一、金屬陶瓷的性能

    在機械加工過程中，切削加工是工業(yè)生產中*基本、*普通和*重要的方法之一，它直接影響工業(yè)生產的效率、成本和能源消耗。提高加工效率，將會帶來巨大的社會、經濟效益。近年來，陶瓷刀具產業(yè)取得了快速的發(fā)展，現(xiàn)代陶瓷刀具材料多為復合材料。目前應用于刀具的陶瓷材料主要為氧化鋁系、氮化硅系、硼化鈦系和金屬陶瓷等系列。而其中的金屬陶瓷基復合材料是上世紀三十年代逐漸發(fā)展起來的一種新型材料。由于金屬陶瓷具有硬度高、耐磨性好、導熱性好等優(yōu)良的綜合性能而被廣泛用作工具材料。以下是金屬陶瓷刀具的圖片。

二、金屬陶瓷刀具的發(fā)展歷程

    金屬陶瓷用于切削刀具*早始于上世紀二十年代對TiC化合物的實驗研究，上世紀五十年代，TiC-Mo-Ni金屬陶瓷首次作為刀具材料用于鋼的高速精密切削。它雖然具有與硬質合金不相上下的高強度和高硬度，但其韌性比較差。為了提高金屬陶瓷的韌性，改善其切削性能，上世紀七十年代人們*終開發(fā)出了一種韌性很高的細顆粒TiC-TiN基金屬陶瓷。從那時以來，金屬陶瓷在刀具開發(fā)中的應用日趨廣泛。

三、金屬陶瓷刀片的特點及加工范圍

    金屬陶瓷刀具在硬質合金行業(yè)中一般是指TiCN/TiC/TiN為硬質相，添加Co或Ni作為粘接相，在很多場合中，添加元素周期表地IVB、VB及VIB族金屬中的一種以上的氮化物、碳化物及碳氮化物作為添加劑以增強金屬陶瓷的力學、高溫性能的一種刀具。

    金屬陶瓷刀片的特點：（1）硬度高；（2）與被加工工件材料的親和力低，不易產生積屑瘤；（3）化學穩(wěn)定性好；（4）耐熱性，耐磨性好。

    適合加工范圍：金屬陶瓷刀具適合加工各種鋼件和鑄鐵件的半精加工和精加工，當切削深度在2.5mm以下，每轉進給量在0.25mm/r以下，每齒進給量在0.2.mm/齒以下時，金屬陶瓷刀具具有出色的切削性能。加工以上材質的金屬陶瓷刀具都可以提供穩(wěn)定的刀具壽命和良好的表面光潔度。但在斷續(xù)切削領域不適合金屬陶瓷刀具，容易發(fā)生刀片破損現(xiàn)象。

    注意：從加工材料硬度來講，金屬陶瓷刀具主要適合半精加工和精加工硬度為HRC45以下的鋼件和鑄鐵件，對于HRC45以上的難加工材料（如高硬度鑄鐵軋輥，高鉻鑄鐵，高溫合金等材料）還是選擇立方氮化硼刀具或陶瓷刀具比較好。

四、金屬陶瓷刀具、陶瓷刀具和立方氮化硼刀具三種材質性能和應用對比

    （1）從刀具材料的發(fā)展與切削加工高速化的關系進行對比（如下圖）：在加工黑色金屬領域中：立方氮化硼刀具＞陶瓷刀具＞金屬陶瓷刀具。

    （2）從加工工件的硬度進行對比：立方氮化硼刀具（加工硬度在HRC45以上）＞陶瓷刀具（加工硬度在HRC40-HRC55之間的精加工）＞金屬陶瓷刀具（加工硬度在HR45以下的半精加工和精加工）。

    （3）從不同刀具材料的切削速度和硬度來講：立方氮化硼刀具＞陶瓷刀具＞金屬陶瓷刀具（在加工黑色金屬領域）；如立方氮化硼刀具BN-S30材質可以在1700m/min以上高速銑削灰口鑄鐵發(fā)動機缸體；而高濃度的立方氮化硼刀具牌號如BN-K1可以加工硬度HRC79的碳化鎢。

    （4）從刀具材料韌性來講：金屬陶瓷＞立方氮化硼（CBN）＞陶瓷刀具(如下圖)；其中一些特例如下，如我國研制的非金屬粘合劑立方氮化硼刀具由于韌性優(yōu)異，可以對高硬度高合金零件毛坯進行粗加工，且能承受斷續(xù)切削。

五、金屬陶瓷刀片的典型應用：

    （1）車削的金屬陶瓷刀具：NS9530和涂層GT9530，其抗崩損性和耐磨性好，提高了刀具壽命，適合半精加工和精加工，其GT9530更適合高速加工。這兩種全新的刀片材質即能應用于正前角和負前角刀片，也能應用于左手或右手刀片。

    （2）銑削的金屬陶瓷刀具：陶瓷刀具PFK-HN刀盤加工HT250的壓縮機箱體，以Vc=800m/min,Fz=0.16,ap=3mm的加工參數粗銑表面，使用了HNGX100521-T型陶瓷刀片，每個刀片的切削刃數從先前的8個增加到12個。即使加工時間超過150分鐘，陶瓷刀片僅在刀刃上出現(xiàn)很小的磨損。

    （3）金屬陶瓷也可制成鉆頭與滾刀。如金屬陶瓷滾刀，υc=600m/min，約是硬質合金滾刀的10～20倍，加工表面粗糙度值Rmax為2μm。 

    （4）車削加工時，需要采用與切削相適應的斷屑臺；銑削或端銑加工時，選用適當的刀具幾何形狀至關重要。

五、總結

    也有學者提出，無論從內部組織來講，金屬陶瓷刀片仍然歸于硬質合金刀具大類，而不歸于陶瓷刀具，而立方氮化硼刀具，氮化硅刀具，氧化鋁陶瓷刀具從材料學角度均可歸為陶瓷刀具材料；且從應用角度和刀具性能來講，金屬陶瓷刀具在一定領域確實比涂層硬質合金刀具更具優(yōu)勢。未來，高精度高效率加工已成為一種發(fā)展趨勢，無論是在汽車工業(yè)還是通用加工領域，用戶對于產品零件質量要求的不斷提高，以及金屬陶瓷刀片在各個領域的應用和消耗潛力的與日俱增，這將會帶動金屬陶瓷行業(yè)的進一步

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