn)行高速切削，獲得高效率高質(zhì)量。國內(nèi)不少單位可供商品，前景一片光明。

    PCD 刀具在汽車工業(yè)里加工硅合金和鎂合金，其切削速度可達(dá) 2500-3000m/min ，而且刀具的壽命長達(dá)一年。到了 90 年代，金剛石涂層硬質(zhì)合金刀具問世，替代了部分 PCD 刀具。

    關(guān)于 PCD 刀具的發(fā)展前景，有人預(yù)測，如果改善其高溫穩(wěn)定性，將來有可能用于加工鋼鐵。 CBN 、 PCD 等超硬材料的發(fā)展，其意義不僅在于提高加工效率，而且推動(dòng)以車代磨的發(fā)展，成立高效的精加工新工藝。

六、涂層刀具的發(fā)展

    涂層技術(shù)的出現(xiàn)為刀具材料的改進(jìn)和提高開辟一條嶄新的道路，是刀具材料的一次革命，是刀具發(fā)展史上的一座豐碑。涂層技術(shù)的發(fā)展已從當(dāng)初單一的 TiC 、 TiN 涂層，經(jīng)歷了 TiC 、 TiN 、 AL2O3 復(fù)合涂層和 TiCN 、 TiAlN 等多元復(fù)合涂層的發(fā)展階段，使涂層的性能有了重大的改進(jìn)，使用范圍不斷擴(kuò)大。

    在各種刀具材料的發(fā)展中，涂層硬質(zhì)合金和硬質(zhì)合金將起著主導(dǎo)作用； HSS 將萎縮， HSS-E 發(fā)展將受到扼制，粉末高速鋼、 DH 將有長足的進(jìn)步；陶瓷刀具、 CBN 、 PCD 等超硬材料將增大應(yīng)用比例，擴(kuò)大各自的應(yīng)用領(lǐng)域。這樣將形成各種材料既有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍，既互相發(fā)展、互相競爭，又相互配合有所取代補(bǔ)充的整體格局。