与硬质合金相比，陶瓷刀具材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。因此，加工钢材时，陶瓷刀具的耐用度为硬质合金刀具的10~20倍，其红硬性比硬质合金高2~6倍，且在化学稳定性和抗氧化性能力等方面均优于硬质合金。陶瓷刀具材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。

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陶瓷刀具材料的种类及应用

陶瓷刀具材料可分为氧化铝基陶瓷刀具材料、氮化硅基陶瓷刀具材料和氮化硅-氧化铝复合陶瓷刀具材料。

• 氧化铝基陶瓷这类陶瓷是将一定量的碳化物（一般多用TiC）添加到Al2O3，并采用热压工艺制成，称混合陶瓷或组合陶瓷。TiC的质量分数达30%左右时可有效提高陶瓷的密度、强度与韧性，改善耐磨性及抗热振性，使刀片不易产生热裂纹，不易破损。
  混合陶瓷适合在中等切削速度下切削难加工材料，如冷硬铸铁、淬硬钢等。在切削60~62HRC的淬火钢时，可选用的切削用量为：ap=0.5mm，f=0.08mm/r，Vc=150~170m/min。
  氧化铝-碳化物系陶瓷中添加Ni、Co、W等作为粘结金属，可提高氧化铝与碳化物的结合强度。可用于加工高强度的调质钢、镍基或钴基合金及非金属材料，由于抗热振性能提高，也可用于断续切削条件下的铣削或刨削。
• 氮化硅基陶瓷
  氮化硅基陶瓷是将硅粉经氮化、球磨后添加助烧剂置于模腔内热压烧结而成。其主要性能特点如下：
  
  

• 硬度高，达到1800~1900HV，耐磨性好。
• 耐热性、抗氧化性好，达1200~1300°C。
• 氮化硅与碳和金属元素化学反应小，摩擦因数也较低。实践证明用于切削钢、铜、铝均不粘屑，不易产生积屑瘤，从而提高了加工表面质量。
  
  

氮化硅基陶瓷的最大特点是能进行高速切削，车削灰铸铁、球磨铸铁、可锻铸铁等材料效果更为明显。切削速度可提高到500~600m/min。只要机床条件许可，还可进一步提高速度。由于抗热冲击性能优于其他陶瓷刀具，在切削与刃磨时都不易发生崩刃现象。氮化硅陶瓷适宜精车、半精车或半精铣，可用于精车铝合金，达到以车代磨。还可用于切削51~54HRC镍基合金、高锰钢等难加工材料。

• 氮化硅-氧化铝复合陶瓷刀具材料
  氮化硅-氧化铝复合陶瓷刀具材料又称赛阿龙（Sialon）陶瓷刀具材料，其化学成分为77%Si3N4和13%Al2O3，硬度可达1800HV，抗弯强度可达1.2GPa。氮化硅-氧化铝复合陶瓷刀具最适合切削高温合金和铸铁。
  
  

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陶瓷刀具材料的性能和特点

• 硬度和耐磨性很高。
  陶瓷的硬度达91~95HRA，高于硬质合金。在使用良好时，有很高的耐用度。
• 耐热性很高。
  在1200°C以上还能进行切削。在760°C的硬度为87HRA，在1200°C时还能维持在80HRA。切削速度可比硬质合金提高2~5倍。
• 化学稳定性很高。
  陶瓷与金属的亲和力小，抗粘结和抗扩散的能力较好。
• 摩擦因数较低，切屑与刀具不易产生粘结，加工表面粗糙度较小，不易产生积屑瘤。
• 强度与韧性低。
  强度只有硬质合金的1/2。因此陶瓷刀具切削时需要选择合适的几何参数与切削用量，避免承受冲击载荷，以防崩刃与破损。
  
• 热导率低。
  仅硬质合金的1/5~1/2，热涨系数比硬质合金高10%~30%，这就使陶瓷刀抗热冲击性能较差。陶瓷刀切削时不易有较大的温度波动，一般不加切削液。
  
  

陶瓷刀具一般适用于在高速下精细加工硬材料，如Vc=200m/min条件下车削淬火钢。但近几年来发展的新型陶瓷刀也能半精、粗加工多种难加工材料，有的还用于铣、刨等断续切削。