1.3　陶瓷刀具材料

1.3.1　陶瓷刀具材料的种类和性能特点

现代陶瓷刀具材料不但具有很高的硬度和耐磨性，而且比过去纯氧化铝陶瓷的抗弯强度（500～550MPa）提高了1倍，并有良好的高温性能（耐热性1200℃），与金属亲和作用小，不易与金属黏结，化学稳定好。因此，现在较为广泛地用来切削加工各种铸铁与难切削材料。陶瓷刀具的最佳切削速度，可比硬质合金刀具高2倍左右，而且刀具耐用度高，可大大提高生产效率。陶瓷刀具的主要原料，来源丰富。近些年来，科研单位研究开发了原料纯度高、晶粒尺寸小，添加各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物及晶须，采用各种增韧补强措施，使陶瓷刀具材料的抗弯强度和断裂韧度显著提高，而较为广泛地应用于车、铣、刨、镗工艺中。它是现代高速切削、干切削和硬切削的主要刀具材料。

（1）氧化铝基陶瓷

①氧化铝-碳化物陶瓷。这是一种现在使用性能好的刀具陶瓷。它是在Al₂O₃中添加百分之几到百分之几十的碳化物（WC、TiC、Mo₂C、TaC、NbC、Cr₃C₂），经热压（温度1500～1800℃，压力1500～3000MPa）烧结而成。硬度为94.5～95.5HRA，抗弯强度σ_bb为800～1100MPa。牌号有M16（T8）、AG6、SG3、SG4。

②氧化铝-碳化物-金属陶瓷。这也是现在使用性能好的一种刀具陶瓷。它是在Al₂O₃-碳化物陶瓷中添加金属（Ni、Mo、W、Co等），以提高Al₂O₃与碳化物之间的连接强度，从而提高其性能，可适用于断续切削和使用切削液的场合。它的硬度为93.5～94.8HRA，抗弯强度σ_bb为800～1200MPa。牌号有M4、M5（T1）、M6、M8-1、LT35、LT55。

（2）氮化硅基陶瓷

它是以高纯度的Si₃N₄粉末为原料，添加MgO、Al₂O₃、Y₂O₃等为助烧结剂，通过热压成形烧结而成，是20世纪80年代研发出的一种新陶瓷刀具材料，其性能在许多方面超过Al₂O₃基陶瓷。它的硬度为93～94HRA，抗弯强度σ_bb为700～1100MPa。牌号有SM、HS73、HS80、F85、ST4、TP4、SC3。