1 概述
在高速鋼刀具的基體上，用物理氣相沉積方法(PVD)，涂覆耐磨材料薄層，可以大幅度地提高高速鋼刀具的使用性能。—般，涂層材料用TiN、TiC等，但多采用TiN。涂層后，刀具表面呈金黃色。涂層厚度為5～10µm。
涂層高速鋼刀具約在1980年出現(xiàn)在國際市場。發(fā)展極為迅速，20年來，它已在高速鋼刀具中占有一定比重。在美國、日本、德國，近一半的齒輪加工刀具及立銑刀、鉆頭等采用涂層，提高了切削效率，獲得了顯著的經(jīng)濟效益。我國對涂層高速鋼刀具的研究從80年代開始。近十年中，刀具制造行業(yè)已從美國、日本引進了近10套PVD涂層設備，已出售各種涂層高速鋼刀具產(chǎn)品。在各地區(qū)和各部門，擁有數(shù)量眾多的國內(nèi)制造的涂層設備，所用的物理氣相沉積方法不同，有電弧發(fā)生等離子體氣相沉積法、等離子槍發(fā)射電子束離子鍍法、中空陰極槍發(fā)射電子束離子鍍法、e形槍發(fā)射電子束離子鍍法等，各有特色和優(yōu)缺點，涂層產(chǎn)品質(zhì)量亦有差異，電弧發(fā)生等離子體氣相沉積法用得最多。
2 涂層高速鋼刀具的優(yōu)點
TiN的硬度為HV1800～2000，密度為5.44g/cm2，熱導率為29.31W/(m·℃)，線膨脹系數(shù)為(9.31～9.39)×10-6/℃。而高速鋼基體的硬度僅為HV800～850。故涂層后的高速鋼刀具，表面有硬層，耐磨性好，與被加工材料之間的摩擦系數(shù)小，基體材料的韌性不降低。實用情況表明，與未涂層的高速鋼刀具相比，涂層后高速鋼刀具的切削力可降低5～10％，由于涂層材料有熱屏障作用，刀具基體切削部分的切削溫度也有所降低；工件已加工表面粗糙度減小；刀具使用壽命顯著提高。
3 切削實驗數(shù)據(jù)
作者用W18Cr4V或W6Mo5Cr4V2高速鋼車刀與涂層后的刀具進行切削實驗對比，主要對比它們的刀具磨損與使用壽命。
實驗一：工件材料：60Si2Mn(調(diào)質(zhì)，HRC40)。
車刀幾何角度：go=16°，ao=8°，kr=45°，le=-4°，be=0.5mm。
切削用量：ap=0.5mm，f=0.2lmm/r，ν=25m/min干切削。
磨損曲線如圖1所示。

圖1 涂層與未涂層高速鋼車刀的磨損曲線
圖2 涂層與未涂層高速鋼車刀的磨損曲線
圖3 涂層與未涂層高速鋼車刀的T-v曲線

實驗二：工件材料：60Si2Mn(調(diào)質(zhì)，HRC40)
車刀幾何角度：go=10°，ao=8°，kr=45°，le=0°，be=0.5mm。
切削用量：ap=O.5mm，f=0.21mm/r，ν=25m/min，干切削。
磨損曲線如圖2聽示。
實驗三：工件材料：38CrNi3MoVA(調(diào)質(zhì)，HRC36～40)。
車刀幾何角度：go=8°，ao=8°，kr=75°，le=-4°，be=0.8mm。
切削用量：ap=1mm，f=0.2mm/r，VB=0.5mm，干切削。
T-v曲線如圖3所示。
圖3中，T-ν公式的Taylor方程如下：
v=58/T0.37 (W18Cr4V)
v=57/T0.21 (W18Cr4V+TiN)
式中：v—切削速度，m/min；
T—刀具使用壽命，min。
由圖1至圖3可見，涂層高速鋼刀具的使用壽命是未涂層刀具的2～3倍，甚至更多。

4 使用經(jīng)驗
涂層高速鋼刀具可用于車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀、絲錐、拉刀、齒輪滾刀和插齒刀，刀具使用壽命有不同程度的提高。涂層高速鋼車刀用得較少，其使用壽命的提高也不是最顯著的。涂層高速鋼麻花鉆、立銑刀、絲錐等刀具應用最廣，使用壽命提高顯著，這些刀具經(jīng)過重磨，涂層仍起作用。例如，涂層高速鋼鉆頭在涂層后第一次使用時，與未涂層鉆頭比，使用壽命可提高3倍以上；重磨時已將后刀面的涂層磨掉，但前刀面上尚保留涂層，壽命尚可提高2倍以上；第二次重磨后刀面后，其壽命仍有一定幅度的提高。對于刃磨前刀面的刀具(如涂層齒輪滾刀、插齒刀)，在刃磨后，仍有延長刀具使用壽命的效果。
涂層高速鋼刀具在國內(nèi)的應用尚不夠廣泛。但是，可以肯定地說，它對難加工材料的切削以及在先進制造設備上(如數(shù)控機床、加工中心)，將發(fā)揮重要作用