鋼材中碳的含量對材料切削加工性的影響較大。碳素結(jié)構(gòu)鋼的強度與硬度隨著含碳量的增加而增加，而塑性與韌性隨含碳量的增加而減小。當(dāng)碳素工具鋼含碳量大于0.9%時，硬 度繼續(xù)增加而強度下降。低碳鋼的塑性和韌性較髙，切削力和摩擦力相對較大，而且切削加工時產(chǎn)生的切屑不易斷屑，故切削加工性較低；高碳鋼的強度、硬度較高，切削力大，而且刀具磨損較快，故切 削加工性能也較低；一般情況下中碳鋼的切削加工性較好。 在鋼中加人Cr、Mn等合金元素能提髙鋼的強度和硬度，改善鋼的使用性能。這些元素 含量高于一定值時，會使切削力增加，刀具磨損加劇，導(dǎo)致材料切削加工性降低。在鋼中加人少量的硫、砸、鉛、磷、鉍和鈣等元素可形成易切削鋼，對提高切削加工性有利。它們能在鋼中產(chǎn)生硫化物，質(zhì)地柔軟，降低切削力，使切屑易于折斷，且有潤滑作 用，減小刀具磨損，提高切削加工性，但降低了鋼的使用性能。對力學(xué)性能要求較高的工件應(yīng)避免使用此類鋼材。一、高錳鋼銑削加工的特點 高錳鋼是指含錳量在9%?18%的合金鋼。主要有高碳高錳耐磨鋼和中碳高錳無磁鋼兩大類。高錳鋼常用“水韌處理”，這時高錳鋼將具有高強度、高韌性、高耐磨性、無磁性等 較好的使用性能。常用的高錳鋼主要有Mnl3、ZGMnl3、20Mn23Al、40Mnl8Crl3、 50Mnl8Cr4、50Mnl8Cr4V等，其中最難切削加工的是ZGMnl3?高錳鋼銑削加丁的特 點如下。 加工硬化嚴(yán)重，切削力大高錳奧氏體鋼的被加工表層硬化嚴(yán)重，加工表面硬度比 基體增加2倍，硬化層深度可達(dá)0.3mm以上，引起切削力劇增。與正火45鋼相比，單位切 削力增加60%左右。 高錳鋼熱導(dǎo)率小，刀具熱磨損嚴(yán)重高錳鋼熱導(dǎo)率小，切削溫度髙。在相同切削條 件下，切削溫度比45鋼高100?200*0,刀刃熱磨損加劇。 高錳鋼塑性大、韌性髙，斷屑、排屑困難高錳鋼的沖擊韌度值高，約為45鋼的8 倍，伸長率較大，易產(chǎn)生鱗刺，加工表面質(zhì)量不易保證。切屑強度大，硬度髙，斷屑困難。 高錳鋼線膨脹系數(shù)大，影響工件尺寸精度高錳鋼的線膨脹系數(shù)較大，約為20X 10_SK—\在高的切削溫度下，易產(chǎn)生膨脹和變形，影響加工精度。同時，高錳鋼的伸長率 隨溫度升高有所下降，但超過600X；時又很快增加。因此，切削速度不宜過高，以避免切削38 溫度過高而引起伸長率增加，使切削加工困難。二、高強度鋼銑削加工的特點 高強度鋼是指那些強度、硬度都很高，同時又具有很好韌性和塑性的合金鋼。高強度鋼按含有合金元素成分不同，可分為鉻鋼、錳鋼、鎳鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鋼、鉻鉬鋼、錳硅鋼 等。如 40Cr、40CrSi、30CrMnSi、30CrMoMnSiNi2、45CrNiMoV 等。高強度鋼銑削加工 特點如下： 切削力大高強度鋼的室溫強度高，抗拉強度在1.47GPa以上，淬火的硬度非常 高，故銑削時變形困難，切削力大。 切削溫度髙高強度鋼銑削中消耗的功多，產(chǎn)生的熱量大，且高強度鋼的熱導(dǎo)率 低，所以切削溫度高。刀具磨損快，容易崩刃打刀高強度鋼加工中，由于切削力大，切削溫度高，使 得刀具磨損快；同時切屑與前刀面接觸長度短，應(yīng)力集中在刀尖處，容易使刀具崩刃 打刀。 斷屑困難高強度鋼是具有很高韌性和塑性的合金鋼，銑削加工中斷肩排屑困難。 不銹鋼銑削加工的特點 塑性高，加工硬化嚴(yán)重，切削力大不銹鋼塑性大，其伸長率超過45鋼1.5倍以 上，切削加工時塑性變形大，加工硬化嚴(yán)重，使總切削力增大，其單位切削力比正火45鋼 要高出25%以上。 易粘刀，損壞刀具，生成積屑瘤，影響加工表面質(zhì)量不銹鋼材料在切削過程中， 切屑與刀具粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，容易造成刀具表面剝落。另外，由于粘結(jié)嚴(yán)重，容易形成積屑 瘤，使已加工表面粗糙度增大。對含碳量低的馬氏體不銹鋼尤為嚴(yán)重。 切削溫度高，刀具容易磨損切削不銹鋼時，由于切削力大，消耗功率多，故產(chǎn)生 的切削熱也多。再加上不銹鋼導(dǎo)熱性差，其導(dǎo)熱率約為中碳鋼的1/2?1/4,大量切削熱集 中在切削區(qū)和刀屑接觸界面上，不能及時傳出，從而使刀刃容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，在髙溫下失去切削性能。加之不銹鋼中的高硬度碳化物，在切削過程中直接與刀面接觸、摩擦，會使刀 具加速磨損。 切屑不易卷曲和折斷 由于不銹鋼塑性高，韌性大，且髙溫強度高，切削時切屑不易卷曲和折斷。若切屑不能 及時排出，易造成堵屑現(xiàn)象，會擠壞和劃傷已加工表面，甚至崩壞刀刃。因此，解決斷屑和排屑是不銹鋼銑削的難點之一。 不銹鋼的線膨脹系數(shù)大，影響加工精度不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼和鑄鐵都大， 約為碳素鋼的1.5倍。在切削溫度的作用下，工件容易產(chǎn)生熱變形，故在精加工時易影響零 件的尺寸和形位精度。三、高溫合金的切削加工特性 高溫合金是難切削金屬材料中很難加工的材料，其相對可加工性小于0.2?鐵基髙溫合 金的相對可加工性僅為奧氏體不銹鋼的1/2左右，而鎳基高溫合金的相對可加工性更差，且 隨抗熱性能的提高而降低。高溫合金難切削的主要原因如下。1、 單位切削力大，約為切削中碳鋼的2?3倍。高溫合金含有大量的合金元素，其高溫強度很高，約為45鋼的6. 5倍，抗塑性變形能力強，這是切削力大的主要原因；其次是高溫合金加工硬化嚴(yán)重，其已加工表面的硬度往往比基體硬度高出50%?100%,冷硬程度 的增加，使切削力進(jìn)一步增加；其次是高溫合金塑性好，加工中塑性變形大、切削力大。此外，還由于切屑與前刀面接觸長度加大，摩擦力增大，使切削力也隨之增大2、 切削髙溫合金時，由于變形抗力大，刀面與切肩及工件表面間的摩擦劇烈，消耗功 率多，因此加工高溫合金時要比加工一般鋼材產(chǎn)生的切削熱多。且高溫合金的熱導(dǎo)率很低，只有45鋼的1/3?1/4，故切削熱從切削區(qū)向外傳出很慢，大部分切削熱集中在切削區(qū)，故 使切削區(qū)的平均溫度高達(dá)750?10001C,約比切削45鋼要高出3001C左右。3、 刀具磨損劇烈，耐用度低。在切削高溫合金時，由于切削溫度高，在切削中產(chǎn)生的 擴(kuò)散磨損與氧化磨損要比加工一般鋼材嚴(yán)重。高溫合金中含大量合金元素的碳化物、氮化物、硼化物及金屬間化合物等硬質(zhì)點，其高溫硬度很高，故在切削加工中其磨粒磨損特別嚴(yán) 重。高溫合金中多含有與刀具材料相同的合金元素，在切削加工中，由于親和力的作用，易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，造成的粘結(jié)磨損比加工一般鋼材嚴(yán)重。由于上述原因，在切削髙溫合金時， 刀具除后刀面產(chǎn)生磨損外，還常在前刀面產(chǎn)生磨損，這種磨損嚴(yán)重時，會使刀刃大塊崩損。 易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，影響加工精度與表面質(zhì)量。銑削高溫合金時，由于切削溫度 高，易使刀具和工件的尺寸與形狀發(fā)生變化，影響加工精度。且在切削過程中易產(chǎn)生積屑瘤與鱗刺，影響加工表面質(zhì)量。