硬質(zhì)合金是由硬度和熔點(diǎn)很高的硬質(zhì)相碳化物和粘結(jié)相金屬通過(guò)粉末冶金工藝制成的。硬質(zhì)合金刀具中常用的碳化物有WC、TiC、TaC、NbC等，常用的粘結(jié)劑是Co、Mo、Ni等。隨著硬質(zhì)合金燒結(jié)工藝的改進(jìn)，傳統(tǒng)WC硬質(zhì)合金性能的提高，以及鈦基硬質(zhì)合金、細(xì)顆料和超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金以及新型涂層技術(shù)硬質(zhì)合金表面應(yīng)用的發(fā)展，硬質(zhì)合金刀具的應(yīng)用近年來(lái)獲得了進(jìn)一步的大發(fā)展，它順應(yīng)了高速切削的發(fā)展和切削效率不斷提高的趨勢(shì)。隨著汽車制造切削加工不斷提高切削效率和向高速高效加工方向發(fā)展，過(guò)去曾大量使用的普通的高速鋼刀具已不再能適應(yīng)這樣的高速高效加工條件，除了一部分過(guò)去建造和投入使用的專機(jī)自動(dòng)線，因其切削速度較低，目前還在繼續(xù)使用高速鋼刀具以外，大部分的、特別是新建的生產(chǎn)線都已大量使用硬質(zhì)合金刀具，現(xiàn)在在汽車制造切削加工中硬質(zhì)合金刀具的應(yīng)用已占了主導(dǎo)地位。

     過(guò)去為提高硬質(zhì)合金的韌性，通常是增加鈷的含量，但帶來(lái)了硬度的降低，而現(xiàn)在此硬度降低可通過(guò)細(xì)化硬質(zhì)合金顆粒得到補(bǔ)償。細(xì)顆料(1～0.5μm)硬質(zhì)合金具有硬度高、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，其抗彎強(qiáng)度可提高到4.3GPa，已達(dá)到普通高速鋼的抗彎強(qiáng)度，即使在斷續(xù)切削的加工條件下切削刃也不易崩刃或破損，另外細(xì)顆料硬質(zhì)合金刀具的刃口可磨得很鋒利，可用于高速精密切削粘而韌的工件材料。

     以TiC或Ti(C，N)為主要成分(占60%～80%以上)，Ni—Mo或Ni—Co—Mo作結(jié)合劑的硬質(zhì)合金，即金屬陶瓷，在汽車零部件的切削加工中也得到了很多應(yīng)用。這類合金不含或少含WC，與WC基硬質(zhì)合金相比，它的密度小，硬度較高，對(duì)鋼的摩擦系數(shù)較小，切削時(shí)抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散磨損的能力較強(qiáng)，具有很高的耐磨性。金屬陶瓷除可用于車刀、銑外，還可用于鉆頭、鉸刀及齒輪滾刀等復(fù)雜刀具。

     盡管硬質(zhì)合金刀具具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是它還是受到了系統(tǒng)的很多限制，有其應(yīng)用和效益發(fā)揮的最佳條件。其刀具價(jià)格相對(duì)于高速鋼刀具還是較貴的；在刀具制造上，用其制造一些復(fù)雜刀具難度也較大，成本也更高；硬質(zhì)合金刀具的韌性還有待進(jìn)一步提高。

     硬質(zhì)合金刀具的合適應(yīng)用和高的效益的取得需從切削速度、刀具費(fèi)用、刀具類型等多方面進(jìn)行分析和考慮。

     對(duì)于非常高的切削速度，如以1000m/min以上的切削速度切削鑄鐵材質(zhì)工件，目前水平的硬質(zhì)合金刀具一般都還不太適合，在這樣高的切削速度條件下工作，硬質(zhì)合金刀具會(huì)很快磨損，刀具壽命會(huì)異常短，對(duì)于汽車零部件切削加工的大量生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，是無(wú)法維持正常生產(chǎn)的，此時(shí)就只能選擇CBN刀具。如以這樣高的切削速度切削加工鋁合金零件，硬質(zhì)合金刀具由于極易產(chǎn)生積屑瘤，也無(wú)法勝任，較好的方案是采用PCD刀具。


     對(duì)于齒輪滾刀和拉刀等復(fù)雜刀具，由于用硬質(zhì)合金材料制造較困難，所以目前在很多情況下還是不得不采用高速鋼刀具，但近年來(lái)發(fā)展很快的粉末冶金高速鋼其性能有了很大的改善。粉末冶金高速鋼無(wú)碳化物偏析，顆料細(xì)小均勻，為2～3μm，經(jīng)熱處理后的硬度可達(dá)67～70HRC，硬度較高，抗彎強(qiáng)度好，可達(dá)2.73～3.34GPa，高的甚至可達(dá)4.4～5.4GPa，紅硬性相對(duì)高，在600℃時(shí)的高溫硬度比熔煉高速鋼高，同時(shí)還可在其表面覆以各種涂層，刀具壽命比普通高速鋼大為提高。由于汽車制造切削加工已大量采用高速切削，普通的高速鋼刀具又不能適應(yīng)這樣的高速切削加工條件，從切削加工系統(tǒng)的整體考慮，在一些工況條件下，采用粉末冶金高速鋼是一種不錯(cuò)的選擇。

     對(duì)于降低刀具直接費(fèi)用要求比較高的場(chǎng)合，在滿足切削加工要求的條件下，為降低刀具成本，可試驗(yàn)用粉末冶金高速鋼代替硬質(zhì)合金刀具，有時(shí)能夠獲得成功。汽車零部件的切削加工中不少鉆頭、絲錐等刀具已使用了粉末冶金高速鋼。

     重要的是需要根據(jù)切削加工系統(tǒng)的總體情況進(jìn)行統(tǒng)籌考慮和安排。圖4—6是硬質(zhì)合金刀具在應(yīng)用中所處位置的示意圖，表4—4是硬質(zhì)合金刀具與其他幾類常用刀具材料的比較。