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硬质合金刀具材料简介

刀具行业是整个机械制造行业的基础产业，其水平高低直接影响一个国家国民经济发展的支柱产业，如汽车工业、家电和航空工业等。先进的切削工具是实现生产过程优质、高效、低耗必不可少的条件和保证，而先进的切削工具很大程度上又取决于刀具的材料技术。因此，刀具材料的开发、推广和正确选用是推动制造技术发展进步的重要动力，也是提高产品质量、降低加工成本和提高生产率的重要手段。一般来讲，刀具的切削性能除了与刀具的材料直接相关外，还与刀具的几何形状和结构相关。当然，在这些因素中，刀具材料最为重要，它对刀具的耐用度、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。因此，了解刀具材料的性能并正确选用是刀具设计和使用的重要内容之一。刀具材料的种类较多，主要有高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等，我国目前应用最多的刀具材料是高速钢和硬质合金，下面我们就较常用的硬质合金刀具材料的成分、性能和应用范围作详细介绍。

硬质合金是由高硬度、难熔金属化合物粉末（如WC、TiC、TaC、NbC等高温碳化物）和金属粘结剂（Co、Mo、Ni等）烧结而成的粉末冶金制品。由于硬质合金成分中含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好的碳化物，因此，硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都很高。硬

质合金的常温硬度一般为89~93HRA,相当于78~82HRC,允许的切削温度高达800℃~1000℃，即使在540℃时其硬度仍保持在77~85HRA,相当于高速钢的常温硬度。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，在相同耐用度情况下，硬质合金允许的切削速度比高速钢高4倍~10倍，切削速度可达100m/min以上，可以切削高速钢刀具切削不了的各类难加工材料如淬硬钢。但由于其抗弯强度较低（约为高速钢的1/2~1/4）、冲击韧性（约为高速钢的（1/8~1/30）和工艺性差，因此，目前硬质合金材料主要用于刃形简单、无冲击性的非断续切削加工刀具制作中。

当硬质合金中碳化物含量较高时，硬度就高，但抗弯强度就相对较低；当粘结剂含量较高时，则抗弯强度较高，硬度较低。

ISO将硬质合金分为P、K和M三大类，该三大类硬质合金的主要成分都是WC,故又统称为WC基硬质合金。

K类相当于我国的钨钴类硬质合金，代号为YG,主要由WC和Co组成。YG类硬质合金的抗弯强度和冲击韧性均较好，适合于脆性材料的加工，可用于铸铁、有金属及其合金和非金属材料的加工。YG类硬质合金随含钴量的增加，其硬度降低，而抗弯强度则增大，承受

冲击的能力增强，适合于粗加工。反之，则硬度、耐磨性和耐热性增加，适合于精加工。

P类相当于我国的钨钴钛类硬质合金，代号为YT，其成分除了WC和Co外，还含有5%~30%的TiC , 因TiC的硬度和熔点均高于WC，故此类硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性均高于YG类，而抗弯强度和冲击韧性则略低。随着TiC含量的增高，材料的硬度、耐热性和耐磨性愈来愈好，而抗弯强度和冲击韧性则降低。YT类硬质合金一般可以用于钢料的高速切削。

M类相当于我国的钨钛钽（铌）钴类硬质合金，代号为YW类，它是在上述硬质合金成分中加入一定含量的TaC或NbC以提高硬质合金材料的高温硬度、高温强度和耐磨性。YW类的特点是：综合性能好，适用范围广，可用于各类铸铁、钢料、不锈钢和高温合金等的加工。

随着各种超细晶粒硬质合金以及涂层硬质合金材料的不断涌现，硬质合金材料的性能得到了极大地改善，硬质合金的抗弯强度、冲击韧性和耐磨性都得到了极大的提高，硬质合金在复杂刀具领域也开始大量应用，如钻头、铰刀、丝锥、铣刀、滚刀和拉刀等都开始大量采用硬质合金材料制造。随着硬质合金性能的不断改善和刀具几何参数的不断优化，硬质

合金的应用将会更广。

为了便于大家查阅和正确选用，我们将常用硬质合金和部分新型硬质合金刀具材料的牌号、性能和适用范围以及硬质合金刀具材料的选用分别列于表1-4、表1-5和表1-6。

表1-4 常用硬质合金的主要性能和适用范围

零号片

牌号		性能		适用范围
牌号		硬度 HRC	抗弯强度 /GPa	适用范围
钨钴类（YG）	YG3X	80	1.1	适于各类铸铁、有金属及其合金以及其它难加工材料如淬火钢、高锰钢等的精加工，不能承受冲击载荷
	YG3	78	1.2	适于各类铸铁、有金属及其合金以及其它难加工材料如淬火钢、高锰钢等的精加工，不能承受冲击载荷
	YG6A （YG60）	80	1.4	适于各类铸铁、有金属及其合金以及其它难加工材料如淬火钢、高锰钢等的半精加工和精加工，但不能承受冲击载荷
	YG6X	78	1.4	适于各类铸铁、有金属及其合金以及其它难加工材料如淬火钢、高锰钢等的半精加工和精加工，但不能承受冲击载荷
	YG6	75	1.45	适于铸铁、有金属及其合金以及非金属材料等的连续粗车，也可用于这些材料的断续半精加工和精加工
	YG8	74	1.5	适于冷硬铸铁、有金属及其合金、非金属材料的粗车、刨和铣等，可用于断续切削以及一般孔和深孔的钻扩等
	YG8N (YG8A)	75	萧山家校通1.5	适于冷硬铸铁、有金属及其合金、非金属材料的粗车、刨和铣等，可用于断续切削以及一般孔和深孔的钻扩等
钨钴钛类（YT）	YT30	81.5	0.9	适于碳素钢、合金钢和淬硬钢等的精加工，如精镗、精车、精扩等
	YT15	78	1.15	适于碳素钢、合金钢等连续切削时的粗加工、半精加工，亦可用于断续切削时的精加工
	YT14	77	1.2	适于碳素钢、合金钢等连续切削时的粗加工、半精加工，亦可用于断续切削时的精加工
	YT5	75	1.4	适于碳素钢、合金钢等的粗加工以及锻件、冲压件和铸件的表皮加工，亦可用于不平整断面或断面的粗加工
钨钛钽（铌）钴默多克类（YW）	YN05	82	0.95	适于钢、淬硬钢、合金钢、铸钢和合金铸钢等的高速精加工
	YN10	80.5	1.1	适于碳钢、合金钢、工具钢及淬硬钢的连续加工
	YW1	80	1.2	适于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料以及普通钢材、铸铁、有金属及其合金等的精加工
	YW2	78	1.35	适于耐热钢、高锰钢、不锈钢等难加工材料以及普通钢材、铸铁、有金属及其合金等的半精加工
	YW3	80.5	1.3	适于碳钢、合金钢、工具钢及淬硬钢的半精加工和精加工，亦可用于冲击力小的粗加工

表1-5部分新型牌号硬质合金的主要性能和适用范围

废液焚烧炉

牌号	性能		适用范围	厂商
牌号	硬度 HRA	抗弯强度 /GPa	适用范围	厂商
YS2 (YG10HT)	91.5	2.2	适于各类铸铁、碳钢、有金属及其合金以及其它难加工材料如淬火钢、高锰钢、高强度钢、镍基、钴基高温合金、耐热不锈钢、耐热合金堆焊层等的加工；适于低速粗车、钻、镗、铣削、刨削和滚齿等；做切断刀和丝锥尤佳	株洲硬质合金厂
YS25 (YTS25)	91	2.0
YS30 (YTM30)	91	1.8	适于低碳钢、中碳钢、合金钢、碳素工具钢、耐热钢以及高强度钢的铣削，适于中速大进给铣削加工，是铣刀专用
YS8(YM051)	92.5	1.6	适于耐热不锈钢、淬火钢、高锰钢、高强度钢、高温合金、硅钢片和各种喷涂材料的切削加工，也适于各类冷硬铸铁、白口铁、玻璃制品的粗精加工以及铁基耐热合金、镍基高温合金、喷焊材料的铣削
YS10(YM053)	92.5	1.6
YD15 (YGRM)	91	1.9
YD10	92	1.6	适于制造小模数齿轮滚刀、铣刀、成型刀具和自动化机床用刀具
YD05 (YG09)	93.5	1.3	用于各种镍基、钴基、铁基及含碳化钨自熔喷涂合金材料的车、铣、刨加工
YM10 (YW4)	92	1.25	适于碳素钢、除镍基以外的大多数合金钢、调质钢、不锈钢等的精加工
YM12	92.5	1.8	主要用于各种铁镍基、铁基合金等耐热合金的加工
YM051(YH1)	92.5	1.65	用于各类镍基、铁基耐热合金、不锈钢、淬硬钢、高强度钢、各类铸铁等的粗、精加工；也适于冷硬铸铁、陶瓷、花岗岩的加工
YM052(YH2)	92.5	1.6
YM053(YH3)	92.5	1.6
YC35(YT35)	91	1.6	适于各类钢材及重负荷粗车各种铸钢、锻件表皮
YC45(YT50)	90.5	2.2	适于各类钢材及重负荷粗车各种铸钢、锻件表皮
YC12	93	1.3 泰国非洲马瘟疫情	适于淬硬钢、高强度钢、冷硬铸铁的加工
YG8W(W4)	92	2.0	适于切削耐热合金、钛合金及不锈钢、可粗车和断续车削
YDS15(YGM)	92	1.7	适于铸铁的粗铣和精铣，也可铣削高锰钢及高效铣削合金白口耐磨铸铁
YG643 (YG643M)	92.5	1.5	适于高温合金、高锰钢、淬硬钢、不锈钢及超高强度钢的半精加工和精加工，亦适于60HRC以上特硬轧辊、冷硬白口铸铁、喷焊、堆焊件的加工	自贡硬质合金厂
YG813	92.5	1.6
YG640 (4#)	90.5	1.8	适于碳素钢、合金钢等的粗加工；锻件、冲压件和铸件的表皮加工以及不平整或断面的粗加工
YG610	93	1.2	适于冷硬铸铁、合金铸铁、渗碳层、喷焊、堆焊层及硬度65HRC以下的淬硬钢的连续切削
YG532	91.5	1.8	适于奥氏体、马氏体不锈钢、无磁钢、高温合金和合金铸铁等的粗、精加工
YG546	89.5	2.1	适于奥氏体不锈钢、铸铁、有金属和非金属材料的加工。用于不平整断面和间断切削时的粗车、粗刨、粗铣和钻孔
牌号	性能		适用范围	厂商
牌号	硬度 HRA	抗弯强度 /GPa	适用范围	厂商
YG600 (0#)	93.5	1.0	适于高速小进给量对合金铸铁、玻璃钢、花岗岩、玻璃、陶瓷、氧化铝砂轮、硅棒、淬硬钢、喷焊材料等特硬材料、难加工材料和工程塑料的精加工	自贡硬质合金厂
YT540	89.5	1.9	适于有夹砂、冒口、硬点、氧化皮等铸、锻件的粗车、铣、刨
YT535	90.5	1.8	适于碳素钢、合金钢、铸件、锻件等外皮的车、铣粗加工
YT707	92	1.45	适于高强度合金钢、冷硬铸铁、耐热钢、淬硬钢、高速钢、弹簧钢及硬度低于62HRC喷焊材料的精加工和半精加工
YT726	92 酒店入口设计	1.4	适于高强度合金钢、冷硬铸铁、耐热钢、淬硬钢、高速钢、弹簧钢及硬度低于62HRC喷焊材料的精加工和半精加工
YT712	91.5	1.3	适于高强度合金钢、高锰钢、不锈钢等的粗车、半精车
YT715	91.5	1.2	适于高强度钢的精加工和半精加工以及螺纹加工
YT798	91	1.5	适于高强度钢耐热合金钢、高锰钢、不锈钢、模具钢等的断续车削、铣削和深孔加工，是铣削和深孔加工专用牌号
YT758	92	1.6	适于调质钢、铸钢、高锰钢、高强度钢、淬硬钢、合金铸铁、轧辊以及硬度高于60HRC喷焊件的铣削和断续车削
YT767	92	1.5	适于调质钢、铸钢、高锰钢、高强度钢、淬硬钢、合金铸铁、轧辊以及硬度高于60HRC喷焊件的铣削和断续车削
YT04	94.5	1.2	适于硅铁、钒钛铸铁、白口铸铁、镍铬冷硬铸铁、各种淬火钢、超高强度钢、高硬度非金属材料等的连续切削加工
YT05	82.5	1.1	适于硅铁、钒钛铸铁、白口铸铁、镍铬冷硬铸铁、各种淬火钢、超高强度钢、高硬度非金属材料等的连续切削加工
1#	91	1.6	适于耐热钢、钛合金、不锈钢、纯钨、纯铝、纯铁等的加工	上海硬质合金厂
3#	90	1.0	适于铸铁、有金属及其合金的精镗及合金钢、淬火钢的精加工
F3	92	1.8	适于不锈钢、淬火钢、玻璃管、合金铸铁等的加工
T20	92	1.1	适于碳钢、合金钢的精加工，亦可用于60HRC淬硬钢的加工
M2	92	1.7	适于硅铁、合金钢的铣削加工以及高度合金钢、高锰钢的加工
Y105	92.5	1.2	适于硅铁、钒钛铸铁、白口铸铁、镍铬冷硬铸铁、各种淬火钢超高强度钢、高硬度非金属材料等的连续切削加工	陕西硬质合金厂
Y310	92	1.25	适于硅铁、钒钛铸铁、白口铸铁、镍铬冷硬铸铁、各种淬火钢超高强度钢、高硬度非金属材料等的连续切削加工
Y220	92	1.6	适于高温合金、钛合金、高强度钢的半精、精加工
Y320	90.5	1.8	适于高温合金、钛合金、不锈钢的半精加工和精加工以及有金属的高速铣削和碳纤维复合材料的孔加工
Y330	90.5	2.0	适于高温合金、钛合金、不锈钢的半精加工和精加工以及有金属的高速铣削和碳纤维复合材料的孔加工
H19	90	1.75	适于冷硬铸铁、高合金铸铁、淬硬钢等的连续、断续加工	钢铁研究总院
H11	92	1.85	适于连续和断续加工高强度钢、合金铸铁等
H6	92.5	1.5	适于冷硬铸铁、高合金铸铁、冷硬钢等的连续切削加工

表1-6常用硬质合金刀具材料的选用

工件材料	工件材料	粗加工		半精加工	精加工
刀具类型
车刀、刨刀、镗刀	碳钢、铸铁、合金钢、难加工材料	YT5,YT14,YT15,YT758, YT767,YT540,YT535, YG8,YG8N,YG8C,YG640, YG546,YS25,YS2,YG8W, YG45,YD05		YT14,YT15,YG6, YG6X,YN10,YW2, YW3,YD15,YT712	YT15,YT30,YG3,YG3X, YG6A,YG6X,YG600,YD15, YN05,YW1,YW3,YD15,Y310, 3#,Y310
铣刀	碳钢、一般合金		YT5,YT14,YS25,YS30,YC35
	高锰钢、淬硬钢、耐热合金钢、不锈钢等难加工钢材		YS30,YS25,YW3,YT758,YT767,YT540,YC35,YD05,YT798, YT758
	钛及钛合金、高温合金		YG8,YD15,YS2,YG8W,YG640
	铸铁、有金属及其合金		YG6,YG8,YG8W,YD05,Y330,YDS15
	冷硬铸铁、合金铸铁等		YG6X,YD15,YS25,YH3,YT758,YT767,YT540,YDS15
强力重型铣刀	YS30,YS25,YW3,YDS15,YG546
钻头	碳素钢及一般合金		YT5,YT14,YT15
	耐热高强度合金钢		YW3,YS2,YS25
	铸铁、有金属及其合金		YG6,YG8
	高温合金、钛合金、高硬度铸铁		YG6,YG8,YD15,YD6X,YT798,YS2
铰刀	各种钢料		YT15,YT30,YG6X
	高温合金、钛合金		YG8,YD15
	铸铁、有金属及其合金		YG3,YG6X,YD15
齿轮滚刀	YS30,YS25,YS2,YT05,YT35,YT758
钟表齿轮滚刀	YD10,YG6X
锯片刀	YS2

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