【数控刀具选用指南19】金属陶瓷材料及其刀具选用 / 四六文摘

编者按

金属陶瓷是一种由金属或合金与一种或几种陶瓷相所组成的非均质复合材料，其中后者约占15%~85%（体积），同时在制备温度下，金属和陶瓷相之间的溶解度相当小。用于制造刀具的金属陶瓷（TiC（TiN）-WC+Ni（Mo）+Mo₂C）的TiC（N）基硬质合金是以TiC（陶瓷）为基体（有时加入了其他碳化物和氮化物），Ni、Mo或Co（金属）为结合剂的硬质合金材料（通常含10%～20%的结合剂）。

（本篇选自《数控刀具选用指南》第二章第四节金属陶瓷材料及其刀具选用）

一、金属陶瓷刀具材料的分类及特点

TiC（N）基硬质合金合金的硬度很高（90~94HRA），几乎达到了陶瓷的水平，所以也称为“金属陶瓷”（见图2-17）。特别是TiC（N）与钢的粘接温度高，故抗月牙洼磨损性非常好。其最大的优点在于其材质与被加工材料的亲和性极低，故不易产生粘刀和积屑瘤现象，使加工表面非常光洁平整。其刀具寿命比WC基硬质合金提高几倍。但抗弯强度和韧性比WC基硬质合金差，抗塑性变形能力和抗崩刃性能差，因此主要用于高速精加工或半精加工碳钢、不锈钢、球墨铸铁等，不适宜于重切削及断续切削。通过添加WC、TaC、TiN、TaN等碳化物，使其抗弯强度和韧性达到WC基硬质合金的水平。金属陶瓷的特点归纳为：

（1）密度低、硬度和热硬性高于WC基硬质合金。

（2）耐磨性和抗月牙洼磨损能力强。

（3）化学稳定性和抗氧化性能好。

（4）与工件材料的亲合力小，对钢的摩擦系数小，不易产生粘刀和积屑瘤现象。

（5）热膨胀系数高于WC基硬质合金。

图2-17 金属陶瓷刀片

金属陶瓷是一种适用于精加工的刀具材料，可保证较好的尺寸精度与表面粗糙度。金属陶瓷主要应用于钢材料等长切屑材料的加工，目前已用来加工铸铁与不锈钢等材料。使用金属陶瓷刀具的要点是选择适当刀片形状、刀尖半径与槽形（材质与几何形状的优化组合）。为获得最佳的生产率与安全性，进给量应尽可能加大，背吃刀量应尽可能最小。

二、金属陶瓷材料牌号、性能及其应用

（一）国内金属陶瓷材料的牌号及其应用

1.株洲钻石株洲钻石部分金属陶瓷的性能及其应用如表2-20所示。

表2-20 株洲钻石部分金属陶瓷的性能及其应用