不同材质的机械加工刀具各具有哪些特点？

机械加工刀具的材质选择对加工效率、精度和成本至关重要。根据不同的加工需求（如工件材料、切削条件、精度要求等），刀具材质发展出了多个体系。以下是主流的刀具材质及其特点和应用：
一、高速钢（HSS）
简介：合金元素含量高（钨、钼、铬、钒等），耐热性好。
特点：
硬度较高（HRC 62-70），韧性好，可承受较大冲击。
耐热性较差（约500-600℃），高速切削时易软化。
可制造复杂形状刀具（如钻头、丝锥、拉刀）。
应用：低速切削、成形刀具、螺纹加工、难加工材料粗加工。

二、硬质合金（Carbide）
简介：由碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）等硬质相与钴（Co）等金属粘结剂粉末冶金制成。
特点：
硬度高（HRA 89-94），耐磨性好。
耐热性佳（800-1000℃），允许较高切削速度。
韧性较低，抗冲击性较差。
分类：
K类（钨钴类）：韧性好，适合加工铸铁、有色金属、非金属。
P类（钨钛钴类）：耐磨性好，适合加工钢件。
M类（通用类）：兼顾耐磨与韧性，适合不锈钢、高温合金等。
应用：大多数常规车削、铣削、钻削加工的主流选择。
三、涂层刀具（Coated Tools）
简介：在硬质合金或高速钢基体上，通过CVD（化学气相沉积）或PVD（物理气相沉积）技术涂覆硬质涂层。
涂层材料：
TiN（氮化钛）：通用涂层，耐磨、减摩。
TiCN（碳氮化钛）：硬度更高，耐磨性更好。
TiAlN（氮铝钛）：耐高温氧化，适合高速干切削。
Al₂O₃（氧化铝）：化学稳定性好，适合钢件高速切削。
优点：显著提高硬度、耐磨性、耐热性，寿命可提高数倍。
应用：覆盖大部分加工领域，尤其是钢、铸铁的粗精加工。

四、陶瓷刀具（Ceramics）
类型：
氧化铝基陶瓷：硬度高、化学稳定性好，适合高速精加工铸铁、淬硬钢。
氮化硅基陶瓷：韧性更好，抗热震性佳，适合铸铁高速粗加工。
特点：
硬度高（HRA 91-95），耐磨性优异。
耐热性佳（1200℃以上），可高速切削。
脆性大，怕冲击，不适合断续切削。
应用：高速精加工铸铁、淬硬钢、高温合金等。
五、立方氮化硼（CBN）
简介：硬度仅次于金刚石（HV 8000-9000），耐热性达1400℃以上。
特点：
高硬度、高耐磨性，化学惰性强（不与铁族元素反应）。
适合加工高硬度材料（HRC 45以上）。
应用：淬硬钢、工具钢、冷硬铸铁、高温合金的精加工。
六、金刚石刀具（Diamond）
类型：
聚晶金刚石（PCD）：由金刚石微粉烧结而成，耐磨性佳。
化学气相沉积金刚石（CVD）：纯金刚石涂层或厚膜。
特点：
硬度高，耐磨性好，导热性佳。
不耐高温（＞700℃易石墨化），与铁有化学亲和性。
应用：
PCD：有色金属（铝、铜合金）及非金属（复合材料、陶瓷）的加工。
CVD金刚石：高硅铝合金、石墨、碳纤维等加工。
七、金属陶瓷（Cermet）
简介：以TiC、TiN为主要硬质相，镍（Ni）或钼（Mo）为粘结相。
特点：介于硬质合金与陶瓷之间，耐磨性好，化学稳定性高，但韧性较低。
应用：钢件的精加工、半精加工，表面质量好。