陶瓷刀具和立方氮化硼刀具使用区别及其适合加工材质有哪些

车床陶瓷刀适用于,普通硬质合金刀具和金属复合刀具较难或无法切削的硬度较高的材料，比如高锰钢、淬火处理的40cr、304不锈钢等。

陶瓷刀具的发展及特点！！

早在1912-1913年.英国和德国己出现了氧化铝陶瓷刀具，但其在生产上的应用则始于1950年。由于其强度、韧度低，较长时期内仅限于做连续切削精加工用，且切削速度和进给量都较低。直到1968年才出现第2代陶瓷刀具-复合氧化铝刀具，在强度和韧度上较之氧化铝刀具有了明显提高，可以在较高的速度和较大的进给量下切削各种工件.得到了较广泛的应用。

20世纪70年代末到80年代初国际出现了第3代陶瓷刀具-氮化硅陶瓷刀具。这类陶瓷刀具有比复合氧化铝刀具更高的韧性、抗冲击性、高温强度和抗热震性。陶瓷刀片在各工业发达国家的产量增长很快。

1、耐磨性好，可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料，因而可免除退火加工所消耗的电力；并因此也可提高工件的硬度，延长机器设备的使用寿命；

2、不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；

3、陶瓷刀片切削时与金属摩擦力小，切削不易粘接在刀片上.不易产生积屑瘤.加上可以进行高速切削。所以在条件相同时，工件表而粗糙度比较低。

4、刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数，保证被加工工件的小锥度和高精度；

5、耐高温，红硬性好。可在1 200℃下连续切削.所以陶瓷刀具的切削速度可以比硬质合金高很多。可进行高速切削或实现“以车、铣代磨”，切削效率比传统刀具高3-10倍，达到节约工时、电力、机床数30-70%或更高的效果；

6、氮化硅陶瓷刀具主要原料是自然界很丰富的氮和硅，用它代替硬质合金，可节约大量W、Co、Ta和Nb等重要的金属。

但近几年来，由于控制了原料纯度和颗粒尺寸细化，添加各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等改善其性能，还可通过颗粒、晶须、相变、微裂纹和几种增韧机理的协同作用提高其断裂韧性，不仅使抗弯强度提高到0.9~1.0GPa(高的可达1.3-1.5GPa)，而且断裂韧度和抗冲击性能都有很大提高，应用范围日益扩大，除可用于一般的精加工和半精加工外，也可用于冲击负荷下的粗加工，在国际上公认为是提高生产效率最有潜质的刀具。目前，陶瓷刀具能以200~1000m/min的切削速度高速加工钢、铸铁及其合金等材料，刀具寿命比硬质合金高几倍、甚至几十倍。如德国Guhring公司推出的RT200系列整体陶瓷钻头和陶瓷立铣刀，精加工切削速度为1000m/min。同时，它的出现使传统的工艺概念发生变化，利用陶瓷刀具可直接以车、铣代替磨削（或抛）对淬硬零件加工，可用单一工序代替多道工序，大大缩短工艺流程。在生产中既能用于一般的车、镗和铣削加工，更成功地用于精密孔的加工。除可在普通机床使用外，也能有效地用于数控机床等高效设备。与金刚石和CBN（立方氮化硼）等超硬刀具相比，陶瓷的价格相对较低，因此有人认为：“随着现代陶瓷刀具材料性能的不断改进，今后它将与涂层硬质合金刀具、金刚石和CBN等超硬刀具一起成为高速加工三种主要刀具。”

http://www.kingchoice.com.cn/development/dev9.htm

   因为陶瓷实际上比金属更加的坚硬，虽然陶瓷会碎，但是大家可以发现它有一个很大的特点，就是宁折不弯。

  金属的刀在遇到坚硬的东西以后，他有可能会因为物体太坚硬而导致自己的刀刃变弯，它的刀刃就会在使用的过程中越来越不锋利，因为金属都有柔韧性和延展性，所以在使用过程中难免会让刀越来越钝。

  他的刀锋会逐渐的消失，而陶瓷刀它的刀刃刀锋是不可能消失的，即便是这把刀用废了，用坏了他也不可能消失。

  就好像如果我们用陶瓷刀使劲的砍一块骨头，那么这把刀可能就坏了，而骨头却完好无损。如果拿金属的刀去砍那块骨头，骨头一定会被劈开，但是这把刀也有可能因此而变得不锋利，或者是有缺口。

   这就是他们两者之间最大的不同。我觉得可以用人性来比喻这两种刀的不同，就好像陶瓷刀是那种宁折不弯的，我能做到的就做到，而且可以做得很好，如果做不到了，我宁愿碎的粉身碎骨，也不会勉强做！

    在证明了陶瓷刀柄金属刀更加坚韧以后，我们就可以断定出，陶瓷刀比金属刀更加不容易磨损，在更加不容易磨损的情况下，它就可以持续地保持锋利。

   而且陶瓷表面和金属的表面，它的光滑程度是不同的，金属表面是极其光滑的，而陶瓷表面是有颗粒的，所以在切一些物体的时候，金属刀可能会于肉类这些东西发生粘连，而陶瓷刀绝对不会发生这种粘连，就因为他身上的颗粒感让所有的东西基本上不会粘到刀上，既然沾不到刀上，那他也就可以手起刀落，很自然的将物体切开。

近几年我国切削刀具的产值结构发生着持续的变化，综合性能更优越的硬质合金刀具市场占比正在不断提高。硬质合金刀具是参与数字化制造的主导刀具，硬质合金刀具市场规模增长与我国机床装备数控化升级的宏观背景相关，未来随着我国制造业持续升级，硬质合金刀具的规模占比有望进一步提升。

行业市场规模保持在400亿元左右

刀具市场的消费情况和结构变化情况是我国制造业发展的晴雨表。我国切削刀具总规模经历2012年至2016年的波动后，随着“十三五”规划的落地，制造业朝着自动化和智能化方向快速前进，制造业转型升级推动切削刀具行业快速发展。

2016-2018年我国切削刀具年消费规模出现明显快速增长，2018年刀具消费总额达到421亿元，超过2011年400亿的高点，创造了历史最高纪录。2019年受中美贸易摩擦加剧、汽车等下游行业持续下行的影响，我国刀具消费额有所下滑，下降至393亿元。参考2020年全国GDP2.3%的增长水平，初步估算2020年消费规模为402亿元。

中国切削刀具行业起步较晚，但是随着汽车、航空、军工、模具、制冷、电力等精密制造业的快速发展，近年来行业实现了跨越式发展。根据中国机床工具工业协会统计数据，协会会员企业刀具总产值从2015年的76.26亿元增长到2019年的115.54亿元。

硬质合金刀具产值占比逐年提升

金属切削刀具主要包括硬质合金刀具、高速钢刀具和其他刀具(包括陶瓷刀具、超硬刀具等)。其中高速钢刀具和硬质合金刀具在我国切削刀具市场中占据重要地位。

我国刀具材料供应结构变化与我国制造业发展水平相关。近几年我国切削刀具的产值结构发生着持续的变化，综合性能更优越的硬质合金刀具产值占比不断在提高，根据中国机床工具工业协会工具分会的统计数据，我国主要刀具企业生产的硬质合金刀具的产值从2015年的39%提高到2019年的47%。

数控刀具的消费需求将持续增大

在我国刀具产品消费结构中，由于我国机械加工的机床数控化水平较低，传统焊接刀具占据较大比重。随着加工产品的结构复杂化、加工精度的不断提高以及生产效率的提升，我国机床设备正逐步从传统普通机床向数控机床过渡，数控刀具的消费需求将逐步扩大。

我国正处于产业结构的调整升级阶段，机床数控化是机床行业的升级趋势。我国新增机床数控化率近年来整体保持着稳定增长，主要与产业转型升级有关。我国新增金属切削机床数控化率从2013年的28.38%提升到2020年前三季度的40.63%，根据《中国制造2025》规划，预计我国关键工序数控化率在2020年达到50%。

但相对于日本等发达国家接近100%机床数控化率，我国金属切削机床的数控化程度的提升空间很大。作为数控金属切削机床的易耗部件，无论是存量机床的配备需要，还是每年新增机床的增量需求，都将带动数控刀具的消费需求。

硬质合金刀具是参与数字化制造的主导刀具，其产值占比上升与我国机床装备数控化升级的宏观背景相关。未来随着我国制造业持续升级，数控机床应用进一步推广，硬质合金刀具的产值占比将进一步提高。

切削刀具行业企业竞争格局分析

我国切削刀具制造行业起步较晚，具有散而小的特点，根据中国机床工具行业协会公布的统计数据，截至2019年末，我国规模以上刀具、量具量仪企业有715家。

目前国内切削刀具高端市场中国际巨头企业占据较大份额。另一方面，随着现代制造业的蓬勃发展以及国家政策的鼓励扶持，我国数控刀具行业涌现出了诸如株洲钻石、厦门金鹭、上海工具厂、天工国际、森泰英格、恒锋工具、沃尔德等为代表的优秀企业，上述企业的部分重点产品在核心参数上已经达到国际领先水平，并与国际刀具巨头在全球市场展开了直接竞争，成为高端数控刀具实现进口替代的重要力量。

虽然国内数控刀具产业起步较晚，企业规模较小，但随着我国经济水平快速提升和现代制造业的繁荣，中国已成为全球最大的刀具消费国。随着中国制造2025等国家战略的深入推进以及国际贸易摩擦日益频繁，国产品牌实现进口替代的迫切性愈发增强，

我国数控刀具行业将进入新一轮高质量发展周期，一批具有突出创新能力和管理水平的企业将会突围而出，成为行业的领军企业。

—— 以上数据及分析来源参考前瞻产业研究院发布的《中国切削刀具制造行业产销需求与投资预测分析报告》

陶瓷刀使用精密陶瓷高压研制而成，故称陶瓷刀。陶瓷刀号称“贵族刀”，作为现代高科技的产物，采用高科技纳米氧化锆为原料，因此陶瓷刀又叫“锆宝石刀”，它的高雅和名贵可见一斑。

(一)陶瓷刀的优点

1、环保健康

陶瓷刀可耐各种酸碱有机物，更不会被水果与蔬菜中的酸和油所腐蚀，无毒、无污染、不氧化、不锈蚀，是理想的环保健康型刀具。不管用来切什么，不会有食物的味道残留在刀上，更不会串味，这点是其他刀具无可比拟的优势!

2、精美时尚。

工艺精湛，造型美观，包装精美，体现了中国传统陶瓷文化与现代高新技术的完美结合，环保健康，新颖时尚，尽显高尚生活品味，具有很高的工艺欣赏价值和收藏价值，是馈赠亲友的上佳之选。

3、永不磨刀，持久锋利

不锈钢等相对软性的金属刀在使用一段时间后都会出现锋利度下降，被钝化的现象。陶瓷刀则不同，它拥有无可比拟的锋利刀锋，能削出如纸一样薄的肉片。精密陶瓷具有超强的硬度及耐磨性，根据材料硬度比较表显示，它的硬度仅次于钻石。据测试，精密陶瓷的耐磨性是普通菜刀的60倍，无须打磨，历久如新。

4、锁住食物营养

在使用陶瓷刀切食肉片时，我们会惊奇的发现，肉汁不会流出，这是因为陶瓷刀既薄又锋利，所以在切食的过程中不会压迫到肉块的肌理，完好的保留了食物的营养成份。我们用它切食果汁丰富的水果时效果更加明显，它让我们天天能享受到营养丰富的美味食物。

5、抗氧化，不串味

使用金属刀切食物时，有的食物易发生氧化，这将大大破坏食物原有的鲜美味道。有的食物甚至不能用金属刀切食，以避免发生化学反应，生成有害物质，危害到身体健康。陶瓷刀有效避免了以上情况的发生，它与身俱来的材质优势，不会与任何食物发生化学反应，保持了食物原有的纯正风味，让您全身心体验食物美味所带来的享受。

6、贴心设计，挥洒自如

陶瓷刀的刀柄根据人体工程精心设计，不仅考虑到切菜时的动作与力度，而且实现了刀柄形状的曲线性与稳定性，它使操作重心平稳，切食完美自如!

7、精密陶瓷，坚韧品质

陶瓷刀优秀的非金属性，使它具有永不生锈的特质，不用担心残留的水渍会使刀身锈迹斑斑。在使用新买来的钢刀或是被锈蚀后清净过的钢刀时，会发现用它切过的食物带上了铁的气味，这是因为钢刀散发出的金属离子被附着在了食物上，吃起来就会金属的味道，好味口顿时消失。而这种现象绝不会在陶瓷刀上出现，享受到的是食物百之百的原汁原味!

8、避免食物异味刺激眼睛

人们都喜欢吃洋葱，但怕切洋葱，因为用钢刀切洋葱时，切菜人的眼睛常常泪水不止。使用陶瓷刀切洋葱，不会让洋葱汁刺激到眼睛，让人能够尽情享受喜爱的食物!

9、纤美轻巧，尽享厨房乐趣

陶瓷刀具拥有纤美轻巧的体态。与普通金属刀具相比，陶瓷刀在使用过程中会更加轻松顺手，即使处理极高难度的切削工作仍表现的游刃有余。刀具重量仅为同类金属刀具重量的二分之一，长时间使用，也不会因为刀具过重，造成手腕酸疼，切食更加轻盈，尽情享受厨房乐趣!

10、 易于清洗，特别适合处理生鱼片、果蔬沙拉、熟食、片烤鸭、切松花蛋、切面包、切香肠、切土豆丝等食材，干净卫生，可以做到薄如纸，细如丝。用陶瓷刀切完葱蒜等刺激味食品，只需用清水冲洗，不会残留怪味，再切其他食品不会串味。

(二)陶瓷刀的缺点

一个产品有其优点必有其缺点，陶瓷刀也一样，因陶瓷刀都是由氧化锆烧结而成，由其产品原材料的性质决定了它的硬度是9，但比较脆，韧度低不能砍硬物，高处摔落易崩口、缺角或断裂，所以陶瓷刀不能砍、砸、撬、剔等虽然这几年由于产品技术不断提高，在这一方面都有所改善，这都不能根本解决这一产品本来的性质，加上陶瓷刀在加工时用大型号的金刚石砂轮磨成刀后，厚度变薄，就更脆了再又装了刀柄 ，重量增加，防摔能力也就减弱。所以我们用陶瓷刀，要用其长避其短。

(三)陶瓷刀的保养方法

1、在削切的过程中不要扭曲刀

2、请勿用陶瓷菜刀切冷冻(或未完全解冻)食品、生年糕、带骨肉以及鱼、蟹等硬物

3、不要在洗碗机中洗陶瓷刀，可在清水中或用洗涤剂清洗，自然晾干

4、使用中请对刀刃部分格外留意，刃部极其锋利

5、请远离儿童，将菜刀放到幼儿无法接触到的地方保管,以免误伤

6、请使用木制或塑料制的案板，避免在石质砧板上使用

7、请勿在高空中抛下刀会让刀破碎

8、请勿用刀砍、剁、敲、撬、摔和撞击，不要把刀当杠杆使用

9、将陶瓷刀放在刀架、刀座或者其它稳定的环境中

10、请勿自己试着磨刀

11、请勿将菜刀放置在离火源过近的地方，以免塑料制的刀柄因此变形

12、刀刃部分被污浊、染色等情况可用厨房用漂白剂浸泡。请勿用金属制的清洁球等擦拭，有可能因金属粉的作用导致刀刃变黑。

陶瓷刀作为现代高科技的产物，相对传统的金属刀具，它是有很高的优越性的，至于陶瓷刀实际效果到底怎么样?大家可以亲身试试。更多陶瓷刀的信息，继续关注土巴兔装修网。

中国的陶瓷业在世界的发展中都是佼佼者，而且中国的陶瓷品牌很多都是国际知名品牌，其质量，实用各方面都是收到认可的，那么陶瓷刀的优缺点，陶瓷是一种易碎材质，所以陶瓷刀的用处可能没有那么实际，但是陶瓷环保健康这是肯定的。下面我给大家说说陶瓷刀的日常保养注意事项。

陶瓷刀的优缺点

高品质、健康、抗氧化，不串味、使用感好。不可以用它进行砍、砸、撬、剔等活动。陶瓷刀具需经特殊打磨，且不正确的使用会使刀具变钝。

陶瓷刀的优点：

1、高品质

超高硬度、耐高温、耐腐蚀、锋利无比、不易磨损、永不生锈。不锈钢等金属刀切割食物后，会破坏食物的自然口味，使用陶瓷刀的刀具就不会出现这种现象。

2、健康

采用生物医学材料制造，不含镍、铬等重金属元素。与肌肤接触不会产生过敏现象。陶瓷材料的化学稳定性极强，耐酸碱、永不生锈变色。不会与食物发生任何化学反应，保持食物原本的新鲜、美味。刀身经过1700℃高温烧结，全致密、无孔隙、无磁性。使用时不粘污，易于清洁且抑菌。

3、抗氧化，不串味

使用金属刀切食物时，有的食物易发生氧化，这将大大破坏食物原有的鲜美味道。有的食物甚至不能用金属刀切食，以避免发生化学反应，生成有害物质，危害到身体健康。陶瓷刀有效避免了以上情况的发生，它与身俱来的材质优势，不会与任何食物发生化学反应，保持了食物原有的纯正风味。

4、使用感好

依据人体工程学原理设计的易握型手柄，使用倍感轻松、安全、舒适。色泽圆润、纯净、有玉的质感，平添高贵享受。陶瓷刀的刀刃不会受酸性物质、果汁、盐、油和其他物质的侵蚀，即使在王水中加热煮几也不会有任何变化。

陶瓷刀的缺点：

1、陶瓷刀具继承了陶瓷质地较脆的特点，因此不能使用其切割硬物，也要防止其从高处掉落，以免刀具泵口、缺角或是断裂；也不可以用它进行砍、砸、撬、剔等活动。

2、陶瓷刀具需经特殊打磨，且不正确的使用会使刀具变钝。

陶瓷刀的日常保养注意事项

1、请勿在高空中抛下刀会让刀破碎。

2、请勿用刀砍、剁、敲、撬、摔和撞击，不要把刀当杠杆使用。

3、将陶瓷刀放在刀架、刀座或者其它稳定的环境中。

4、在削切的过程中不要扭曲刀。

5、请远离儿童，将菜刀放到幼儿无法接触到的地方保管，以免误伤。

6、不要在洗碗机中洗陶瓷刀，可在清水中或用洗涤剂清洗，自然晾干。

7、请勿自己试着磨刀。

8、请使用木制或塑料制的案板，避免在石质砧板上使用。

陶瓷产品的种类有很多，有些陶瓷产品是真的很实用很好的，上面给大家介绍了陶瓷刀的优缺点和陶瓷刀的日常保养注意事项。刀具的实用，主要是用对地方，刀刃一般不是很硬，不能拿去砍一些过硬的物体，上面的保养方法大家都可以学起来，这样可以增加刀具的使用寿命和保障使用安全。

陶瓷刀的唯一用途就是切较软的东西。没错，就是唯一的用途！陶瓷这种材料基本没有延展性，弹性，难以胜任剔骨，剁骨，去皮这些工作。我曾经用陶瓷刀削橙子皮，稍微用力一撅就断了。

但是，陶瓷刀材质的硬度确实非常高，至于是不是60倍不好说，但是我可以告诉你陶瓷刀可以在任意的玻璃上轻松刻划出刀痕。（亲测有效，普通玻璃，水晶红酒杯，价值50rmb的钢化玻璃贴膜等一般厨刀不能划伤的玻璃）可能除了你的钻石戒指以外，这就是你家最硬的东西了。

至于陶瓷刀锋利的说法我是这样认为的，陶瓷刀的优点不是在于它有多锋利（虽然一般陶瓷刀都可以达到切番茄不出汁的锋利程度），而是在于它可以很长时间地保持很锋利的状态。其实，在超市里面几十块钱一把的刀刚买来的时候也是很锋利的，不过只要稍加使用就会变钝。但是，陶瓷刀由于硬度和很好的耐磨性，可以很长时间地保持锋利，如果不是不见了或者打碎了的话可以用一辈子，这对于普通家庭基本不磨刀或基本不会磨刀来说是极大的优点。

另外，所谓的抑菌，陶瓷的表面是光滑的，不会像金属一样有很多小孔，也就是藏污纳垢的地方比较少，并不能杀菌什么的。另外，不会生锈，基本不和其他物质产生化学反应。经过本人不严格的测试，相对于普通国产金属菜刀，确实没有异味。

目前来说，陶瓷刀的造型太单一，绝大部分品牌的陶瓷刀的造型雷同。而且因为绝大部分传统制刀的厂商并不生产陶瓷刀，所以陶瓷刀的刀刃于刀柄的重量分配，和专业性其实并不好，长时间持握并不舒适。也许对于刀具重量分配和需要细致操作要求高的专业后厨来说就不是很适用了。

本人目前使用的是日本某品牌的陶瓷刀，日常切肉切蔬菜完美胜任，也基本应付大多数场景了，在两把刀同等适用的情况下，我更愿意使用陶瓷刀。并且已经使用一年，还是异常锋利。但是，我还是在用金属水果刀削水果，金属中式厨刀剁鸡块。至于传说中某些极致锋利可以到凌空断发的程度的陶瓷刀，我还没有见过。

潜质巨大的新型刀具材料

随着现代科学技术和生产的发展，各种新型的难加工材料在产品中大量应用，传统的硬质合金刀具已难以满足生产需要，而陶瓷刀具则以其优异的耐热性、耐磨性、良好的化学稳定性和高性价比而受到了人们的青睐。尤其是在高速切削领域和难加工材料方面，显示出了传统刀具无法比拟的优势。

利用陶瓷刀具加工普通钢、铸铁、淬硬钢、高锰钢、镍基高温合金、粉末冶金烧结件、玻璃钢和各种工程塑料等难加工材料时，刀具寿命可比硬质合金刀具高几倍甚至十几倍。在生产中它不但能用于一般的车、镗和铣削加工，而且已成功地用于孔加工刀具上；除可在普通机床上使用外，也能有效地用于数控机床和加工中心等高效设备上，被国际上公认为是当代提高生产效率最有潜质的一种刀具。此外，与金刚石和立方氮化硼等超硬刀具相比，陶瓷刀具的价格相对较低（陶瓷刀具的主要原料氧化铝、氧化硅等是地壳中最丰富的成份，取之不尽，用之不竭），因此，有人认为：“随着现代陶瓷刀具材料性能的不断改进，今后它将与涂层硬质合金刀具、金刚石和立方氮化硼等超硬刀具一起成为高速切削、干切削和硬切削的三种主要刀具。”图1所示为用陶瓷刀具以硬车削出的而不是磨削出的渗碳淬硬传动齿轮（57 HRC-59 HRC）的同步圆锥部分、内孔和背面的应用实例。

陶瓷刀具材料的性能优劣

与硬质合金刀具相比，陶瓷刀具硬度高达92-95 HRA，耐磨性好，在相同条件下加工钢料时，它的磨损仅为P10(YT15) 硬质合金刀具的1/15，刀具寿命长。同时，陶瓷刀具与钢铁等金属材料的亲和力小，摩擦系数低，抗黏结和抗扩散能力强，切削时不易黏刀及产生积屑瘤，加工表面质量好。陶瓷刀具的耐热性也很好，在1,200℃时仍能保持80HRA左右的高硬度，所以适合在高温下进行高速切削和干切削，而价格又远低于切削性能与之相近的金刚石和立方氮化硼刀具。表1中列出了陶瓷与常用硬质合金两种材料性能的对比。

从表1中可以看出，陶瓷刀具的主要缺点是抗弯强度、断裂韧度和弹性模量低，脆性大。长期以来主要作为精加工刀具，占各类刀具材料中的比重很小。但近十几年来，由于材料科学和制造技术的进步，通过控制原料纯度和晶粒尺寸，采用了热压和热等静压烧结工艺等方法（用热压烧结制成的陶瓷，其强度和硬度都比过去冷压法好；而用热等静压法制成的陶瓷，其组织致密，强度更高﹐抗崩刃性能好），添加各种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等可改善陶瓷的性能，并通过颗粒、晶修、相变、微裂纹和几种增韧机制的协同作用提高其断裂韧度和强度，不仅使陶瓷的抗弯强度提高到0.9-1.0 GPa（最高可达1.3-1.5 GPa，已与硬质合金相当），而且使其抗冲击性能也有很大提高，应用范围日益扩大，除可用于一般精加工与半精加工外，还可用于冲击负荷下的粗加工。

陶瓷刀具材料的品种分类

现代陶瓷刀具材料大多数为复合陶瓷，其种类及可能的组合如图2所示。目前国内外广泛使用的陶瓷刀具材料以及正在开发的陶瓷刀具材料，基本上都是根据图2所示方法组合，采取不同的增韧补强机制来进行显微结构设计的，其中以氧化铝（Al2O3）基和氮化硅（Si3N4 ）基陶瓷刀具材料的应用最广泛。

氧化铝（Al2O3）基陶瓷刀具材料

纯氧化铝陶瓷

纯氧化铝陶瓷中的Al2O3成份占99.9%以上，多呈白色，俗称白陶瓷。这是早期使用的陶瓷，由于其强度低，抗热振性及断裂韧性较差，切削时易崩刃，只适用于300HBW以下的铸铁和钢的连续表面粗加工和半精加工，使用范围非常有限，故目前已被其它各种Al2O3基复合陶瓷所取代。

氧化铝-碳化物系复合陶瓷

它是在Al2O3基体中加入TiC或SiC等成份经热压烧结而成的陶瓷，是目前国内外使用最多的陶瓷刀具材料之一。氧化铝-碳化物系复合陶瓷适于加工各种钢材（碳素结构钢、合金结构钢、高强度钢、高锰钢、轴承钢、不锈钢、淬硬钢等）和各种铸铁（包括冷硬铸铁、高铬铸铁等），也可加工铜合金、石墨、工程塑料和复合材料；加工钢优于Si3N4 基陶瓷刀具；但它不宜用来加工铝合金、钛合金和钽合金，否则容易产生化学磨损。

纳米金属陶瓷刀具

它是在传统的Al2O3 / TiC金属陶瓷中通过加入纳米材料TiN（氮化钛）和AlN（氮化铝），经改性而成的一种新型Al2O3基陶瓷刀具，可细化晶粒和优化材料力学性能。使用表明，这是高技术含量及高附加值的新型刀具，可部分取代K20（YG8）、P10（YT15）等面广量大的硬质合金刀具，刀具寿命可提高2倍以上，生产成本则与K20（YG8）刀具相当或稍低。目前，纳米陶瓷及纳米复合陶瓷刀具已成为高技术陶瓷材料研究开发的一个前沿领域。

Al2O3 / SiCw晶须增韧陶瓷

在Al2O3陶瓷基体中添加20%-30% SiCw晶须（是直径小于0.6μm，长度为10?80μm的单晶，具有一定的纤维结构，抗拉强度为7 GPa，抗拉弹性模量超过700 GPa）而成的Al2O3 / SiCw晶须增韧陶瓷，可有效地用于断续切削及粗车、铣削和扩孔等工序，适于加工镍基合金、高硬度铸铁和淬硬钢等材料。SiCw晶须作用类似钢筋混凝土中的钢筋，能成为阻挡或改变裂纹发展的障碍，使其韧性大幅度提高。

Al2O3 /（W,Ti）C梯度功能陶瓷

它是通过控制陶瓷材料的组成分布以形成合理的梯度，从而使刀具内部产生有利的残余应力分布来抵消切削中的外载应力。具有表层热导率高、有利于切削热的传出、热膨胀系数小、结构完整性好、不易破损等特点。用其加工钢铁材料时的刀具寿命可比同类Al2O3/（W, Ti）C复合陶瓷SG-4高1-1.5倍，并且刀具有很好的自砺性，崩刃后仍能进行正常切削。

Al2O3 / TiB2 和Al2O3 / ZrO2 等复合陶瓷

在Al2O3中添加TiB2、Ti(C，N) 、ZrO2等成份的陶瓷可进一步提高材料的物理机械性能和切削加工性能，其中以Al2O3 / TiB2和Al2O3 / ZrO2使用较多。如用Al2O3/ TiB2陶瓷刀具加工40CrNiMoA钢时，刀具寿命为Al2O3/ TiC刀具的3倍，加工4Cr5MoVSi钢时，刀具抗边界磨损能力为Al2O3 / TiC刀具的2倍。而Al2O3 / ZrO2陶瓷刀具材料的断裂韧度、强度和耐磨性高，抗崩刃性能好。如用CC620刀片粗车和半精车铸铁和球墨铸铁等材料，切削速度可达900 m/min；用于加工合金钢时，粗车切削速度可达200 m/min，精车切削速度可达800 m/min。

氮化硅（Si3 N4）基陶瓷刀具材料

Si3N4陶瓷是一种非氧化物工程陶瓷，其硬度可达1,800-2,000 HV，热硬性好，能承受1,300-1,400℃的高温，与碳和金属元素化学反应较小，摩擦系数也较低。这类刀具适于切削铸铁、高温合金和镍基合金等材料，尤其适用于大进给量或断续切削。由于纯Si3N4 陶瓷刀具在切削长切屑（如软钢）时极易产生月牙洼磨损，所以新一代Si3N4 陶瓷均为Si3N4 复合陶瓷刀具。最新的Si3N4 复合陶瓷不仅可用于粗加工，而且可用于断续切削和有冷却液的切削。目前Si3N4基陶瓷刀具的崩刃率为2%-3%，与硬质合金相当，可以大量应用于生产线。该类陶瓷刀具的缺点是加工性比普通Al2O3陶瓷差。

Si3 N4 / TiC复合陶瓷

其韧性和抗弯强度高于Al2O3基陶瓷，而硬度却不降低；热导率亦高于Al2O3基陶瓷，故在生产中应用比较广泛。

Si3 N4 / SiCw晶须增韧陶瓷

它是在Si3N4基体中加入一定量的碳化物晶须而成，从而可提高陶瓷刀具的断裂韧度。中国生产的牌号有SW21（Si3N4/ SiCw）与FD03（Si3N4/TiCw）等。一些国外切削专家认为，用Si3N4基陶瓷切削钢材的效果不如Al2O3 基复合陶瓷，故不推荐用其加工钢材。但用FD03刀片切削淬硬钢（60-68HRC）、高锰钢、高铬钢和轴承钢时也有较好的效果。

赛阿龙（Sialon）陶瓷

它是以Si3N4为硬质相，Al2O3 为耐磨相，并添加少量助烧结剂Y2O3，经热压烧结而成，常称赛阿龙（Sialon）。Sialon实际上是Si3N4中Si、N原子被Al和O原子置换所形成的一大类固溶体的总称，主要有β-Sialon、α-Sialon、O-Sialon 3种，尤以前两种最为常见。这种陶瓷的抗弯强度和断裂韧度较高，抗氧化能力和高温抗蠕变能力好，热导率高，热膨胀系数小，抗热振性好，适于粗车及铣削铸铁和镍基高温合金等难加工材料。除能采用较大的进给量及切削速度高速加工铸铁和高温合金外，并可在面铣刀上采用双正前角（侧前角和背前角均为正值）。

涂层Si3N4陶瓷刀具

Si3N4基陶瓷的韧性优于Al2O3基陶瓷，但其耐磨性稍差。切削铸铁时，Si3N4陶瓷刀具的后刀面磨损大于Al2O3陶瓷刀具；切削钢料时，Si3N4陶瓷刀具的月牙洼磨损较大。为此，国外在Si3N4基陶瓷表面上施以TiN、TiC、Ti（C﹐N）和Al2O3等涂层，可单涂层，也可用多涂层。经涂层后的Si3N4陶瓷刀具磨损量为未涂层的1/3，使加工普通铸铁的切削速度达到200?1,000 m/min，并且刀具寿命更长。比如Sandvik公司的GC1690涂层氮化硅陶瓷刀具，在加工高强度灰铸铁时的进给量达0.4 mm/r，切削速度为500 m/min。山高（Seco）刀具公司的涂层氮化硅陶瓷刀具，切钢时抗月牙洼磨损的能力强，其切削速度可达Al2O3基陶瓷刀具的切削速度，但进给量却大于后者而接近涂层硬质合金刀具，使材料切除率大大提高。

如何选用陶瓷刀具材料

目前，Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷均已成功地用于制作车刀、镗刀和铣刀等的切削部分材料。陶瓷刀具的结构目前大多采用机夹可转位刀片的结构形式。刀片的形状有三角形、正方形、长方形、棱形和圆形等。

陶瓷刀片材料的品种多达几十种，不同种类的陶瓷刀片有着不同的应用范围，故须正确选择刀具陶瓷的种类与牌号，使其与被加工材料相“匹配”。除需要满足技术要求外，还应满足经济和环保性能的要求。

氧化铝（Al2O3）基陶瓷具有良好的耐磨性、耐热性，且其高温化学稳定性好，不易与铁元素之间发生相互扩散或化学反应，其耐磨性和耐热性均高于氮化硅（Si3N4）基陶瓷刀具，所以Al2O3基陶瓷刀具的应用范围最广，适于对钢材、铸铁及其合金的高速切削加工；加工钢优于Si3N4 基陶瓷刀具；但它不宜用来加工铝合金、钛合金和钽合金，否则容易产生化学磨损。

氮化硅（Si3N4）基陶瓷刀具的断裂韧性和抗热振性高Al2O3基陶瓷刀具，最适于断续加工铸铁和高温合金等材料，一般不宜用来加工产生长切屑的钢材（如正火和热轧状态），用Si3N4基陶瓷刀具切削45号钢时的刀具磨损比切削灰铸铁时高得多。

赛阿龙（Sialon）陶瓷最适于加工各种铸铁（如灰铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、高合金耐磨铸铁等）和耐热合金，通常不推荐用其加工钢材。

Inconel 718（GH169）镍基合金是典型的难加工材料，具有较高的高温强度、动态剪切强度，热扩散系数较小，切削时易产生加工硬化，导致刀具切削温度高、磨损速度加快。Al2O3 / SiCw晶须增韧陶瓷适合于加工硬度低的镍基合金，当切削速度为100?300 m/min时可获得较长的刀具寿命；ISCAR公司生产的一款IW7晶须增韧陶瓷（Al2O3 / SiCw）新牌号，来自加工Inconel 718、镍基耐热合金等高温合金材质涡轮盘的报告显示，相比于其它陶瓷刀片，切削性能和刀具寿命均有明显提高。Si3N4基陶瓷也可用于Inconel 718合金的加工。而Sialon陶瓷的韧性高，适合于切削经过固溶处理的Inconel 718（45HRC）合金。

此外，航空航天用的Kevlar和石墨类复合材料，用陶瓷刀具可实现切削速度300 m/min左右的高速切削加工。

必须指出，陶瓷刀片不像硬质合金那样在国际上有统一的分类，各生产厂都有各自的品种与牌号，不同厂生产的同类刀片性能上也有一定的差异，使用时须参照厂家产品样本来选择。为此，刀片牌号选定后必须在机床上先进行试切削，合格后方可以正式应用。

陶瓷刀具的应用建议

陶瓷刀具改变了传统的机械加工工艺，解决了生产中以前很多难以解决的加工问题。目前广泛应用于机械、治金、矿山、高速列车、风电、汽车、拖拉机、轴承、水泵、交通、能源、精密仪器、航空航天等行业并取得了显着的经济效益。

中国在陶瓷刀具的研究与开发方面具有优势，早在20世纪50年代就已在生产中使用。例如，中国开发的陶瓷与硬质合金复合刀片（FH系列），工件表面既有陶瓷材料高的硬度与耐磨性，而基体又有硬质合金较好的抗弯强度，其等效抗弯强度比同类陶瓷刀片平均提高20%，断裂韧度平均提高8.5%，而其抗破损能力提高更大，故能承受冲击负荷，并解决了陶瓷刀片镶焊困难等问题。此外，近几年国内外开发的刀具陶瓷新品种，比如适于加工各种铝合金（包括硅含量高的铝合金）的ZrO2基陶瓷、TiB2基陶瓷（硬度是氮化硅的2倍，其性能介于硬质合金和超硬材料CBN之间，用其加工淬硬钢和高温合金等材料时的刀具寿命可比硬质合金刀具长5-6倍），尽管它们的生产至今还未形成规模，但因性能优异﹐有广泛的用途，今后必将迅速发展。

使用陶瓷刀具的机床必须具有高刚度、大功率、高转速和高精度特点，这样才能充分发挥陶瓷刀具材料的性能，取得好的经济效益。此外，装夹工件的夹具和夹紧装置，必须可靠性强，以免加工时产生振动，使刀具破损。必须指出的是，目前生产中不少机床设备还不能满足陶瓷刀具的加工要求，所以它们的潜力未能得到充分发挥，今后随着数控机床和加工中心等高效设备应用的增多，必将进一步推动陶瓷刀具的使用。

由于陶瓷刀具材料的脆性较大，强度较低，故刀具前角通常取0°-10°，后角5°-12°。为了提高切削刃强度，刃口上须磨出负倒棱，倒棱宽度可取b =0.1-0.8 mm，倒棱前角 -10°- -20°；刀尖需适当修圆，修圆半径r =0.2-1.0mm。但刀尖修圆半径和负倒棱越大，会使切削力增大，发生颤振的机会也增多。因此当机床—夹具—刀具—工件的系统刚性不足时，尤其是在加工细长工件时，不宜采用过大的刀尖半径和负倒棱。

由于陶瓷刀具有良好的耐热性和耐磨性，故切削用量对刀具磨损影响比硬质合金刀具小。因此，切削时应根据被加工工件材料性质，在机床功率、工艺系统刚性和刀片强度允许前提下，尽量选用较大的背吃刀量（吃深）和切削速度进行切削，以充分发挥陶瓷刀具材料高温性能好的特点。而部分企业在使用陶瓷刀具时，认为采用较低切削速度可延长刀具的使用寿命。切削速度﹐车削普通钢和铸铁，一般Vc=200-600 m/min；加工硬度小65HRC的高硬度钢Vc=60-200 m/min；铣削钢和铸铁Vc=200-500 m/min；铣削耐热合金Vc=100-250 m/min，进给量0.05-0.08 mm/z 。

陶瓷刀具的刃磨应在工具磨床上用夹具刃磨，以保证刃磨质量。刃磨陶瓷刀具目前大多采用树脂结合剂的金刚石砂轮，其磨削质量对刀具切削性能有很大影响。对于可转位陶瓷刀片，原则上是不重磨的，因为重磨后其刀片的装夹尺寸及定位尺寸都会发生变化，在CNC机床加工中就要重新调整进刀尺寸，以保证工件尺寸的一致性。但一些工厂为了降低消耗，物尽其用，也可在工具磨床或刀具刃磨机上用金刚石砂轮进行刃磨，粗磨选用F80-F120粒度号，精磨、细磨用F180?F400粒度号，浓度为50%-100%，硬度为K-P级。刃磨时的切削用量可取：磨削速度20-30m/s，磨削深度f =0.005-0.02 mm/双行程（粗磨时取大值，精磨、细磨时取小值），工作台速度为V =10-15 m/min。