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一、概论:
1、什么是难切削材料?
就是切削加工性差的材料。一般材料的性能大于或小于此指标中(HB250、1000MPa,30%,100MPa,K41.8W/m?k)的一项以上,都属于难切削材料。也可以用切削过程中的现象(切削力、切削热、刀具磨损与刀具耐用度、已加工表面质量和切屑控制等)来衡量。
2、影响材料切削加工性的因素:
①物理性能:
1)导热系数K:导热系数高阳材料允许的Vc就高。如用硬质合金刀具切削以下材料的Vc:
碳钢K=48.2~50.2W/m?kVc=100~150m/min
高温合金K=8.4~16.7W/m?kVc=7~60m/min
钛合金K=6.3~9.6W/m?kVc=15~50m/min
2)线膨胀系数:影响材料的热胀冷缩程度而影响加工精度。
②化学成分:材料的化学成分和配比是影响材料的力学性能、物理性能、热处理性能、金相组织和材料的切削加工性的根本因素。如:
C:材料含碳量的增加,其硬度和强度增加。
Ni:Ni能提高材料的耐热性,但使材料的导热系数明显下降;当Ni8%时,形成奥氏体钢,使加工硬化严重。
V:随着它的含量的增加,材料的磨削性能变差。
Mo:能提高材料的强度和韧性,但材料的导热系数下降。
W:能提高材料的热强性和高温强度及常温硬度与强度。但使材料的导热系数明显下降。
Mn:能提高材料的硬度和强度,使材料的韧性下降。当Mn1.5%时,材料的切削加工性变差。
Si:能使材料的导热系数下降。
Ti:钛是易于形成碳化物的元素,其加工性也差。
还有Cr、O、S、P、N、Pb、Cu、Al等元素都对材料的切削加工性有影响。
③材料的力学性能:1)硬度和强度:材料的硬度和强度适中,其切削加工性比较好,硬度和强度越高,切削加工性就越差。如正火45钢:HB200,b640MPa;淬火45钢:HRC45,b2100~2600MPa。影响材料切削加工性的还有金属材料组织中的细微杂物,如A1203、Si02、Ti02等,它们的显微硬度高,对刀具产生机械磨损;其切削加工性也变差。2)韧性k和塑性:韧性和塑性大的材料,在切削加工时的阻力、变形和产生的热量就大,其切削加工性也差。3)弹性模量E:它是表示材料刚度的指标,弹性模量大,表示材料在外力的作用下不易产生弹性变形。但弹性模量小的材料在切削过程中,弹性恢复大,且刀具摩擦大,切削也困难。如软橡胶E==2~4MP;45钢E=200000MPa:Mo材E=500000MPa。
④金相组织:1)铁素体:它的硬度和强度很低(HB50~90,b=190~250MPa)、塑性和韧性高(=40~50%),切削时易产生积屑瘤.切削加工性差。2)珠光体:球形珠光体切削加工性好。(如45钢)3)渗碳体:硬度高(HRC66-70),但很脆(k=30-35MPa),由于Fc增大易崩边,使切削困难。4)奥氏体:它的硬度不高(HB200左右),但塑性和韧性很高,加工表面硬化和切屑与刀具冷焊严重,切削加工性差。如1Cr18Ni9Ti、高温合金等。5)马氏体:淬火钢属于这类金相组织。它硬度高、脆性大,其相对切削加工性为45钢的1/3~1/10。
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