不銹鋼的切削性比中碳鋼差得多。以普通45號鋼的切削加工性作為100%,奧氏體(ti)不銹鋼06Cr18Ni11Ti的相對切削加工性為40%;鐵(tie)素體不銹鋼10Cr28為48%;馬氏體不銹鋼20Cr13為55%.其中,以奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的切削加工性最差。不銹鋼在切削過程中有如下幾方面特點。
1. 切削(xue)加工硬(ying)化嚴(yan)重
在(zai)不銹(xiu)鋼中(zhong),以奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹(xiu)鋼的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)現象最為突出。如(ru)奧氏體不銹(xiu)鋼硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)后(hou)的(de)(de)強度(du)(du)(Sb)高達(da)(da)1470~1960MPa,而(er)且隨著強度(du)(du)(Sb)的(de)(de)提(ti)高,屈(qu)服極(ji)(ji)限(xian)(Ss)升高;退火狀態(tai)的(de)(de)奧氏體不銹(xiu)鋼屈(qu)服極(ji)(ji)限(xian)(Ss)不超過(guo)強度(du)(du)(Sb)30%~45%,而(er)加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)后(hou)達(da)(da)85%~95%.加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)深度(du)(du)可(ke)達(da)(da)切(qie)削(xue)(xue)深度(du)(du)的(de)(de)1/3或更大(da);硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)硬(ying)度(du)(du)比(bi)原來的(de)(de)提(ti)高1.4~2.2倍。因為不銹(xiu)鋼的(de)(de)塑(su)性大(da),塑(su)性變(bian)形時(shi)(shi)晶格扭曲,強化(hua)(hua)(hua)(hua)系數很大(da);而(er)且奧氏體不夠穩定,在(zai)切(qie)削(xue)(xue)應力的(de)(de)作用下,部分奧氏體會轉(zhuan)變(bian)為馬氏體;再(zai)加(jia)上化(hua)(hua)(hua)(hua)合物雜(za)質在(zai)切(qie)削(xue)(xue)熱(re)的(de)(de)作用下,易于分解呈現彌散分布,使切(qie)削(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)時(shi)(shi)產生(sheng)硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)層(ceng)。前一(yi)次進(jin)給或前一(yi)道工(gong)(gong)(gong)序所產生(sheng)的(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)現象,嚴重地影響后(hou)續工(gong)(gong)(gong)序的(de)(de)順(shun)利進(jin)行(xing)。
切削(xue)力(li)大:不銹(xiu)鋼在切削(xue)過程中(zhong)塑性變形大,尤其(qi)是(shi)奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(其(qi)伸長(chang)率超(chao)過45號(hao)鋼的(de)1.5倍(bei)以上(shang)),使切削(xue)力(li)增加(jia)。同時(shi),不銹(xiu)鋼的(de)加(jia)工硬化嚴重,熱強度高,進一步增大了(le)切削(xue)抗(kang)力(li),切屑的(de)卷(juan)曲折(zhe)斷也比(bi)較困難。因此,加(jia)工不銹(xiu)鋼的(de)切削(xue)力(li)大,如車削(xue)06Cr18Ni11Ti的(de)單位(wei)切削(xue)力(li)為2450MPa,比(bi)45號(hao)鋼高25%。
2. 切(qie)削(xue)溫度高
切削時塑(su)性(xing)變(bian)形及與刀具間的(de)(de)摩擦都很大,產生的(de)(de)切削熱多;加上(shang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)熱導率約(yue)為45號鋼(gang)(gang)的(de)(de)1/4~1/2,大量(liang)切削熱都集中在切削區和刀屑接觸的(de)(de)界面上(shang),散(san)熱條件差。在相同的(de)(de)條件下,06Cr18Ni11Ti的(de)(de)切削溫度比45號鋼(gang)(gang)高200℃左右。
切(qie)屑(xie)不易折(zhe)斷、易粘(zhan)接:不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)塑性(xing)、韌性(xing)都很大(da),車加(jia)工時切(qie)屑(xie)連綿不斷,不僅影響操作(zuo)的(de)(de)(de)順利進行,切(qie)屑(xie)還(huan)會(hui)(hui)擠傷已(yi)加(jia)工表面(mian)。在高溫、高壓下,不銹(xiu)鋼與其他金屬的(de)(de)(de)親和性(xing)強,極易產生黏附現象,并形成積屑(xie)瘤(liu),既加(jia)劇刀具磨損,又會(hui)(hui)出現撕扯現象而使已(yi)加(jia)工表面(mian)惡(e)化。含碳量較低(di)的(de)(de)(de)馬氏體不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)這一特點(dian)也比較明顯。
3. 刀具易磨損
切(qie)削不銹鋼過程中的(de)親和(he)作用使刀(dao)屑間產生粘(zhan)接(jie)、擴散,從而使刀(dao)具(ju)產生粘(zhan)接(jie)磨(mo)損(sun)(sun)、擴散磨(mo)損(sun)(sun),致使刀(dao)具(ju)前刀(dao)面產生月牙洼(wa),切(qie)削刃(ren)還會(hui)形成微小的(de)剝落(luo)和(he)缺口;加上(shang)不銹鋼中的(de)碳化(hua)物(wu)(如TiC)微粒硬度(du)很(hen)高,切(qie)削時直接(jie)與刀(dao)具(ju)接(jie)觸(chu)、摩擦,擦傷刀(dao)具(ju),還有加工硬化(hua)現象,均會(hui)使刀(dao)具(ju)磨(mo)損(sun)(sun)加劇(ju)。
4. 線膨脹系數大(da)
不銹鋼的(de)線膨脹系(xi)數約為(wei)碳素鋼的(de)1.5倍,在(zai)切削溫度作用下,工(gong)件容易產(chan)生熱變形,尺寸精度較難控(kong)制。
在不銹鋼加工所使用(yong)的各(ge)種切(qie)削設備中(zhong),自(zi)動(dong)車床機(ji)的高效率最為突出,這(zhe)類(lei)設備可以(yi)把各(ge)種尺寸的不銹鋼棒材加工成所有設備中(zhong)都必不可少(shao)的、種類(lei)幾(ji)乎無(wu)窮(qiong)多的零部件。幾(ji)種切(qie)削加工方(fang)式(shi)及其運動(dong)示意圖,見(jian)圖7-1。
金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)性(xing)能(neng)既(ji)關系到(dao)金(jin)屬切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)者,同(tong)時又關系到(dao)加(jia)工(gong)(gong)后的(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)者。“切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)性(xing)能(neng)”這一(yi)術(shu)語(yu)是(shi)用(yong)來表(biao)(biao)示金(jin)屬材料的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)特(te)性(xing)。或(huo)(huo)者說,它(ta)是(shi)表(biao)(biao)示金(jin)屬材料被適當的(de)(de)(de)(de)(de)刀具切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)或(huo)(huo)加(jia)工(gong)(gong)成型的(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)或(huo)(huo)難易程度(du)。各類不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)特(te)性(xing),在圖(tu)7-3中已(yi)列出,該圖(tu)是(shi)以使用(yong)高(gao)速鋼(gang)刀具切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)時,選用(yong)所(suo)建議的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)速度(du)是(shi)用(yong)每分(fen)鐘表(biao)(biao)面英尺(chi)數(shu)來表(biao)(biao)示的(de)(de)(de)(de)(de)。圖(tu)中的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)特(te)性(xing)值是(shi)將各種(zhong)不銹鋼(gang)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)特(te)性(xing)與被假定為(wei)100%的(de)(de)(de)(de)(de)AISI 31112 鋼(gang)進行比(bi)較而得出的(de)(de)(de)(de)(de)。每分(fen)鐘表(biao)(biao)面進給量標(biao)注在圖(tu)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)上面;相對切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)特(te)性(xing)百分(fen)數(shu)則標(biao)注在圖(tu)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)下面。