金刚石刀具材料的种类、性能、特点、应用和应用

只有将先进的加工设备与高性能数控刀具相结合，才能充分发挥其应有的性能，取得良好的经济效益。 随着刀具材料的快速发展，各种新型刀具材料的物理机械性能和切削性能得到了很大的提高，其应用范围也不断扩大。

1、刀具材料应具备的基本性能

刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本影响很大。 刀具在切削时必须承受高压、高温、摩擦、冲击和振动。 因此，刀具材料应具有以下基本性能：

(1)硬度和耐磨性。 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般要求在60HRC以上。 刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。

(2)强度和韧性。 刀具材料应具有较高的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动，防止刀具脆裂和崩刃。

(3)耐热性。 刀具材料耐热性好，能承受较高的切削温度，并具有良好的抗氧化性。

(4)工艺性能和经济性。 刀具材料应具有良好的锻造性能、热处理性能、焊接性能； 研磨性能等，应追求高性价比。

2.刀具材料的种类、性能、特点及应用

1.金刚石刀具材料的种类、性能、特点及刀具应用

金刚石是碳的同素异形体，是自然界中发现的最硬的材料。 金刚石刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性，广泛应用于有色金属和非金属材料的加工。 特别是在铝及硅铝合金的高速切削中，金刚石刀具是难以替代的主要切削刀具类型。 能够实现高效率、高稳定性、长使用寿命的金刚石刀具是现代数控加工中不可缺少的重要刀具。

⑴ 金刚石工具的种类

①天然金刚石工具：天然金刚石用作切削工具已有数百年的历史。 天然单晶金刚石工具经过精细研磨，使切削刃极其锋利。 切削刃半径可达0.002μm，可实现超薄切削。 可加工极高的工件精度和极低的表面粗糙度。 是公认的、理想的、不可替代的超精密加工工具。

②PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵。 切削加工中应用最广泛的金刚石是聚晶金刚石（PCD）。 20世纪70年代初以来，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石（Polycrystauine Diamond，简称PCD刀片）得到了发展。 天然金刚石切削工具取得成功后，多次被人造聚晶金刚石取代。 PCD原料来源丰富，其价格仅为天然金刚石的几十分之一到十分之一。

PCD刀具不能磨削极其锋利的边缘，加工工件的表面质量不如天然金刚石。 制造带断屑槽的PCD刀片在业内尚属不易。 因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精密切削，很难实现超精密镜面切削。

③CVD金刚石刀具：20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现。 CVD金刚石是指采用化学气相沉积法（CVD）在异质基体（如硬质合金、陶瓷等）上合成金刚石薄膜。 CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。

CVD金刚石的性能非常接近天然金刚石。 它具有天然单晶金刚石和聚晶金刚石（PCD）的优点，并在一定程度上克服了它们的缺点。

⑵ 金刚石工具的性能特点

①极高的硬度和耐磨性：天然金刚石是自然界中发现的最硬的物质。 金刚石具有极高的耐磨性。 加工高硬度材料时，金刚石刀具的寿命是硬质合金刀具的10～100倍，甚至数百倍。

②具有极低的摩擦系数：金刚石与某些有色金属之间的摩擦系数比其他切削工具低。 摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力。

③切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得很锋利。 天然单晶金刚石刀具可达0.002~0.008μm，可进行超薄切削和超精密加工。

④导热率高：金刚石具有较高的导热率和热扩散率，因此切削热容易散发，刀具切削部分温度较低。

⑤ 具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小数倍，切削热引起的刀具尺寸变化很小，这对于精密、超精密加工尤其重要。要求尺寸精度高。

⑶ 金刚石工具的应用

金刚石工具多用于有色金属和非金属材料的高速精切削和镗孔。 适合加工各种耐磨非金属，如玻璃纤维粉末冶金毛坯、陶瓷材料等； 各种耐磨有色金属，如各种硅铝合金； 以及各种有色金属的精加工。

金刚石工具的缺点是热稳定性差。 当切削温度超过700℃~800℃时，它们将完全失去硬度。 此外，它们不适合切割黑色金属，因为金刚石（碳）在高温下容易与铁发生反应。 原子作用使碳原子转变为石墨结构，刀具容易损坏。

2.立方氮化硼刀具材料的种类、性能、特点及刀具应用

立方氮化硼（CBN）是采用类似于金刚石制造方法合成的第二种超硬材料，其硬度和导热系数仅次于金刚石。 具有优良的热稳定性，在大气中可加热至10000℃。 不会发生氧化。 CBN对于黑色金属具有极其稳定的化学性能，可广泛用于钢铁产品的加工。

⑴ 立方氮化硼刀具的种类

立方氮化硼（CBN）是一种自然界中不存在的物质。 分为单晶和多晶，即CBN单晶和多晶立方氮化硼（Poly crystalcubic bornnitride，简称PCBN）。 CBN是氮化硼（BN）的同素异形体之一，具有与金刚石相似的结构。

PCBN（多晶立方氮化硼）是细小的CBN材料通过粘结相（TiC、TiN、Al、Ti等）在高温高压下烧结在一起的多晶材料。 它是目前第二硬的人工合成材料。 金刚石刀具材料与金刚石一起统称为超硬刀具材料。 PCBN主要用于制造刀具或其他工具。

PCBN切削刀具可分为整体PCBN刀片和硬质合金烧结PCBN复合刀片。

PCBN复合材料刀片是在具有良好强度和韧性的硬质合金上烧结一层厚度为0.5～1.0mm的PCBN而成。 其性能兼具良好的韧性和高硬度及耐磨性。 它解决了CBN叶片弯曲强度低、焊接困难的问题。

⑵ 立方氮化硼主要性能及特点

立方氮化硼的硬度虽然略低于金刚石，但远高于其他高硬度材料。 CBN的突出优点是其热稳定性远高于金刚石，可达到1200℃以上（金刚石为700-800℃）。 另一个突出的优点是它具有化学惰性，在1200-1300°C时不与铁发生反应。 反应。 立方氮化硼的主要性能特点如下。

①硬度高、耐磨性高：CBN晶体结构与金刚石相似，具有与金刚石相似的硬度和强度。 PCBN特别适合加工以前只能磨削的高硬度材料，可以获得更好的工件表面质量。

②热稳定性高：立方氮化硼的耐热性可达1400~1500℃，几乎比金刚石的耐热性（700~800℃）高1倍。 PCBN刀具可以比硬质合金刀具高3至5倍的高速切削高温合金和淬火钢。

③ 优异的化学稳定性：在1200-1300℃以下与铁基材料无化学相互作用，不会像金刚石那样剧烈磨损。 此时仍能保持硬质合金的硬度； PCBN刀具适用于切削淬火钢件和冷硬铸铁，可广泛应用于铸铁的高速切削。

④导热性好：虽然CBN的导热性无法跟上金刚石，但PCBN的导热性在各种刀具材料中仅次于金刚石，远高于高速钢和硬质合金。

⑤具有较低的摩擦系数：较低的摩擦系数可导致切削时切削力减小，切削温度降低，加工表面质量提高。

⑶ 立方氮化硼刀具的应用

立方氮化硼适用于淬火钢、硬质铸铁、高温合金、硬质合金、表面喷涂材料等各种难切削材料的精加工。 加工精度可达IT5（孔为IT6），表面粗糙度值可小至Ra1.25~0.20μm。

立方氮化硼刀具材料韧性和弯曲强度较差。 因此，立方氮化硼车刀不适合低速、高冲击载荷的粗加工； 同时它们也不适合切削塑性较高的材料（如铝合金、铜合金、镍基合金、塑性较高的钢材等），因为切削这些材料时会产生严重的积屑瘤。与金属接触，会损坏加工表面。

3.陶瓷刀具材料的种类、性能、特点及刀具应用

陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性好、耐热性和化学稳定性优良、不易与金属粘结等特点。 陶瓷刀具在数控加工中发挥着非常重要的作用。 陶瓷刀具已成为难加工材料高速切削加工的主要刀具之一。 陶瓷刀具广泛应用于高速切削、干切削、硬切削和难加工材料的切削。 陶瓷刀具可以高效加工传统刀具根本无法加工的高硬材料，实现“以车代磨”； 陶瓷刀具的最佳切削速度可比硬质合金刀具高2～10倍，从而大大提高切削生产效率。 ; 陶瓷刀具材料所用的主要原材料是地壳中含量最丰富的元素。 因此，陶瓷刀具的推广应用对于提高生产率、降低加工成本、节约战略贵金属具有重要意义。 也将极大地促进切削技术的发展。 进步。

⑴ 陶瓷刀具材料的种类

陶瓷刀具材料类型一般可分为三类：氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、氮化硅-氧化铝基复合陶瓷。 其中以氧化铝基和氮化硅基陶瓷刀具材料应用最为广泛。 氮化硅基陶瓷的性能优于氧化铝基陶瓷。

⑵ 陶瓷刀具的性能及特点

陶瓷刀具的性能特点如下：

①硬度高、耐磨性好：陶瓷刀具的硬度虽然没有PCD、PCBN高，但远高于硬质合金、高速钢刀具，达到93-95HRA。 陶瓷刀具可以加工传统刀具难以加工的高硬材料，适合高速切削和硬切削。

②耐高温、耐热性好：陶瓷刀具在1200℃以上的高温下仍能进行切削。 陶瓷刀具具有良好的高温机械性能。 A12O3陶瓷刀具具有特别好的抗氧化性能。 即使切削刃处于红热状态，也可连续使用。 因此，陶瓷刀具可以实现干式切削，从而无需切削液。

③化学稳定性好：陶瓷刀具不易与金属粘结，耐腐蚀，化学稳定性好，可减少刀具的粘结磨损。

④摩擦系数低：陶瓷刀具与金属的亲和力小，摩擦系数低，可降低切削力和切削温度。

⑶ 陶瓷刀有应用

陶瓷是主要用于高速精加工和半精加工的刀具材料之一。 陶瓷刀具适用于切削各种铸铁（灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁）和钢材（碳素结构钢、合金结构钢、高强度钢、高锰钢、淬火钢等），还可用于切割铜合金、石墨、工程塑料及复合材料。

陶瓷刀具的材料特性存在弯曲强度低、冲击韧性差的问题，使其不适合低速和冲击载荷下的切削。

4．涂层刀具材料的性能、特点及刀具应用

涂层刀具是提高刀具性能的重要途径之一。 涂层刀具的出现，给切削刀具的切削性能带来了重大突破。 涂层刀具是在具有良好韧性的刀具本体上涂覆一层或多层具有良好耐磨性的耐火化合物。 它将刀具基体与硬质涂层结合起来，从而大大提高了刀具的性能。 涂层刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。

新型数控机床所用切削刀具中约80%采用涂层刀具。 涂层刀具将是未来数控加工领域最重要的刀具品种。

⑴ 涂层刀具的种类

根据涂层方法的不同，涂层刀具可分为化学气相沉积（CVD）涂层刀具和物理气相沉积（PVD）涂层刀具。 涂层硬质合金刀具一般采用化学气相沉积方法，沉积温度在1000℃左右。 涂层高速钢刀具一般采用物理气相沉积方法，沉积温度在500℃左右；

根据涂层刀具基体材料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具、陶瓷和超硬材料（金刚石和立方氮化硼）上的涂层刀具。

根据涂层材料的性能，涂层刀具可分为两类，即“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。 “硬”涂层刀具追求的主要目标是高硬度和耐磨性，其主要优点是硬度高、耐磨性好，典型的是TiC和TiN涂层。 “软”涂层刀具追求的目标是低摩擦系数，又称自润滑刀具，它与工件材料的摩擦系数很低，只有0.1左右，可以减少粘附，减少摩擦，减少切削量力和切削温度。

最近开发出了纳米涂层（Nanoeoating）切削刀具。 此类涂层工具可以采用不同的涂层材料组合（如金属/金属、金属/陶瓷、陶瓷/陶瓷等）来满足不同的功能和性能要求。 正确设计的纳米涂层可以使刀具材料具有优异的减摩抗磨功能和自润滑性能，使其适合高速干切削。

⑵ 涂层刀具的特点

涂层刀具的性能特点如下：

①良好的机械性能和切削性能：涂层刀具结合了基体材料和涂层材料的优异性能。 它们不仅保持了母材的良好韧性和高强度，而且还具有高硬度、高耐磨性和低摩擦系数。 因此，涂层刀具的切削速度比未涂层刀具可提高2倍以上，并允许更高的进给量。 涂层刀具的寿命也得到提高。

② 通用性强：涂层刀具通用性广，加工范围显着扩大。 一种涂层刀具可以替代多种非涂层刀具。

③涂层厚度：随着涂层厚度的增加，刀具寿命也会增加，但当涂层厚度达到饱和时，刀具寿命将不再明显增加。 涂层过厚时，易造成剥落； 涂层太薄，耐磨性较差。

④可再磨性：涂层刀片可再磨性差，涂层设备复杂，工艺要求高，涂层时间长。

⑤涂层材料：不同涂层材料的刀具切削性能不同。 例如：低速切削时，TiC涂层有优势； 高速切削时，TiN更适合。

⑶涂层刀具的应用

涂层刀具在数控加工领域具有巨大的潜力，将是未来数控加工领域最重要的刀具品种。 涂层技术已应用于立铣刀、铰刀、钻头、复合孔加工刀具、齿轮滚刀、插齿刀、剃齿刀、成形拉刀和各种机夹可转位刀片，以满足高速切削加工的各种要求。 钢和铸铁、耐热合金和有色金属等材料的需要。

五、硬质合金刀具材料的种类、性能、特点及应用

硬质合金刀具，特别是可转位硬质合金刀具，是数控加工刀具的主导产品。 自20世纪80年代以来，各种整体式和可转位硬质合金切削刀具或刀片的品种已扩展到多种类型。 多种切削刀具领域，其中可转位硬质合金刀具已从简单的车刀、面铣刀扩展到各种精密、复杂、成形刀具领域。

⑴ 硬质合金刀具的种类

按主要化学成分，硬质合金可分为碳化钨基硬质合金和钛碳（氮化物）（TiC(N)）基硬质合金。

碳化钨基硬质合金包括钨钴（YG）、钨钴钛（YT）、添加稀有硬质合金（YW）三种类型。 每个都有自己的优点和缺点。 主要成分是碳化钨（WC）和碳化钛。 (TiC)、碳化钽(TaC)、碳化铌(NbC)等。常用的金属结合相是Co。

钛碳（氮化物）基硬质合金是以TiC为主要成分（有的添加其他碳化物或氮化物）的硬质合金。 常用的金属结合相是Mo和Ni。

ISO（国际标准化组织）将切削硬质合金分为三类：

K级，包括Kl0~K40，相当于我国的YG级（主要成分为WC.Co）。

P类，包括P01~P50，相当于我国的YT类（主要成分为WC.TiC.Co）。

M级，包括M10~M40，相当于我国的YW级（主要成分为WC-TiC-TaC(NbC)-Co）。

每个牌号代表一系列从高硬度到最大韧性的合金，编号在 01 到 50 之间。

⑵ 硬质合金刀具的性能特点

硬质合金刀具的性能特点如下：

①硬度高：硬质合金刀具是由硬度高、熔点高的碳化物（称为硬质相）和金属结合剂（称为结合相）通过粉末冶金制成，硬度为89～93HRA。 ，远高于高速钢。 在5400C时，硬度仍可达到82~87HRA，与高速钢在室温下的硬度（83~86HRA）相同。 硬质合金的硬度值随碳化物的性质、数量、粒度和金属结合相的含量而变化，一般随结合金属相含量的增加而降低。 当粘结相含量相同时，YT合金的硬度高于YG合金，且添加TaC（NbC）的合金具有更高的高温硬度。

②弯曲强度和韧性：常用硬质合金的弯曲强度在900～1500MPa范围。 金属结合相含量越高，弯曲强度越高。 当粘结剂含量相同时，YG型（WC-Co）合金的强度高于YT型（WC-TiC-Co）合金，且随着TiC含量的增加，强度降低。 硬质合金是脆性材料，其室温冲击韧性仅为高速钢的1/30～1/8。

⑶ 常用硬质合金刀具的应用

YG合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。 细晶粒硬质合金（如YG3X、YG6X）比相同钴含量的中晶粒硬质合金具有更高的硬度和耐磨性。 适用于加工某些特殊硬质铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、钛合金、硬质青铜及耐磨绝缘材料等。

YT型硬质合金的突出优点是硬度高，耐热性好，高温下的硬度和抗压强度比YG型高，抗氧化性能好。 因此，当要求刀具具有较高的耐热性和耐磨性时，应选择TiC含量较高的牌号。 YT合金适合加工钢等塑性材料，但不适合加工钛合金和硅铝合金。

YW合金具有YG、YT合金的性能，具有良好的综合性能。 可用于加工钢、铸铁和有色金属。 如果适当提高这类合金的钴含量，强度可以很高，可用于各种难加工材料的粗加工和断续切削。

6.高速钢切削刀具的种类、特点及应用

高速钢（HSS）是添加较多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具钢。高速钢切削刀具在强度、韧性和加工性能方面具有优异的综合性能。 在复杂切削刀具中，特别是孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、齿轮刀具等刀片形状复杂的刀具中，仍采用高速钢。 占据主导地位。 高速钢刀具易于磨利以产生锋利的切削刃。

根据用途不同，高速钢可分为通用高速钢和高性能高速钢。

⑴ 通用高速钢切削刀具

通用高速钢。 一般可分为钨钢和钨钼钢两大类。 此类高速钢含0.7%～0.9%（C）。 根据钢中钨含量的不同，可分为W含量为12%或18%的钨钢、W含量为6%或8%的钨钼钢、W含量为钼钢2% 或无 W.. 通用高速钢具有一定的硬度（63-66HRC）和耐磨性、较高的强度和韧性、良好的塑性和加工工艺性，因此广泛用于制造各种复杂刀具。

①钨钢：通用高速钢钨钢的典型牌号为W18Cr4V，（简称W18）。 它具有良好的综合性能。 6000℃高温硬度为48.5HRC，可用于制造各种复杂工具。 它具有磨削性好、脱碳敏感性低等优点，但由于碳化物含量高、分布不均匀、颗粒大，强度和韧性较低。

②钨钼钢：是指用钼代替钨钢中部分钨而得到的高速钢。 钨钼钢的典型牌号是W6Mo5Cr4V2，（简称M2）。 M2的碳化物颗粒细小、均匀，其强度、韧性和高温塑性均优于W18Cr4V。 另一种钨钼钢是W9Mo3Cr4V（简称W9）。 其热稳定性略高于M2钢，弯曲强度和韧性均优于W6M05Cr4V2，并具有良好的加工性能。

⑵ 高性能高速钢切削刀具

高性能高速钢是指在通用高速钢的成分中添加一定的碳含量、钒含量以及Co、Al等合金元素，从而提高其耐热性和耐磨性的新型钢种。 主要有以下几类：

①高碳高速钢。 高碳高速钢（如95W18Cr4V）在室温和高温下具有较高的硬度。 适用于制造加工普通钢和铸铁、耐磨性要求较高的钻头、铰刀、丝锥和铣刀，或加工较硬材料的刀具。 不适合承受较大的冲击。

②高钒高速钢。 典型牌号如W12Cr4V4Mo（简称EV4），V含量提高到3%~5%，具有良好的耐磨性，适合切削对刀具磨损较大的材料，如纤维、硬橡胶、塑料等等，还可用于加工不锈钢、高强度钢、高温合金等材料。

③含钴高速钢。 它是一种含钴超硬高速钢。 典型牌号如W2Mo9Cr4VCo8（简称M42）具有非常高的硬度。 其硬度可达69-70HRC。 适用于加工难加工的高强度耐热钢、高温合金、钛合金等。 加工材料：M42磨削性好，适合制作精密、复杂刀具，但不适合用于在冲击切割条件下工作。

④ 铝高速钢。 它是一种含铝超硬高速钢。 典型牌号有 W6Mo5Cr4V2Al（称为 501）。 6000C高温硬度也达到54HRC。 切削性能相当于M42。 适用于制造铣刀、钻头、铰刀、齿轮刀具、拉刀等。 等，用于加工合金钢、不锈钢、高强度钢、高温合金等材料。

⑤氮超硬高速钢。 典型牌号如W12M03Cr4V3N，简称（V3N），为含氮超硬高速钢。 硬度、强度、韧性与M42相当。 可作为含钴高速钢的替代品，用于难加工材料和低速高精度钢的低速切削。 加工。

⑶ 冶炼高速钢和粉末冶金高速钢

根据制造工艺不同，高速钢可分为冶炼高速钢和粉末冶金高速钢。

①冶炼高速钢：普通高速钢和高性能高速钢都是采用冶炼方法制造的。 它们经过熔炼、铸锭、电镀、轧制等工序制成刀具。 冶炼高速钢时容易出现的一个严重问题是碳化物偏析。 高速钢中硬脆碳化物分布不均匀，晶粒粗大（达几十微米），影响高速钢刀具的耐磨性和韧性。 并对切削性能产生不利影响。

②粉末冶金高速钢（PM HSS）：粉末冶金高速钢（PM HSS）是在高频感应炉中冶炼的钢液，用高压氩气或纯氮气雾化，然后淬火至获得细小、均匀的晶体。 结构（高速钢粉末），然后将所得粉末在高温高压下压制成刀坯，或先制成钢坯，然后锻造并轧制成刀形状。 与熔炼法制造的高速钢相比，粉末冶金高速钢的优点是碳化物晶粒细小、均匀，强度、韧性、耐磨性比熔炼高速钢有很大提高。 在复杂的CNC工具领域，PM HSS工具将进一步发展并占据重要位置。 典型的成绩，例如F15，FR71，GFL，GF2，GF3，PT1，PVN等，可用于制造大型，重载，高影响力的切割工具以及精确的切割工具。

3.选择CNC工具材料的原则

目前，使用广泛使用的CNC工具材料主要包括钻石工具，立方硼化硼工具，陶瓷工具，涂层工具，碳化物工具，高速钢工具等。工具材料等级很多，其性能差异很大。 下表显示了各种工具材料的主要性能指标。

必须根据正在处理的工件和处理的性质选择CNC加工的工具材料。 工具材料的选择应与处理对象合理匹配。 切割工具材料和加工对象的匹配主要是指匹配两者的机械性能，物理特性和化学性能，以获得最长的工具寿命和最大切割生产率。

1.匹配切割工具材料和处理对象的机械性能

匹配切割工具的机械性能和处理对象的问题主要是指机械性能参数的匹配，例如强度，韧性和工具的硬度和工件材料。 具有不同机械性能的工具材料适合处理不同的工件材料。

①工具材料硬度的顺序是：钻石工具>立方硼化硼工具>陶瓷工具>碳化钨>高速钢。

②工具材料的弯曲强度的顺序是：高速钢>固定碳化物>陶瓷工具>钻石和立方硼硝酸盐工具。

③工具材料的韧性顺序是：高速钢>固定碳化物>立方硼硼，钻石和陶瓷工具。

高硬度工件材料必须使用高硬度工具处理。 工具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，这通常需要高于60小时。 工具材料的硬度越高，阻力越好。 例如，当碳化物水泥中的钴含量增加时，其强度和韧性会增加，硬度降低，使其适合粗加工； 当钴含量减少时，其硬度和耐磨性会增加，使其适合完成。

具有出色高温机械性能的工具特别适合于高速切割。 陶瓷工具的出色高温性能使它们能够高速切割，并且允许的切割速度可能是碳化物碳化物的2至10倍。

2.将切割工具材料的物理特性匹配到机加工对象

具有不同物理特性的工具，例如具有高导热率和低熔点的高速钢工具，具有高熔点和低热膨胀的陶瓷工具，具有高热导率和低热膨胀等的钻石工具适合处理不同的工件材料。 当导热率较差的处理工件时，应使用具有更好导热率的工具材料，以便可以快速转移切割热量并降低切割温度。 由于其高热电导率和热扩散率，钻石可以轻松地散发切割热量而不会引起大型热变形，这对于需要高维精度的精确加工工具尤为重要。

①各种工具材料的耐热温度：钻石工具为700〜8000c，PCBN工具为13000〜15000C，陶瓷工具为1100〜12000C，基于TIC（N）基于碳化油的碳化物为900〜11000C，WC基于WC谷物水泥碳化物为800〜9000c，HSS为600〜7000c。

②各种工具材料的热导率的顺序：PCD> PCBN>基于WC的胶结碳化物>基于基于碳化物的碳化物> HSS> HSS> SI3N4的陶瓷> A1203的陶瓷。

③各种工具材料的热膨胀系数的顺序是：基于HSS>基于WC的碳化物> TIC（N）>基于A1203的陶瓷> PCBN> pCBN> SI3N4的陶瓷> PCD。

④各种工具材料的热休克阻力顺序是：基于HSS>基于WC的碳化物> SI3N4的陶瓷> PCBN> PCD> PCD> PCD> TIC（N）基于基于A1203的碳化物。

3.将切割工具材料的化学特性匹配到机加工物体

匹配切割工具材料和加工对象的化学特性的问题主要是指化学性能参数的匹配，例如化学亲和力，化学反应，扩散和工具材料和工件材料的溶解。 具有不同材料的工具适合处理不同的工件材料。

①各种工具材料（用钢）的粘结温度抗性为：PCBN>陶瓷>碳化钨> HSS。

②各种工具材料的氧化耐药性温度为：陶瓷> pcbn>碳化碳纤维>钻石> HSS。

③工具材料的扩散强度（用于钢）为：基于钻石>基于SI3N4的陶瓷> PCBN> A1203的陶瓷。 扩散强度（对于钛）为：基于A1203的陶瓷> PCBN> SIC> SI3N4>钻石。

4。可选的CNC工具材料的选择

一般而言，PCBN，陶瓷工具，涂层碳化物和基于TICN的碳化物工具适合CNC加工钢等亚铁金属。 虽然PCD工具适用于非有产金属材料，例如Al，Mg，Cu及其合金以及非金属材料的加工。 表3-3-2列出了一些适用于上述工具材料处理的工件材料。

下表列出了一些适合使用各种工具材料处理的工件材料。