不锈钢和高温合金钢的切削加工性探讨

ZT:常用材料的切削加工性能parti良好的切削加工性能：1 ）刀具的寿命较高，或在一定的寿命下允许的切削速度较高2）在相同的切削条件下，切削力较小3）切削温度较低，容易获得较细的表面粗糙度，容易控制切削形状或者断屑§5-1工件材料和切削的加工性本章从工工件材料方面本分析影响生产率及表面质量的因素，以及提高它们的途径：从生产实际中了解到，有些材料容易切削（生产率高，表面质量好），而另一些材料却很切削；分析工件材料的机械物理性能以及化学成分如何影响切削加性，如何提高工件材料的切削加工性。

材料的切削加工性是指导某种材料进行切削加工性的难易程度，其易程度，一般与材料的化学成份，热处理状态、金相组织、物理力学性能以及切削条件有关。

一、衡量切削加工的指标工件材料的切削加工性，通常用下面的一个或数个指标衡量：1、刀具耐用度；2、一定刀具耐用度允许的切削速度；3、切削力；4、切削温度；5、加工表面粗糙度或表面质量。

目前，常用一定刀具耐用度下充许的切削速度V T作为衡量指标。

V T__-指刀具耐用度为T时，切削某种材料的允许的切削速度。

V T越高，说明该材料的切削加工性能好。

任何事情都是相对而言，那么对于材料的切削加工性，也要用相对加工性Kr表示。

它的基准是以切削抗拉强度& b = 0.735Gpa的45#钢，耐用度T=60min时的切削速度Vb60为基准。

相对加工性就是以该基准与切削其它材料时V60的比值。

即Kr=V60 / Vb60①当Kr>1时，说明该材料比45#钢易切削；切削加工性好；②当Kr<1时，该材料比45#钢难切削，切削加工性能差。

常用材料切削加工性，根据相对加工性Kr的大小切分为八级，见表 5 —1。

二、改善材料可切削性的途经1、改善材料的化学成份。

1*在黄铜中加入1 %〜3%的铅，在钢中加入0 .1%〜0.2 5%的铅。

铅可以球状粒子存在于材料的金相组织中，切削时能起很好润滑作用，减少摩擦，使刀具耐用度和表面质量得提咼。

盘条品种特征盘条，作为金属材料的一种重要形态，广泛应用于各种工业领域。

不同的盘条品种具有其独特的特征和应用场景。

本文将深入探讨几种常见盘条品种的特征及其应用领域。

一、低碳钢盘条低碳钢盘条以其低碳含量而闻名，通常碳含量在0.25%以下。

这种盘条具有良好的塑性和韧性，易于加工和成形。

因此，低碳钢盘条在建筑、桥梁、高速公路等基础设施建设中得到广泛应用。

此外，由于其优良的焊接性能，低碳钢盘条还常用于制造各种焊接结构件。

二、合金钢盘条合金钢盘条是通过在钢中加入合金元素来改善其性能的一种盘条。

根据合金元素的种类和含量，合金钢盘条可分为多种类型，如铬钢、铬镍钢、铬钼钢等。

这些合金元素可以提高钢的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能，使合金钢盘条在高温、低温、腐蚀等恶劣环境下仍能保持良好的性能。

因此，合金钢盘条广泛应用于石油、化工、电力、航空航天等高端领域。

三、不锈钢盘条不锈钢盘条是一种具有优异耐腐蚀性能的盘条，其主要合金元素为铬、镍等。

不锈钢盘条在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀，从而保持表面的光洁和金属性能的稳定。

不锈钢盘条广泛应用于厨具、餐具、建筑装饰、化工设备等领域。

此外，由于其良好的生物相容性，不锈钢盘条还用于制造医疗器械和人体植入物。

四、高速工具钢盘条高速工具钢盘条是一种具有高硬度、高耐磨性、高热稳定性的特殊钢种。

这种盘条主要用于制造各种高速切削工具，如钻头、铣刀、锯片等。

高速工具钢盘条在高速切削过程中能够保持刀刃的锋利和耐磨性，从而提高加工效率和加工质量。

高速工具钢盘条广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等工业领域。

五、弹簧钢盘条弹簧钢盘条是一种具有高弹性极限、高疲劳强度的特殊钢种。

这种盘条主要用于制造各种弹簧和弹性元件，如汽车悬挂弹簧、铁路轨道弹簧、各种机械弹簧等。

弹簧钢盘条具有良好的弹性和抗疲劳性能，能够在长期反复受力的情况下保持稳定的性能。

因此，弹簧钢盘条在交通运输、机械制造等领域具有广泛的应用前景。

二二、、金金属属材材料料化化学学成成分分的的影影响响
铬能在铁素体中固溶，又能形成碳化物。 当含铬量小于0.5％，对切削加工性的影响 很小。含铬量进一步增加，则钢的硬度、强 度提高，切削加工性有所下降。
镍：镍能在铁素体中固溶，使钢的强度 和韧性均有所提高，导热系数降低，使切削 加工性变差。当含镍量大于8％后，形成了 奥氏体钢，加工硬化严重，切削加工性就更 差了。
3.普通铸铁：与具有相同基体组织的碳素 钢相比，切削加工性好
其金相组织是金属基体加游离态石墨。 石墨：降低了铸铁的塑性，切屑易断，有
润滑作用，使切削力小，刀具磨损小。 但石墨易脱落，使已加工表面粗糙。切削
铸铁时形成崩碎切屑，造成切屑与前刀面 的接触长度非常短，使切削力、切削热集 中在刃区，最高温度在靠近切削刃的后刀 面上。
二、金属材料化学成分的影响
氮：它在钢中会形成硬而脆的 氮化物，使切削加工性变差。
各种元素在小于2％的含量时对钢的切削加工性的影响
三、金属材料热处理状态和金相组织的影响
铁素体 ： 由于铁素体含碳很少，故其性能接近
于纯铁，是一种很软而又很韧的组织。在 切削铁素 体时，虽然刀具不易被擦伤， 但与刀面冷焊现象严重，使刀具产生冷焊 磨损。又容易产生积屑瘤，使加工表面质 量恶化。故铁素体的切削加工性并不好。 通过热处理(如正火)或冷作变形，提高其 硬度，降低其韧性，可使切削加工性得到 改善。
二、金属材料化学成分的影响
钼：钼能形成碳化物，能提高钢的硬度， 降低塑性。含钼量在0.15％—0.4％范围内， 切削加工性略有改善。大于0.5％后，切削 加工性降低。
钒：钒能形成碳化物，并能使钢的 组织细密，提高硬度，降低塑性。当 含量增多后使切削加工性变差，含量 少时对切削加工性略有好处。

参考资料1：不锈钢的切削加工性
与45钢相比，1Cr18Ni9Ti不锈钢的相对可切削性约为0.3-.05之间，是一 种难切削材料。 其难加工性主要表现在： 高温强度和高温硬度高，一般钢材切削时，随着切削温度的升高其强度 会明显降低，切屑易被切离，而1Cr18Ni9Ti在700度时仍不能降低其机 械性能，故切屑不易被切离，切削过程中切削力大，刀具易磨损。 塑性和韧性高，虽然1Cr18Ni9Ti的抗拉强度和硬度都不高，但综合性能 很好，塑性和韧性高，它的延伸率、断面收缩率和冲击值都较高， 1Cr18Ni9Ti的延伸率是40%，是40#的210-237%，是45#的250-280%， 是20Cr、40Cr钢的400-500%，所以切屑不易切离、卷曲和折断，切屑 变形所消耗的功能增多，如切除一定体积的1Cr18Ni9Ti所消耗的能量比 切除相同体积的低碳钢约高50%，并且大部分能量转化为热能，使切削 温度升高。 由 于1Cr18Ni9Ti不易加工，切屑不易切离和折断，故刀具和工件之间所 产生的摩擦热也多，而不锈钢1Cr18Ni9Ti的导热率低(约为普通钢的1/21/3)，散热差，由切屑带走的热量少。大部分的热量被刀具吸收，致使 刀具的温度升高，加剧刀具磨损。
2、工件材料化学成分的影响 （1）钢材的化学成分对切削加工性的影响
碳素钢的强度与硬度随含碳量的增加而提高，而塑性与韧性 随含碳量的增加而减小。低碳钢的塑性和韧性较高，又不易断 屑，因此切削加工性较差；高碳钢的强度和硬度较高，易使刀 具磨损，因此切削加工性较差；中碳钢的切削加工性较好。 在钢中加入铬、镍、钒、钼、钨、锰、硅、铝等合金元素可 以改变钢的切削加工性。
铁的加工性比冷硬铸铁好。
（3）以切屑控制或断屑的难易为衡量指标
在自动线上或自动机床上，常以切屑控制或断屑的难易程度 作为衡量材料切削加工性的指标。

论文研究了不同切削参数对直角切削和立铣过程的切削力、切削温度和切屑的 影响。
1.通过研究 AISI-316L 材料 Johnson-cook 本构方程、刀-屑接触模型、切屑分 离模型、切屑损伤断裂等关键技术建立了正交切削有限元模型。其中切屑分离模型 是整个切削模拟过程中最重要部分，对切屑的形成机理也有重要作用，论文采用单 元累进损伤失效技术，将上述关键技术分别应用在切削过程的有限元仿真中。
2.加工硬化现象。由于 316L 不锈钢在加工过程中的网格畸变引起的加工硬化现 象，其表面硬化强度可到 1800Mpa，其硬化层厚度约占整个加工深度的 1/3 甚至更大， 表面强度也提高至接近原来的 2 倍左右。发生加工硬化更深层次的原因主要是，材 料内部晶格发生扭曲和滑移，在高温下部分奥氏体组织发生金相变化生成了更稳定 的马氏体结构，同时材料中所含的杂质也发生扩散，使材料的组成结构发生变化， 最后产生加工硬化层。虽然一定的硬化层会提高零件的机械性能，提高抗应力腐蚀 能力，但是会在加工过程中增加刀具与零件的摩擦，加速刀具的磨损现象，同时对 零件的表面粗糙度也是有一定影响的。
1.3 不锈钢的切削加工特点
以 AISI-316L 不锈钢(国内牌号 00Cr17Ni14Mo2)为例，其可加工厚度一般在 0.3mm-0.5mm 之间，是一种难切削材料。不锈钢材料切削加工的特点主要是以下几个 方面[5-14]:
1.切削力大。316 不锈钢的抗拉强度和硬度随温度变化幅度较小，普通材料在加 工过程中会随着加工温度的升高，强度发生下降，很容易发生切屑分离，完成切削 过程。316L 材料在常温下强度与硬度接近于中碳钢，但当在温度升至 700℃时仍不 能降低其机械性能(500℃时的σ b =500Mpa)，使工件很难发生切屑分离。从而引起加 工过程中的切削力过大，影响刀具寿命。同时由于其相对于普通钢材良好的延伸性， 加工时塑性应变偏大，导致材料内部晶格发生严重扭曲，同时连带产生加工硬化的 现象。而上述这些因素都会引起加工过程的切削力偏大。

4.2 刀具材料的合理选择
2. 硬质合金的分类和性能 ISO国际标准将硬质合金分为以下三大类： P类：相当于我国的 YT类，用于加工长切屑黑色金
属。 K类：相当于我国的 YG类，用于加工短切屑黑色金 属、有色金属和非金属。 M类：相当于我国的YW类，用于加工长短切屑的黑 色金属、有色金属。

常用刀具材料有碳素工具钢（T10A，T12A）、合金工 具钢（9SiCr、CrWMn）、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚 石、立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢因耐热性差、 允许切削速度低，所以常用碳素工具钢制造手用刀具（如锉 刀、刮刀）。用合金工具钢制造低速刀具（如丝锥，板牙 等），陶瓷、金刚石、立方氮化硼仅用于某些难加工材料和 精密、超精密切削加工。目前刀具材料中应用最多的仍是高 速钢和硬质合金。
4.2 刀具材料的合理选择
3. 硬质合金的选用 1）YG类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属及非金属。 加工这类材料时，切屑呈崩碎切屑，切削力、切削热集中在 刀刃附近容易崩刃， YG 类硬质合金强度高，韧性好，导热 性能好，正好满足加工要求。 YG3X、YG6X 还可用于加工 冷硬铸铁、淬火钢、高强度钢、不锈钢、高温合金、钛合金、 硬青铜、硬的和耐磨的绝缘材料。YS2（YG10H）可用于加 工高强度钢、高温合金等难加工材料。 YG6A、YG8A 可加 工铸铁和不锈钢。
4.1 工件材料的切削加工性
4.1 工件材料的切削加工性
4.1.2 影响工件材料切削加工性的因素
一、工件材料的硬度对切削加工性的影响 工件材料的硬度有常温硬度和高温硬度，它们对切削加工性的影响 是不同的。 1. 工件材料的常温硬度对切削加工性的影响 一般情况下，同类工件材料中常温硬度越高的材料其切削加工性 越低。 2. 工件材料的高温硬度对切削加工性的影响 工件材料的高温硬度越高，切削加工性越低。因为工件材料的高温 硬度越高，切削温度越高，刀具材料的硬度在高的切削温度作用下 会下降，刀具材料的硬度与工件材料的硬度比要下降，因此刀具磨 损加剧、耐用度低、切削加工性低。

第一章金属切削加工的根本学问教学方法导入课：金属切削加工，通常又称为机械加工，是通过刀具与工件之间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格零件的加工方法。

切削加工的根本形式有：车、铣、刨、磨、钻等，包括钳工加工〔錾、锉、锯、刮削、钻孔、铰孔、攻丝、套丝等〕一般状况下，通过铸造、锻造、焊接及轧制的型材毛坯精度低和外表粗糙度大，必需进展切削加工才能成为零件。

本章主要介绍金属切削加工中的根本规律和现象。

讲授课：第一节金属切削加工的根本概念一、切削运动和切削要素1、切削运动切削运动是为了形成工件所必需的刀具和工件之间的相对运动。

切削运动按其作用不同，分为主运动和进给运动。

（1）主运动是切削运动中速度最高、消耗功率最大的运动；一般切削运动中，主运动只有一个。

各种机械加工的主运动：车削：工件的旋转铣削：铣刀的旋转刨削：刨刀〔牛头刨〕或工件〔龙门刨〕的往复直线运动钻削：刀具〔钻床上〕或工件〔车床上〕的旋转。

（2）进给运动是使的切削层金属不断地投入切削，从而切出整个外表的运动；进给运动可以是一个或多个。

各种机械加工的进给运动：车削：刀具的移动铣削：工件的移动钻孔：钻头沿轴向移动内外圆磨削：工件旋转和移动切削加工过程中，为实现机械化和自动化，提高效率，除切削运动外，还需要关心运动。

如切入运动，空程运动，分度转位运动、送夹料运动及机床掌握运动等。

切削过程中形成三个外表：待加工外表、加工外表、已加工外表2、切削要素包括切削用量和切削层横截面要素。

（1）切削用量三要素1）切削速度v是主运动的线速度〔m/s 或m/min 〕a = d w旋转主运动：2） 进给速度 v f 或进给量 fv f ：单位时间内刀具对工件沿进给方向的相对位移〔 mm/s或 mm/min 〕进给量 f ：工件或刀具每转一周，刀具对工件沿进给方向的相对位移。

〔mm/r 〕切削时间 t = L/v f = L/nf3〕背吃刀量 a p 〔切削深度〕工件已加工外表和待加工外表的垂直距离〔mm 〕 教学方法 外圆车削： - d p 2钻孔： a = d mp 2合成切削运动 ：v e = v +v f 〔向量的关系〕（2） 切削层横截面要素切削层是指刀具与工件相对移动一个进给量时，相邻两个加工外表之间的金属层，切削层的轴向剖面称为切削层横截面。

各种类不锈钢的性能及特性总结型号301一延展性好，用于成型产品。

也可通过机械加工使其迅速硬化。

焊接性好。

抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。

型号302一耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。

型号303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。

型号304—通用型号；即18/8不锈钢。

GB牌号为0Cr18Ni9。

型号309—较之304有更好的耐温性。

型号316—继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。

由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。

SS316则通常用于核燃料回收装置。

18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。

型号321一除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。

400系列一铁素体和马氏体不锈钢型号408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr,8%的Ni。

型号409—最廉价的型号(英美),通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢(铬钢)。

型号410—马氏体(高强度铬钢),耐磨性好，抗腐蚀性较差。

型号416—添加了硫改善了材料的加工性能。

型号420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。

也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。

型号430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。

良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。

型号440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC,属于最硬的不锈钢之列。

最常见的应用例子就是“剃须刀片”。

常用型号有三种：440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型)500系列一耐热铬合金钢。

600系列一马氏体沉淀硬化不锈钢。

型号630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4;17%Cr,4%Ni。

§3-7 切削用量的选择
切削用量的选择原则
选择切削用量的最佳组合，在保持刀具合理耐用度的前提下， 使ap、f、v三者的乘积值最大，以获得最高的生产率。 首先选取尽可能大的背吃刀量； 其次根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的要 求，选取尽可能大的进给量； 最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定切削速度。
§3-5 工件材料的切削加工性
衡量材料切削加工性的指标
刀具耐用度T或一定耐用度下的切削速度vT 一般以正火状态45钢的v60为基准，写作(v60)j，然后把其他各种材料的同 它相比，这个比值，称为下相对加工性，即， Kr＝v60/(v60)j （3-33） 常用工件材料的相对加工性可分为八级，见表3-2。 切削力或切削温度 加工表面质量 切屑控制或断屑的难易
润滑作用：金属切削时切屑、工件与刀具界面的摩擦可分为干摩 擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。 清洗作用：冲刷切削中产生的碎屑（如切铸铁）或磨粉（磨削） 的作用。清洗性能的好坏，与切削液的渗透性、流动性和使用的 压力有关。切削液的清洗作用对于磨削精密加工和自动线加工十 分重要，而深孔加工时，要利用高压切削液来排屑。 防锈作用：减少工件、机床、刀具的腐蚀。防锈作用的好坏，取 决于切削液本身的性能和加入的防锈添加剂的性质。
改善材料切削加工性的途径
高速钢、工具钢的硬度偏高，且有较多的网状、片状的渗碳体组织，加工 性差。经过球化退火即可降低硬度，并得到球状渗碳体；热轧中碳钢的组 织不均匀，经正火可使其组织与硬度均匀；低碳钢的塑性太高，可通过正 火适当降低塑性，提高硬度；马氏体不锈钢常要进行调质处理降低塑性； 铸铁一般在切削加工前均要进行退火处理，降低表层硬度。 在钢中适当添加一些元素，如硫、磷、铅、钙等，可使钢的切削加工性得 到显著改善，这样的钢叫易切钢。

各类不锈钢性能差异型号301—延展性好，用于成型产品。

也可通过机械加工使其迅速硬化。

焊接性好。

抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。

型号302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。

型号303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。

型号304—通用型号；即18/8不锈钢。

GB牌号为0Cr18Ni9。

型号309—较之304有更好的耐温性。

型号316—继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。

由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。

SS316则通常用于核燃料回收装置。

18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。

[1]型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。

400 系列—铁素体和马氏体不锈钢型号408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。

型号409—最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。

型号410—马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。

型号416—添加了硫改善了材料的加工性能。

型号420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。

也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。

型号430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。

良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。

型号440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。

最常见的应用例子就是“剃须刀片”。

常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。

500 系列—耐热铬合金钢。

600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。

型号630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。

301不锈钢带“硬度最软、抗拉、耐腐蚀”304DDQ不锈钢带。

上海宝新不锈钢材料有限公司采用国外先进生产线,生产多种规格不锈钢材。

3.5 工件材料的切削加工性
工件材料切削加工性 指材料被加工成合格零件的难易程度 是一个相对的概念
3.5.1 衡量材料切削加工性的指标 1.以刀具使用寿命T 或切削速度vT来衡量
相同切削条件比T ；T 一定，比速度vT或切除材料体积
2.以切削力或切削温度来衡量 粗加工、机床刚性或功率不足用力或功率;导热差用温度
3.5.3 改善材料切削加工性的途径
1. 调整材料的化学成分
钢中加硫、铅等元素；铸铁中增加石墨成分
2. 进行适当的热处理
低、中碳钢宜选正火处理，均匀组织，调整硬度塑性； 高碳钢宜用球化退火,降低硬度,均匀组织,改善加工性； 中碳以上的合金钢硬度较高，需退火以降低硬度； 不锈钢常要进行调质处理，降低塑性，以便加工； 铸铁需进行退火处理，降低表皮硬度，消除内应力
切削有硬皮的铸、锻件或不锈钢等加工硬化严重的材料时， 应尽量使ap超过硬皮或冷硬层厚度，以避免刀尖过早磨损。
（2）进给量f 的选择 粗加工时，f 的大小主要受机床进给机构强度、刀具的强度 与刚性、工件的装夹刚度等因素的限制。 精加工时，f 的大小主要受加工精度和表面粗糙度的限制。
生产实际中常根据经验或查表法确定f 。 粗加工时根据工件材料、车刀刀杆尺寸、工件直径及以确定 的背吃刀量按表3-6来选择f 。 在半精加工和精加工时，则按加工表面粗糙度要求，根据工 件材料、刀尖圆弧半径、切削速度按表3-7来选择f 。
vc 对T 影响最大，进给量f 次之，背吃刀量ap影响最小。
粗加工中选择切削用量时，应首先选择尽可能大的背吃刀 量ap，其次在工艺条件允许下选择较大的进给量f ，最后 根据合理的刀具使用寿命，用计算法或查表法确定切削速
度vc。这样使vc、f 、ap 的乘积最大，以获得最大生产率

特种金属材料特种金属材料是指在特定工程领域中具有特殊性能和用途的金属材料。

它们通常具有高强度、耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性等特点，能够满足特定工程领域的需求。

特种金属材料在航空航天、船舶制造、汽车制造、兵器制造等领域有着重要的应用价值。

本文将对几种常见的特种金属材料进行介绍。

钛合金是一种重要的特种金属材料，具有优良的力学性能和耐腐蚀性能。

它在航空航天领域被广泛应用，用于制造飞机结构件、发动机零部件等。

钛合金具有高比强度、低密度的优点，能够减轻飞机的重量，提高飞行性能。

此外，钛合金还具有良好的耐腐蚀性能，能够在高温、高压、腐蚀性环境下保持稳定的性能，因此在航空航天领域备受青睐。

镍基高温合金是一类耐高温、耐氧化、耐腐蚀的特种金属材料，主要用于制造航空发动机、燃气轮机等高温零部件。

镍基高温合金具有良好的高温强度和抗氧化性能，能够在高温环境下保持稳定的性能，因此在航空航天领域有着重要的应用价值。

高速钢是一种用途广泛的特种金属材料，具有优良的切削加工性能和耐磨性能。

它主要用于制造刀具、模具、轴承等零部件，在机械加工领域有着重要的应用。

高速钢具有良好的硬度和耐磨性，能够在高速切削、重负荷工况下保持稳定的性能，因此备受机械加工行业的青睐。

除了以上介绍的几种特种金属材料外，还有许多其他类型的特种金属材料，如马氏体不锈钢、耐磨合金、高强度钢等，它们在不同的工程领域中发挥着重要作用。

特种金属材料的发展和应用对于推动工程技术的进步具有重要意义，相信随着科技的不断发展，特种金属材料将会在更多领域展现出其独特的价值。

总之，特种金属材料具有独特的性能和用途，对于推动工程领域的发展具有重要的意义。

它们在航空航天、船舶制造、汽车制造、兵器制造等领域有着重要的应用，为各行业的发展做出了重要贡献。

相信随着科技的不断进步，特种金属材料将会在更多领域展现出其独特的价值，为人类社会的发展进步做出更大的贡献。

数控机床加工不锈钢的技巧和要点不锈钢是一种具有优良耐腐蚀性和高强度的材料，广泛应用于制造业中。

在数控机床加工过程中，掌握一些技巧和要点是非常重要的，可以提高加工效率和产品质量。

本文将介绍数控机床加工不锈钢的技巧和要点，帮助读者更好地应对这一挑战。

首先，选择适当的刀具是数控机床加工不锈钢的关键。

由于不锈钢具有较高的硬度和韧性，因此通常需要选择硬质合金刀具或涂层刀具。

硬质合金刀具具有较高的硬度和耐磨性，能够更好地应对不锈钢材料的加工；而涂层刀具则通过在刀具表面涂覆特殊涂层来提高刀具的硬度和耐磨性，进一步增加切削效率。

其次，正确选择切削参数也是关键。

在加工不锈钢时，一般要采用较小的进给量和切削速度，以降低刀具磨损和防止工件表面产生过大的热量，影响加工质量。

同时，还应确保足够的冷却润滑，可以使用切削液或切削油来冷却和润滑切削区域，减少切削摩擦和热量产生。

此外，合理选择切削方式也很重要。

常用的切削方式有手动进给、自动进给和连续进给。

对于不锈钢这种硬度较高的材料，通常应采用连续进给的方式进行加工，以保证加工表面的光洁度和尺寸精度。

在加工过程中，还应注意控制加工速度，避免过大的负荷和冲击，以免引起刀具的损坏或工件的变形。

此外，刀具的刀片磨损情况要及时监测和更换。

不锈钢材料对刀具的磨损比较大，过度磨损会影响切削质量和加工效率。

因此，在加工过程中要不断检查刀具的磨损情况，及时更换磨损严重的刀具，以保证加工的稳定性和一致性。

最后，要注意刀具与工件的固定和夹持。

由于不锈钢材料的硬度较高，加工时切削力较大，因此刀具和工件的固定和夹持要牢固可靠。

在选择夹具时，要考虑到切削力的大小和方向，选择合适的夹具结构和加工方法。

同时，还要确保夹具的刚性和稳定性，以防止加工过程中的震动和位移。

综上所述，数控机床加工不锈钢需要掌握一些技巧和要点。

正确选择刀具、合理选择切削参数、选择适当的切削方式、及时检查和更换刀具、保证刀具和工件的固定和夹持都是关键要点。

0
100
200 300 400 布氏硬度（HB）
500
图3-47 碳钢硬度与可切削性的关系
★ 材料的切削加工性是上述这些机械性能（硬度、强度 、塑性、韧性、弹性模量等）综合影响的结果。
6
2.7.2 材料性能对切削加工性影响
材料物理化学性能对切削加工性的影响
◆工件材料导热系数的影响 工件材料导热系数低，切削温度高，刀具易磨损，切 削加工性差。 金属材料导热系数大小顺序：纯金属、有色金属、碳 结构钢、铸铁、低合金结构钢、合金结构钢、工具钢、 耐热钢、不锈钢。 ◆ 工件材料物理化学反应的影响 如镁合金易燃烧，钛合金切屑易形成硬脆化合物等，不 利于切削进行。
v3600 Kr v3600 j
（2-10）
2
材料切削加工性概念和指标
表2-12 材料相对加工性等级
加工 性 等级
相对加
材料名称及种类 很易切削 一般有色
材料 容易切削 材料 金属
工性Kr
＞3.0
代 表 性 材 料
铜铝合金，铝铜合金，铝镁合金
1
2
3 4
易切削钢 较易 切削钢 一般钢、
2.5～3 1.6～
＜ ＜ ＜ 导热系数k 418.68 293.08 83.47 167.47 ～ ～ ～ (W/m· K) 293.08 ～83.74 167.47 62.80
常用金属材料的切削加工性
常用金属材料的切削加工性
◆ 有色金属 有色金属（如铝及铝合金，铜及铜合金等）通常属于易 切削材料。 ◆ 铸铁 铸铁的加工性一般较碳钢好。比较各种铸铁加工性的好 坏，主要取决于石墨的存在形式、基体组织状态、金属 ， 组织成分和热处理的影响。例如：灰铸铁，可锻铸铁和 球墨铸铁中，石墨分别呈片状、团絮状和球状，因此它 们的强度依次提高，加工性随之变差。

面之间相对运动而产生的摩擦阻力 — P摩。 总切削力 F 是一个空间矢量，其大小和方向随
切削条件而变化。可分解为三个互相垂直的分 力。
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三个分力
主切削力Fc 总切削力F在主运动方向上的分
力。
它垂直于工作基面， 与切削速度方向平行， 故又称切向力。
消耗机床总功率 的95％以上， 是计算切削功率和车刀强度、确定机床动力的
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3.3.6工件材料的切削加工性
切削加工性是指对某种工件材料进行切削加工 的难易程度。
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3.3.5刀具磨损与耐用度
1.刀具磨损 ⑴刀具磨损的形式
前刀面磨损
高速、大厚度塑性材料 KT表同时磨损
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⑵刀具磨损的过程
刀具后面磨损量VB与切削时间之间的磨损曲 线。分为三个阶段：
AB段 初期磨损
BC段 正常磨损
刃的强度。
后度。角0 影响主后面与工件过渡表面间的摩擦及刀刃的强
主力之偏间角的kr 比主例要。影响切削条件和刀具寿命，也影响切削分
副偏角kr′影响副切削刃与工件间的摩擦及表面质量。
刃倾角s 主要影响切屑流向和刀体的强度。
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3.2.2刀具材料
1.对刀具材料的要求 ⑴高硬度 一般应在HRC60以上。 ⑵高耐磨性 含有硬质点的数量越多、晶粒越细， 分布越均匀，则耐磨性越好。 ⑶足够的强度和韧性 别用抗弯强度和冲击韧度 来衡量。 ⑷高耐热性 又称红硬性，指刀具材料在高温下 保持其常温硬度的能力。是衡量刀具材料优劣的 一项重要指标。 此外，刀具材料还应具有良好的工艺性和经济性。
第三章 切削加工工艺

常用钢材特性介绍钢材是最常用的金属材料之一，具有广泛的应用于建筑、制造、汽车、航空航天等领域。

以下是常用钢材的特性介绍：1.碳钢：碳钢是最常见的钢材类型，主要由铁和碳组成，含有少量的其他元素如锰、硅等。

碳钢具有良好的强度和延展性，可以通过热处理来改变其硬度和强度。

碳钢价格低廉，易于加工和焊接，广泛用于建筑、机械制造和汽车工业。

2.不锈钢：不锈钢含有铬、镍等元素，具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性能。

不锈钢可以抵抗大多数化学介质的侵蚀，不易生锈或变色。

不锈钢分为多种类型，如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢等，各有不同的特性和应用领域。

3.合金钢：合金钢是一种通过添加其他元素如钼、铬、镍、钛等来改善钢材性能的钢材。

合金钢可以在常温或高温下提供更高的强度、硬度和耐磨性。

合金钢在机械制造、汽车制造和航空航天等领域得到广泛应用。

4.高速钢：高速钢是一种专门用于切削工具的钢材，具有良好的热硬性和耐磨性。

高速钢能够在高速切削时保持良好的切削性能，并能在高温下保持较高的硬度。

高速钢适用于制造刀具、冲头、刀片等切削工具。

5.磁性材料：磁性钢材常用于电机、电磁设备和变压器等电工领域，具有良好的导磁性和磁导率。

磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料，软磁材料具有较高的磁导率，适用于电子器件和电磁线圈等应用。

6.高温钢：高温钢是一种能够在高温条件下保持较高强度和耐热性的钢材。

高温钢可以在高温下保持结构的稳定性，具有优异的耐蠕变性和抗氧化性能。

高温钢广泛应用于石油化工、发电和航空航天等行业。

7.细晶粒钢：细晶粒钢是一种通过控制热处理过程来获得较小晶粒尺寸的钢材。

细晶粒钢具有优异的塑性和韧性，在相同强度条件下可以实现更轻和更薄的结构设计。

细晶粒钢被广泛应用于汽车制造、造船业和建筑领域。

总之，钢材具有丰富的材料特性，可以根据不同需求选择适合的钢材类型。

这些特性包括强度、硬度、韧性、耐腐蚀性、导磁性、耐热性等。

钢材的广泛应用使得我们的生活更加便利和丰富。

304不锈钢可以热处理加硬吗304不锈钢，是美国的标准叫法。

SUS304则是日本的叫法。

也就是我国的0Cr18Ni9，常温下为奥氏体，淬火工艺无法实现硬化，可采用渗氮处理表面强硬化，但深度是很有限的。

304一类的奥氏体不锈钢，不能通过高温热处理提高硬度，一般采用固溶处理，提高耐蚀性与降低硬度。

奥氏体提高硬度有以下方法：一、QPQ处理，硬度高，但表面呈黑色，无本色，耐蚀性较好二、对于变形大的产品，可以采用时效处理，基本上在基体的基础上提高200（Hv）视变形程度而定三、形变硬化410一类的马氏体不锈钢：采用高温热处理可以提高硬度，也可采用退火工艺降低硬度17-4一类的沉淀硬化型不锈钢：先固溶，再时效可提高硬度316不锈钢可以热处理调质吗？要求抗拉强度大于800N/mm2。

不锈钢热处理知识淬火将金属或其制品加热到给定温度，并保温一定时间，然后快速冷却（常在水、油中冷却），称为淬火。

一般经淬火处理后硬度大大增加，但塑性降低。

回火将经过淬火的金属重新加热到给定温度，并保温一定时间后进行冷却的工艺叫回火。

其目的是消除淬火所产生的内应力，降低硬度和脆性，获得所需要的机械性能（高温回火也叫调质）。

正火将金属加热到一定的温度，并保温一定时间，然后在空气中冷却，这种工艺叫正火。

正火可以细化组织，消除内应力，改善机械性能和切削加工性能。

退火将金属加热到一定的温度，并保温一定时间，然后缓慢冷却，这种工艺叫退火。

退火可消除内应力，降低硬度和脆性，增加塑性，改善切削加工性能。

时效金属或其制品在热处理或铸造、锻造等加工后，在室温下（自然时效）或较高温度（人工时效）下搁置较长时间的一种热处理。

其作用是消除内应力，稳定组织、强化机械性能。

渗碳将碳渗入金属件表面层，以增加其淬火后硬度的化学热处理工艺叫渗碳。

经渗碳及淬火处理后，零件具有表面硬度高，心部韧性好的性能。

渗氮（氮化）将氮渗入金属件表面层，以增加其硬度，耐磨性和抗腐蚀性的化学热处理工艺叫渗氮。