現時巿場上有各式各樣的陶瓷刀具，與硬質合金刀具相比，盡管兩者各有千秋，但前者的高溫切削性能明顯要高于后者。而企業在使用陶瓷刀具時容易陷入“誤區”，不恰當的切削參數的采用將導致切削性能的下降。為此，有必要增強對其性能與特點的認識，才能真正通過此工具實現加工的高效率和低成本。

陶瓷(ceramic)刀具簡介
與硬質合金刀具相比，陶瓷刀具硬度高，耐磨性好，刀具壽命長。同時，陶瓷刀具與鋼鐵等金屬的親和力小，摩擦系數低，并且在1200℃時仍能保持HRA80左右的高硬度，抗熱沖擊性能好，適合在高溫下進行高速切削。此外，其獨具的原材料價格低廉優勢，也是陶瓷刀具備受關注一個重要原因。 表1 陶瓷與常用硬合金的性能比較 刀具材料 密度
g/cm3 常溫硬度
HRA 抗彎強度
GPa 抗壓強度
GPa 斷裂強度
MPa·m1/2 彈性模量
GPa 耐熱性
℃
陶瓷 3.2～6.6 91～95 0.4～1.3 3～5 3～9 280～420 1300～1400
硬質合金 10～15 88～92 0.9～2.5 3～6 9～17 400～690 800～1000

從表1可以看出，陶瓷刀具密度低，硬度高。在韌性方面，抗彎強度、斷裂韌性、彈性模量等則不如硬質合金。這正是陶瓷刀具在某些場合不能取代硬質合金的重要原因。陶瓷刀具耐熱性能好，在1300℃高溫時還能保持很高硬度，其高溫切削性能高于硬質合金，在超硬材料加工中優勢明顯。
陶瓷刀具的分類
目前陶瓷刀具主要有氧化鋁(Al2O3)基，氮化硅(Si3N4)基和賽阿龍(Sialon)等三大類。
氧化鋁基陶瓷
氧化鋁基陶瓷硬度高、耐磨性好，但韌性較氮化硅等差很多，多用于車削。主要有以下三種：
氧化鋁基添加氧化物。這類陶瓷強度低，抗熱振性及斷裂韌性較差，切削時易崩刃，目前已被其它Al2O3復合陶瓷取代。
氧化鋁復合陶瓷。使用最廣的是添加TiC的復合物，比如Sandvik可樂滿公司的CC650牌號，適于切削淬硬鋼和冷硬鑄鐵，廣泛用于鋼廠軋輥和傳動軸等工件的車削。
Al2O3-SiC晶須增韌陶瓷。在Al2O3陶瓷基體中添加SiCw晶須而成。SiCw晶須作用類似鋼筋混凝土中的鋼筋，能成為阻擋或改變裂紋發展的障礙，使其韌性大幅提高，可有效地用于斷續切削及粗車、銑削和擴孔等工序，適于加工鎳基合金、高硬度鑄鐵和淬硬鋼等材料。
氮化硅基陶瓷
Si3N4陶瓷是一種非氧化物陶瓷，硬度可達1800～2000HV，熱硬性好，能承受1300～1400℃的高溫，與碳和金屬元素化學反應小，摩擦系數較低。這類刀具適于切削鑄鐵、高溫合金和鎳基合金等材料，尤其適用于大進給量或斷續切削。
最新的Si3N4陶瓷不僅可用于粗加工，而且可用于斷續切削和有冷卻液的切削，例如Sandvik可樂滿公司的690，6090，1690等牌號。目前Si3N4基陶瓷刀具的崩刃率為2%~3%，與硬質合金相當，可以大量應用于生產線。該類陶瓷刀具的缺點是磨加工性不如普通陶瓷。Si3N4-TiC-Co復合陶瓷、Si3N4晶須增韌陶瓷、Si3N4-Al2O3-Y2O3復合陶瓷等是目前研究最為廣泛的幾種氮化硅基陶瓷。
氮化硅陶瓷是用于銑削的最佳刀具材料之一，其高韌性、高耐磨性等特點使其成為灰鑄鐵銑削的一個全新解決方案。以下試舉例說明：某公司變速箱體銑削加工。工件材料HT250，半精加工，余量3mm左右。機床為4軸加工中心。干式切削。  對比方案 (硬質合金刀片) 推薦方案(陶瓷刀片)
刀具 刀體 山特維克可樂滿R365-080Q27-S15M，6刃65度刀盤。 山特維克可樂滿R245-080Q27-12M，直徑80mm，6切削刃的45度銑刀盤。
刀片 R365-1505ZNE-KM K20D R245-12T3E 6090
切削參數 切寬 50mm
切深 3mm
線速度 350m/min 1000m/min
進給 2.1mm/r 1.2mm/r
單件加工時間 1.5分鐘 1分鐘
壽命 40件/刃 50件/刃
金屬去除率 428cm3/min 667cm3/min

說明 此刀具為業內使用硬質合金刀片的刀體中效率最高刀具之一。 比前面的解決方案效率提高56%

圖 CC6060
賽阿龍陶瓷
SiAlON實際上是Si3N4中Si、N原子被Al和O原子置換所形成的一大類固熔體的總稱，主要有b-sialon、a-sialon、O-sialon三種，尤以前兩種最為常見。山特維克可樂滿CC6060和CC6065均屬于這兩類賽阿龍陶瓷。相比晶須增韌陶瓷，賽阿龍陶瓷更適合高硬度優質耐熱合金切削，它的硬度高，在切削優質耐熱合金時，抗溝槽磨損能力突出。在耐熱合金加工過程中，晶須增韌陶瓷適于粗加工，而賽阿龍陶瓷則擅長半精加工和精加工。
以加工Inconel718為例，CC6065/CC6060分別用于半精到精加工，線速度250m/min，進給量0.2mm/r，切深2mm。相比較傳統硬質合金刀片的50m/min左右的推薦線速度，效率提高到原來的5倍。
規避使用誤區，實現高效率和低成本
在產品生產成本中，