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C 刀具（jù）應用 UTTING TOOLS APPLICATION 金屬陶（táo）瓷刀具由於具有硬度高、耐磨性好、 高的切削溫度，但缺乏硬質合金的耐衝擊性、強
高溫力學性（xìng）能優良和不易與金（jīn）屬發生粘結等特 力切削時的韌性以及低速大（dà）進給時的強度。近年
性，廣泛應用於（yú）難加工材料（liào）的切削加工中，並（bìng）可 通過大量的研究、改進和采用新的製（zhì）作工藝，其
用於超高（gāo）速切削、高速幹切削和（hé）硬（yìng）材料切削。在 抗彎（wān）強度（dù）和韌性均有了很大提高，如日本三菱金
TiC 基（jī）金屬陶（táo）瓷刀具中添加（jiā）納米 TiN 顆粒（lì），其強 屬公司（sī）開發（fā）的新型金屬陶瓷 NX2525 及（jí）瑞典山德
度、韌性（xìng）和硬度等性能都有（yǒu）一定的提高。由於納 維克（kè）公司開發的（de）金屬陶瓷刀片（piàn）新品 CT 係列和塗
米改性金屬陶瓷刀具（jù）在切削加工（gōng）過程中承受（shòu）著高 層（céng）金屬陶瓷刀片係（xì）列，其（qí）晶粒組織的直（zhí）徑細小至
溫和高壓的作（zuò）用以及其力（lì）學性能的限製，不可避 1µm 以下，抗彎強度和耐磨性均遠高於普通的
免地要有不同程度的磨損。 金屬陶瓷，大大拓寬了其應（yīng）用範圍。金屬陶瓷材 料早在 20 世紀 60 年代就已（yǐ）被（bèi）美國福特汽車公
4.新型金屬陶瓷材料刀具推動現代切 司使用，其後各（gè）國不斷在材（cái）料（liào）成（chéng）分、組織（zhī）結構（gòu）、
削加工技術的快速發（fā）展
結合劑等方麵對其進行改（gǎi）進。70~80 年代通過
陶瓷刀具材料隨著其（qí）組成結構和壓製（zhì）工藝的 在金屬陶瓷中加入 Ti、Mo、W、Ta 等的氮化物
不斷改進，特別是（shì）納米技術的進展，使得陶瓷（cí）刀 和碳化物，使材料韌性持續提高。進入 90 年代（dài）
具的（de）增韌（rèn）成為（wéi）可能，在不久的（de）將來，陶瓷可能繼 後，利用表（biǎo）麵處理技術（shù）開發（fā）了硬表麵金屬陶（táo）瓷和
高速鋼、硬質（zhì）合金以後引起切削加工的第 3 次革 帶塗（tú）層（céng）金（jīn）屬（shǔ）陶瓷，並進一步開發出了超（chāo）細微粒金
命。陶瓷刀具具有高硬度 (HRA91-95)、高強度 屬陶（táo）瓷和超韌（rèn）金屬陶瓷。隨著金屬陶瓷（cí）材料（liào）性能
( 抗彎強（qiáng）度（dù）為 750~1000MPa)，耐磨性好（hǎo），化學 的不（bú）斷改善，其應用範圍也日漸廣泛。下麵介紹
穩定性好，抗粘結性能良好，摩擦係數低且價格（gé） 幾（jǐ）種新（xīn）型金屬陶瓷刀具（jù）材料及其在切削加工中的
低廉等優點。不僅（jǐn）如此（cǐ），陶瓷刀具還具有很高的 應用。
高溫硬度，1200℃時（shí）硬度達到 HRA80。
日本三菱綜合材（cái）料公司開發的 NX2525 牌
正常切削時，陶瓷刀具耐用度極高，切削速
號超細微粒金屬陶瓷的組織中（zhōng），彌散分布著大量
度可比硬質合金提高 2~5 倍，特別適合高硬度
微小硬質點， 這使它具有優異的抗脆性損（sǔn）傷能力。
材料（liào）加工（gōng）、精加工以及高速加工，可切削硬度達
此外，由於（yú） NX2525 中結合劑含量較少，故其耐
HRC65 的各類（lèi）淬硬鋼和硬化鑄鐵等。常用的有 :
磨性高於 P10 硬質合金，硬度達 92.2HRA，抗
氧化（huà）鋁基陶瓷、氮化矽基陶瓷、金屬陶瓷和晶須
彎強度達 2.0GPa，兼具高硬（yìng）度和高韌性 ; 它既
增韌陶瓷。氧化鋁基陶瓷刀具比硬質合金有更高
可用於低速切削也可在較高速度下切削，既可用
的紅硬性，高速切削狀態（tài）下切削刃一般（bān）不（bú）會產生
於車削也可用（yòng）於銑削（xuē），具有很好的通用性，是（shì）金
塑性變形，但它的強度和韌性很低，為改善其韌
屬陶瓷刀具材（cái）料的（de）首選品種。
性，提高耐衝擊性能，通常可加入 ZrO 或 TiC 和
除三菱公司外，其它公司也開發（fā）了許多性（xìng）能（néng）
TiN 的混合物，另一種方法是加入（rù）純金屬或碳化
優良的新牌號金屬陶瓷產品（pǐn），如山特（tè）維（wéi）克公司的
矽晶須。氮化矽基陶瓷除紅硬性（xìng）高以外，還（hái）具有
CT5015、CT525，肯納公司的 KT125、KT175，
良好的韌性（xìng），與氧化（huà）鋁基陶瓷相比，它的缺點是
威 迪 亞 公 司 的 TT105、TT115， 東 芝 公 司 的
在加（jiā）工鋼時（shí）易產生高溫擴散，加劇（jù）刀具磨損，氮
NS520、NS530，京瓷（cí）公（gōng）司的 PV30、PV60 等。
化矽基陶瓷主（zhǔ）要應用於斷（duàn）續車削灰鑄鐵及銑削灰
鑄鐵。金屬陶瓷是一種以碳化物（wù）為基體材料（liào），其（qí） 與硬質合金刀片相比，新牌號金屬陶瓷刀片
中 TiC 為主要（yào）的硬質相 (0.5~2µm)，它們通過 的切削性能進一步改善，除重載切削、斷續切削
Co 或 Ti 粘結劑結（jié）合起來，是一種與硬質合金相 外，金屬陶瓷刀片在（zài）加工中損傷較小，壽命較長。
似的刀具，但它具有較低的親和性、良好的摩擦 在 低 速 (v<91.44m/min)、 小 進 給 (f<0.1mm/
性及較好的耐磨性。它比常（cháng）規硬質（zhì）合金能承受更 齒 )、小（xiǎo）切深（shēn） (d<0.51mm) 的切削條件下，金屬
·74· 第08期 數（shù）控機床市場（chǎng）
