不同刀具材料的基本性能分析

1. 硬度与耐磨性  

硬度是刀具材料应具备的基本特性。切削金属所用刀具切削刃的硬度，一般都在60HRC以上。

淬火工具钢的硬度主要取决于含碳量。因此，工具钢的含碳量都比较高。工具钢热处理后的硬度可达60~65HRC（81.2~84HRA）。

硬质合金的主要成分是难熔金属碳化物，这些碳化物的硬度很高，因此，硬质合金的硬度可达89~94HRA。

陶瓷材料的主要成分是氧化铝，氧化铝的硬度很高，而且烧结时不需加粘结剂，因此陶瓷的硬度金刚石是人类已经发现的最硬的材料，其硬度可高达91~95HRA。

金刚石是人类已经发现的最硬的材料，其硬度可达10000HV、立方氮化硼硬度仅次于金刚石，硬度可达8000~9000HV。

耐磨性是刀具应具备的主要条件之一，它是决定刀具寿命的主要因素。材料的耐磨性是材料的硬度、强度、化学成分及组织结构的综合反应。

一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。例如各种工具钢的硬度基本相同，但耐磨性却相差很大，合金工具钢中的合金碳化物分布在马氏体基体上，比单一的马氏体组织具有更高的耐磨性。高速工具钢中含有质量分数为10%~20%的合金碳化物，其耐磨性比一般合金工具钢要高。常用硬质合金中含有更大量的（质量分数为85%~95%）合金碳化物,其耐磨性比高速工具钢还要高15~20倍。

2. 强度及韧度

现有刀具材料中，高速工具钢具有较高的强度和韧度，因此能用于重负荷条件下的加工。常用硬质合金的抗弯强度只有高速工具钢的1/3~1/2左右，冲击值则更低。陶瓷刀具的抗弯强度仅及高速工具钢的1/5左右，冲击值则低得多。

3. 耐热性

耐热性也是衡量刀具材料切削性能的主要标志。非合金工具钢的耐热性最低，能维持切削性能的最高温度仅为200~250℃。合金工具钢的耐热性较好，在300~400℃的温度下仍能保持较好的切削性能。高速工具钢是一种高合金工具钢，在500~600℃的高温下，切削性能仍比较好。铸造钴基合金在700~850℃时硬度仍无显著变化。

硬质合金的耐热性更高，一般在800~1000℃的高温下尚能进行切削。而陶瓷刀具在1200℃的高温下仍能保持很高的硬度。至于超硬刀具材料（如立方氮化硼），在1400℃时仍能保持很好的切削性能。

4. 导热性

刀具在切削时，有相当一部分热量需要由刀具传出。因此，刀具的导热性越好，从刀具传出的热量也就越多，有利于降低切削区的温度。

5. 工艺性能

刀具材料的工艺性能包括刀具材料的被切削性能、磨削性能、高温塑性变形性能、热处理性能和焊接性能等。

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