影响钢、铁切削加工性的因素及铜、铝合金加工的特点
四大材料刀具的性能与选择
四大材料刀具的性能与选择刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。
本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。
刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。
就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。
高速钢：活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀，钻油孔用钻头等都为高速钢材料。
硬质合金：YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中，特别是活塞粗加工和半精加工工序。
立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。
同时也应用于活塞立体靠模的加工中。
金刚石：金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。
在切削铝合金时，PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍，是目前铝活塞精密加工的理想刀具，已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。
刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。
切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。
刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。
切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。
正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。
每一品种刀具材料都有其特定的加工范围，只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。
不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别，例如：加工铝活塞时，金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍；YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。
热处理部分析题及答案
热处理部分析题及答案一、名词解释1.热处理：热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却下来的一种热加工工艺。
2.奥氏体化：钢加热获得奥氏体的转变过程3.起始晶粒度：奥氏体形成刚结束，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小。
4.本质晶粒度：根据标准试验方法(YB27—64)，经930℃±10℃，保温3~8 小时后测得奥氏体晶粒大小。
5.实际晶粒度：钢在某一具体加热条件下所获得的奥氏体晶粒大小。
6.过冷奥氏体：在临界转变温度以下存在但不稳定，将要发生转变的奥氏体。
7.退火：将钢加热到相变温度Ac1以上或以下，保温以后缓慢冷却（一般随炉冷却）以获得接近平衡状态是将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
组织的一种热处理工艺。
8.完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
9.不完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
10.扩散退火：将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常为1050℃～1150℃），长时间（一般10～20小时）保温，然后随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。
11.正火：将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的热处理工艺。
12.淬火：将亚共析钢加热到Ac3以上，共析钢与过共析钢加热到Ac1以上（低于Accm）的温度，保温后以大于临界冷却速度Vk的速度快速冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
13.钢的淬透性：指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，其大小用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度来表示。
14.回火：淬火后再将工件加热到Ac1温度以下某一温度，保温后再冷却到室温的一种热处理工艺。
15.化学热处理：是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。
常用材料的切削加工性能
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。
第四章 工件材料的切削加工性
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。
金属材料加工工艺简介
①退火是将金属加热到临界温度(Ac3：或Ac1，)以上，保温一段 时间后度冷却，使其组织结构接近均衡状态，从而消除或减少 内应力，均化组织和成分，有利于加工作业。
第六章 金属材料及加工工艺
6.2金属材料的工艺特性
②正火是将金属加热保温后， 在室温下空气中进行冷却，是 一种特殊的退火处理。 ③淬火是将金属加热至临界温 度以上，保温后快速冷却至室 温，以达到强化金属组织，提 高金属的强度、硬度等机械性 能。 ④回火是将淬火后的金属重新 加热，再进行保温冷却。其目 的是为了消除淬火应力，以达 到所要求的组织和性能。图 6—15 普通热处理过程示意图
第六章 金属材料及加工工艺
6.2金属材料的工艺特性
成型加工
4．焊接加工 焊接加工是充分利用金属材料在高温作用下易熔化的特 性，使金属与金属发生相互连接的一种工艺，是金属加工的 一种辅助手段。 常用的焊接方法有熔焊、压焊和钎焊，如图6—14所示。 金属的焊接性能是指金属能否适应焊接加工而形成完整 的具有一定使用性能的焊接接头印特性。金属焊接性的好坏 取于金属材料本身的化学成分和焊接方法。材料化学成分是 影响材料焊接性的最基本因素。材料化学成分含量不同，其 焊接性也不同。如碳钢的含碳量越高，焊接接头的淬硬倾向 越大，就易于产生裂纹，表明碳钢印焊接性随着含碳量的增 加而变差。 通常，低碳钢有良好的焊接性，高碳钢、高合 金钢、铸铁和铝合金的焊接性较差，中碳钢则介于两者之间。
第六章 金属材料及加工工艺
6.2金属材料的工艺特性
成型加工
③制作蜡模：制造蜡模的材料有石蜡、蜂蜡、硬脂酸和松香等，常用50％ 石蜡和硬脂酸的混合料。将熔化好的蜡料倒入压型内，同时不断的翻转压型， 使蜡料均匀形成蜡模，待蜡料冷却后便可从压型中取出，修毛刺后即得蜡模。 批量生产时则将多个蜡模组装成蜡模组。使用蜡棒粘接蜡模制作浇注流道，浇 注流道要有浇注口和出口。 ④制作型壳：在蜡模上均匀地刷一层耐火涂料(如水玻璃溶液)，洒一层耐火 砂，使之硬化成壳。如此反复涂三四次，便形成具有一定厚度的由耐火材料构 成的型壳(洒耐火砂先细后粗）。 ⑤脱蜡：将制作好的型壳放入炉中烘烤，使蜡模熔化流出并回收，从而得到 一个中空的型壳。 ⑥焙烧和造型：将型壳进行高温焙烧，以增加型壳强度。为进一步提高型壳 强度，防止浇注时型壳变形或破裂，可将型壳放在箱体中，周围用干砂填充。
工件材料对切削力的影响
工件材料对切削力的影响说到切削力，大部分人脑袋里可能会闪过“力量”这两个字。
切削力听起来高大上，其实它就是在切削过程中，刀具和工件之间的摩擦和接触力。
工件的材料特性对这个切削力的影响，简直比一个好司机对车速的掌控还重要。
换句话说，工件材料的硬度、韧性、结构等特点，直接决定了你在加工时是否能轻松应对，还是得使出全身力气，像个扛重物的壮汉一样。
其实想一想，你在厨房里切菜，遇到西瓜和胡椒的切割难度完全不同，这就有点类似。
硬的材料，切割起来需要更多力气，软的材料就能轻松搞定。
咱先说说硬度吧，硬度大的材料可不是好惹的。
像钢铁、硬铝合金这种，切割时刀具会面临极大的压力，切削力自然就大了。
你看，这种材料不光得刮掉表面层，还得攻破它的硬壳，简直是和“硬骨头”作斗争。
刀具在这么强大的压力下，要是稍微不注意，磨损特别快。
你想啊，钢铁那种硬得像个“铁块儿”一样，刀具可能就被磨得掉了层皮，甚至直接报废。
所以你得时刻注意工件的硬度，否则你会发现，刀具用一会儿就不灵了。
而软一些的材料，比如铝啊、铜啊，切起来就舒服多了，刀具轻松顺畅，切削力也小得多。
当然了，硬度不是唯一的决定因素。
韧性也是个关键。
你想，材料的韧性越大，越难裂开，刀具的切削力就越大。
比如那些韧性好的合金，刀具下去的时候，材料就像黏糊糊的，粘得刀具一阵“咯吱咯吱”的响，切削力明显增大。
像一些高韧性的合金，虽然它的硬度不算特别高，但切削时刀具和材料之间的摩擦大，造成的切削力就很强。
如果材料太韧，切削时的热量产生也会很高，刀具的寿命也会因此大打折扣。
有时候你会发现，即便是同一材料，不同的加工状态也会让切削力有天壤之别。
比如，工件的表面状态。
表面粗糙的工件，切削力就会更大，因为刀具要和表面不平整的地方产生更多的摩擦，切削过程就变得特别“吃力”。
有些材料在加热之后可能会变得更软，切削力就会相对减小，像刀具切进去的感觉就像热刀割黄油，顺滑得很。
材料的化学成分也是一个隐形的“大魔王”。
金属的工艺性能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、 锻造性能
金属的工艺性能
金属利用锻压加工方法成型的难易程度称 为锻造性能。锻造性能的好坏主要取决于金属的 塑性和变形抗力。塑性越好、变形抗力越小，金 属的锻造性能就越好。例如，碳钢在加热的状态 下有较好的锻造性能，铸铁则不能进行锻造。
三、 焊接性能
金属的工艺性能
焊接性能是指金属对焊接加工的适应能力，即 在限定的施工条件下被焊接成按规定设计要求的构 件，并满足预定使用要求的能力。焊接性能好的金 属可以获得没有裂缝、气孔等缺陷的焊缝，焊接质 量好，并且焊接接头具有一定的力学性能。如低碳 钢具有良好的焊接性能，而高碳钢、铸铁的焊接性 能较差。
金属的工艺性能
工艺性能是指金属在制造成各种机械零件或工具的过 程中，对各种不同加工方法的适应能力，即金属采用某种 加工方法制成成品的难易程度，它包括铸造性能、锻造性 能、焊接性能、切削加工性能等。例如，某种金属材料用 铸造成型的方法容易得到合格的铸件，则该种材料的铸造 性能好。工艺性能直接影响零件的制造工艺和质量，是选 择金属材料时必须考虑的因素之一。
一、 铸造性能
金属的工艺性能
金属在铸造成型过程中获得外形准确、内部健全的铸件的能力称 为铸造性能。铸造性能包括流动性、收缩性和偏析等。流动性是指熔 融金属的流动能力，它主要受金属的化学成分和浇注温度的影响，流 动性好的金属容易充满铸型，从而获得外形完整、尺寸精确、轮廓清 晰的铸件；收缩性是指铸件在凝固和冷却过程中体积和尺寸减小的现 象，收缩不仅影响铸件的尺寸精度，还会使铸件产生缩孔、疏松、内 应力、变形及开裂等缺陷，所以用于铸造的金属,其收缩率越小越好; 偏析是指铸件凝固后其内部化学成分不均匀的现象，偏析严重时将造 成铸件各部分的组织和力学性能相差很大，降低铸件的质量。
工件切削加工性
刃和刀尖的强度，一般取γ。＝-4—0º，主偏角kr适当减小,刀
尖圆弧半径rε适当加大。
淬硬钢的组织为回火马氏体，硬度达HRC60以上，塑性
和导热系数都很低。其加工性及刀具材料、刀具几何参数的 选择基本上与冷硬铸铁同。对它们进行精加工，可采用CBN 刀具。
κr= 45° ~ 75°、λs= -10 °
6.钛合金切削加工性分析
1)．钛合金特点和分类
a）密度小（约为 4.5g / cm3 ）,比钢约小一倍。
b）强度极限高（可达σb=0.981~1.37GPa）， 钛合金的比强度（单位重量强度）很高，尤其在高温下比强度仍 很高，这一点对航空、航天工业尤为重要。
工件切削加工性
表 7– 1 材料可加工性分级
分级
名称及种类
Kv
1 很容易切削材料 一般有色金属
> 3.0
2
易切削钢
容易切削材料
3
较易切削钢
2.5 ~ 3.0 1.6 ~ 2.5
4
一般钢及铸铁
1.0 ~ 1.6
普通材料
5
稍难切削材料 0.65 ~ 1.0
6
较难切削材料 0.5 ~ 0.65
7
难切削材料
理 ；对镍基高温合金可采用固溶处理（淬火）
b）、首选一足够的vc以保证加工质量，再选f 、ap
c）、选择合适的刀具材料和角度 连续切：YG6X、YW1 断续切：M42、501、B201
高速钢刀具：γo=15 ° ~20°、αo=12 ° 、κr=45 ° 硬质合金刀具：γo=5° ~ 10°、αo= 8° ~ 15° 、
在自动机床或自动生产线上，常常以切屑
材料及加工工艺
材料及加工工艺材料及加工工艺是制造业中至关重要的环节，它们直接影响产品的质量、性能和外观。
正确选择合适的材料，并配以适当的加工工艺，能够提高产品的竞争力，满足消费者的需求。
本文将探讨材料的选择以及不同的加工工艺对产品的影响。
一、材料的选择材料的选择是生产过程中的首要考虑因素。
不同的产品需要使用不同性质的材料，以满足其特定的要求。
以下是一些常见的材料类型及其特点：1. 金属材料金属材料具有良好的导热性、导电性和机械性能，常用于制造机械零件、建筑结构和电子产品等。
常见的金属材料有钢铁、铝合金、铜合金等。
选择合适的金属材料要考虑其强度、耐腐蚀性、成本等因素。
2. 高分子材料高分子材料具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性能，常用于制造塑料制品、橡胶制品和纺织品等。
常见的高分子材料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
选择合适的高分子材料要考虑其强度、韧性、温度稳定性等因素。
3. 硅酸盐材料硅酸盐材料具有良好的耐高温性、耐腐蚀性和绝缘性能，常用于制造陶瓷产品、玻璃制品和建筑材料等。
常见的硅酸盐材料有瓷器、玻璃、水泥等。
选择合适的硅酸盐材料要考虑其耐热性、硬度、透明度等因素。
二、加工工艺的选择加工工艺的选择与产品的设计和材料有着密切的关联。
不同的加工工艺可以对材料进行切削、成型、焊接等处理，以使其达到预期的形状和性能要求。
以下是一些常见的加工工艺及其特点：1. 切削加工切削加工是通过刀具对材料进行削除，以得到所需形状的工艺。
常见的切削加工包括车削、铣削和钻削等。
切削加工可以使材料的尺寸和表面粗糙度达到要求，但对于复杂形状的零件来说，切削加工的效率较低。
2. 成型加工成型加工是通过对材料施加压力，使其变形达到所需形状的工艺。
常见的成型加工有锻造、压力铸造和注塑等。
成型加工可以高效地制造大批量、复杂形状的产品，但对材料的性能和变形能力有一定要求。
3. 焊接加工焊接加工是通过加热和施加压力，将两个或多个材料连接在一起的工艺。
工件材料的切削加工性
第一节工件材料的切削加工性材料的切削加工性是指对某种材料进行切削加工的难易程度。
1.衡量切削加工性的指标切削加工性的指标可以用刀具使用寿命、一定寿命的切削速度、切削力、切削温度、已加工表面质量以及断屑的难易程度等衡量。
某种材料切削加工性的好坏，是相对另一种材料而言的。
因此，切削加工性是具有相对性的。
一般以切削正火状态45钢的v60作为基准，其它材料与其比较，用相对加工性指标Kr表示：（3-1）式中,v60——某种材料其刀具使用寿命为60min时的切削速度；(v60) j——切削45钢，刀具使用寿命为60min时的切削速度。
二。
影响材料切削加工性的主要因素影响材料切削加工性的主要因素有材料的物理力学性能、化学成分和金相组织等。
三。
难加工材料的切削加工性（一）、高锰钢的切削加工性高锰钢加工硬化严重，塑性变形会使奥氏体组织变为细晶粒的马氏体组织，硬度急剧增加，造成切削困难。
高锰钢热导率低，仅为45钢的1/4，切削温度高，刀具易磨损，高锰钢韧度大，约为45钢的8倍，其伸长率也大，变性严重，导致切削力增加，并且不易断屑。
（二）不锈钢的切削加工性奥氏体不锈钢中的铬、镍含量较大，铬能提高不锈钢的强度及韧性，但使加工硬化严重，易粘刀。
不锈钢切屑与前刀面结出长度较短，刀尖附近应力较大，经计算刀尖所收的应力为切削碳钢的1.3倍，造成刀尖易产生塑性变形或崩刀。
奥氏体不锈钢导热性差，切削温度高。
另外，锯齿形切屑并不因速度增高而有所改变，所以切削波动大，易产生振动，使刀具破损。
断屑问题也是不锈钢车削中的突出问题。
车削不锈钢时，多采用韧性好的YG类硬质合金刀片，选择较大的前角和小的主偏角；较低的切削速度，较大的进给量和背吃刀量。
四、改善材料切削加工性的基本方法1．在材料中适当添加化学元素??? 在钢材中添加适量的硫、铅等元素，能够破坏铁素体的连续性，降低材料的塑性，使切削轻快，切屑容易折断，大大地改善材料的切削加工性。
在铸铁中加入合金元素铝、铜等能分解出石墨元素，利于切削。
影响工件材料切削加工性的因索及改善途径
影响工件材料切削加工性的因索及改善途径发布日期：[2007-3-17] 共阅[1268]次1、什么是难切削材料？所谓难切削材料，就是切削性差的材料，或切削困难的材料。
材料的性能如硬度大于250HB，抗拉强度大于1000MPa，延伸率δ大于30％，冲击值αK大于100MPa，导热系数K小于41.8W/m.k，都属于难切削材料。
也可用切削过程中的现象(切削力大、刀具易磨损、刀具耐用度低、已加工表面质量难于达到要求和切屑难于控制等)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：导热系数高的材料，允许的切削速度Vc就高。
如用硬质合金刀具切削下列不同导热系数的材料所允许用的Vc；碳钢K=48.2～50.2 W/m.k Vc=100～150 m/min高温合金K=8.4～16.7 W/m.k Vc=7～60 m/min钛舍金K=5.44～10.47 W/m.k Vc=15～50 m/min2)线膨胀系数α：它的大小影响材料在切削时加工时热胀冷缩程度而影响加工精度。
(2)材料的化学成分：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：碳(C)；材料含碳量增加，其硬度和强度相应增大。
含碳量适中(如45号钢)，其切削加工性好。
材料含碳量低，切削加工性也变差。
镍(Ni)：Ni能提高材料的耐热性，但材料的导热系数明显下降。
当镍大于8％时，形成奥氏体钢，致使加工硬化严重。
钒(V)：随着材料含钒量的增加，使材料的磨削性能变差。
钼(Mo)：钼能提高材料的强度和韧性，但材料的导热系数下降。
钨(W)：能提高材料的高温强度和常温强度，但使材料的导热系数明显下降。
锰(Mn)：锰能提高材料的硬度与强度，但使材料的韧性略降低。
当锰大于1.5％时，材料的切削加工性将变差。
硅(Si)：使材料的导热系数下降。
钛(Ti)：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。
刀具材料应具备的性能及常用材料
刀具材料应具备的性能及常用材料刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。
使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右；20世纪初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。
一刀具材料应具备的性能性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。
刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。
高硬度和高耐磨性刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。
刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。
足够的强度与冲击韧性强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。
一般用抗弯强度来表示。
冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。
硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。
高耐热性耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。
它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。
良好的工艺性和经济性为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。
当然在制造和选用时应综合考虑经济性。
当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。
因此在选用时一定要综合考虑。
二常用刀具材料常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。
高速钢高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。
机械制造基础考点整理
机械制造基础考点整理机械制造基础是一门涵盖广泛、综合性强的学科，对于学习机械工程及相关专业的同学来说至关重要。
以下是对机械制造基础中一些重要考点的整理。
一、工程材料工程材料是机械制造的基础。
首先要了解金属材料的性能，包括力学性能（如强度、硬度、塑性、韧性等）、物理性能（如密度、熔点、导电性、导热性等）和化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等）。
常见的金属材料有钢铁、铝合金、铜合金等。
钢铁的分类众多，如碳素钢、合金钢等，需要掌握它们的成分、性能特点和用途。
铝合金具有轻质、高强度等优点，常用于航空航天等领域。
对于非金属材料，如塑料、橡胶、陶瓷等，也要了解它们的特性和应用范围。
塑料具有良好的绝缘性和成型性；橡胶具有弹性和耐磨性；陶瓷则具有耐高温、耐磨等性能。
二、铸造铸造是将液态金属浇入铸型中，冷却凝固后获得零件或毛坯的方法。
铸造工艺包括砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造等。
砂型铸造是最常用的方法，其成本低、适应性强，但铸件精度较低。
熔模铸造能生产形状复杂、精度高的铸件，但成本较高。
铸造过程中需要考虑浇注系统的设计，以保证金属液平稳、快速地充满型腔，同时还要注意防止产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。
三、锻造锻造是通过对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的锻件。
锻造分为自由锻造和模锻。
自由锻造适用于单件、小批量生产，形状较简单的锻件；模锻则适用于大批量生产，形状复杂、精度要求高的锻件。
锻造过程中要注意控制变形温度、变形速度和变形程度，以避免产生裂纹等缺陷。
四、焊接焊接是通过加热或加压，或两者并用，使焊件达到原子结合的一种连接方法。
常见的焊接方法有电弧焊、气保焊、电阻焊等。
电弧焊应用广泛，包括手工电弧焊和埋弧焊。
气保焊具有焊接质量高、效率高等优点。
焊接接头的形式有对接接头、角接接头、T 型接头等，需要根据具体情况选择合适的接头形式。
焊接过程中容易出现焊接裂纹、气孔、夹渣等缺陷，要采取相应的措施进行预防和控制。
工件材料的切削加工性
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。
机械制造技术基础(第2版)习题答案
机械加工方法与装备一、填空题1. 实现切削加工的基本运动是______ ____ _和______ ______。
2. 机床型号中必须包含机床的_______代号、_______代号、_______代号和____ ___代号。
3. 目前在切削加工中最常用的刀具材料是 ____ _和____ __ __。
4. 切削用量一般包括 ____ __、 ____ __和___ __ ___。
5. 车削加工中，影响切削层宽度的因素有 ____ _和____ __ __。
二、选择题1.在外圆磨床上磨削工件外圆面时，其主运动是（）。
A砂轮回转运动 B工件回转运动 C砂轮直线运动 D 工件直线运动2.在立式钻床上钻孔，其主运动和进给运动（）。
A均由工件来完成 B均由刀具来完成 C分别由工件和刀具来完成 D 分别由刀具和工件来完成3. 背吃刀量是指主切削刃与工件切削表面的接触长度（）。
A 在切削平面的法线方向上测量的值 B在正交平面的法线方向上测量的值C在基面上的投影值 D在主运动和进给运动方向所组成平面的法线方向上测量的值4.普通车床的主参数是（）。
A 车床最大轮廓尺寸B 主轴与尾座之间最大距离C 主轴中心高D 床身上工件最大回转直径5. 确定刀具标注角度的参考系选用的三个主要基准平面是（）。
A 切削平面、已加工平面和待加工平面B 前刀面、主后刀面和副后刀面C 基面、切削平面和正交平面（主剖面）D 基面、进给平面和法平面6. 通过切削刃上选定点，垂直于主运动方向的平面称为（）。
A 切削平面B 进给平面C 基面 D主剖面7. 刃倾角是在切削平面内测量的主切削刃与（）之间的夹角。
A 切削平面 B基面C 主运动方向 D进给方向8. 刀具在基面内测量的角度有（）。
A 前角和后角B 主偏角和副偏角C 刃倾角D 副后角9. 在正交平面内测量的角度有（）。
A 前角和后角B 主偏角和副偏角C 副后角D 刃倾角10. 车外圆时若刀尖低于工件轴线，其工作角度与标注角度相比将会（）。
机械制造基础习题集和答案
《机械制造基础》习题集参考答案机械工程材料一．名词解释题强度：是指金属材料抵抗塑形变形和断裂的能力。
塑形：金属材料在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力。
硬度：金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的能力。
韧性：金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。
合金：由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。
同素异构性：同一金属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。
调质处理：指淬火及高温回火的热处理工艺。
淬硬性：钢淬火时的硬化能力。
马氏体：含碳过饱和的α固溶体。
回火稳定性：钢在回火时抵抗硬度下降的能力。
二．判断正误1、细化晶粒虽能提高金属的强度，但增大了金属的脆性。
（╳）2、结构钢的淬透性，随钢中碳含量的增大而增大。
（╳）3、普通低合金结构钢不能通过热化处理进行强化。
（√）4、置换固溶体必是无限固溶体。
（╳）5、单晶体必有各向异性。
（√）6、普通钢和优质钢是按其强度等级来区分的。
（╳）7、过热钢经再结晶退火后能显著细化晶粒。
（╳）8、奥氏体耐热钢也就是奥氏体不锈钢。
（╳）9、马氏体的晶体结构和铁素体的相同。
（√）10、弹簧钢的最终热处理应是淬火+低温回火。
（╳）11、凡单相固溶体均能进行形变强化。
（√）12、陶瓷组织中的气相能起到一定的强化作用。
（╳）13、高速钢淬火后经回火可进一步提高其硬度。
（√）14、马氏体的强度和硬度总是大于珠光体的。
（╳）15、纯铁在室温下的晶体结构为面心立方晶格。
（╳）16、马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。
（╳）17、所谓白口铸铁是指碳全部以石墨形式存在的铸铁。
（╳）18、白口铸铁铁水凝固时不会发生共析转变。
（╳）19、铸件可用再结晶退火细化晶粒。
（√）20、冷热加工所形成的纤维组织都能使金属出现各向异性。
（√）21、奥氏体的塑性比铁素体的高。
（√）22、白口铸铁在室温下的相组成都为铁素体和渗碳体。
（√）23、过共析钢的平衡组织中没有铁素体相。
（╳）24、对常见铝合金仅进行淬火，强化效果不显著。
第二篇 第二章 常用合金铸件的生产
思考：某产品上的灰铸铁件壁厚有5mm、25mm两种，力学 性能全部要求抗拉强度为220MPa，若全部选用HT200,是否 正确？
二、可锻铸铁
可锻铸铁又称玛铁（钢）。它是将白口铸铁经石墨化 退火而成的一种铸铁。抗拉强度得到显著提高，且有着相 当高的塑性与韧性(但不可锻)。
（3）缺口敏感性小 由于石墨已使金属基体形成了大量缺口， 因此，外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微，从而增加了
零件工作的可靠性。
（4）铸造性能优良，切削加工性好 灰铸铁的含碳量近于共 晶，流动性好。由于铸铁在结晶过程中伴有石墨析出，石墨 的析出所产生的体积膨胀抵消了部分铁的收缩，故收缩率甚 小。
2．影响铸铁组织和性能的因素
铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。在铁碳合金中 ，碳有两种存在形式：其一是渗碳体，其中w（C）=6．69% ；其二是石墨，用符号G表示，其w（C）=100%。石墨具有特 殊的简单六方晶格，如图所示。
一、灰铸铁
金属基体+片状石墨
(1)灰铸铁的化学成分 灰铸铁的化学成分大致是： w(C)=2.5%～4.0%，w(Si)=1.0%～2.5%，w(Mn)=0.5%～1.4%， w(S)≤0.15%，w(P)≤0.3%。 (2)灰铸铁的显微组织 由于化学成分和冷却条件的综合影 响，灰铸铁在室温下的显微组织有三种类型：铁素体(F)＋ 片状石墨(G)；铁素体(F)+珠光体(P)＋片状石墨(G)；珠光 体(P)＋片状石墨(G)。
灰铸铁的抗压强度受石墨的影响较小，并与钢相近。
图 2-12 灰铸铁的显微组织
铸造性能好，价格低、 生产简单，强度低， 减磨，耐磨，减振， 石墨膨胀，作承受压 力的机床底座，床身 和不重要的构件、零 件如：端盖、凸轮等 导轨、缸体
第七章 工件材料切削加工性
由此可知，同一材料很难在各项指标中同时获得良好的评 价。但总的来说：某材料被切削时，刀具的耐用度高，所允 许的切削速度高，质量易保证，易断屑，切削力小，则加工 性好，反之加工性差。
三、常用衡量加工性的标志
VＴ是最常用的切削加工性标志，它的含义是：当刀具耐
7.4 非金属材料的切削加工性简介
一、陶瓷材料的切削加工性
普通陶瓷与特种陶瓷（精细陶瓷） 精细陶瓷分为结构陶瓷及功能陶瓷。 精细陶瓷材料切削加工特点：采用金刚石刀具或立方氮 化硼刀具进行切削加工，或采用磨削加工方式。该材料额韧 性低，脆性大，切削时刀具破损和磨损严重 ，刀具耐用度 低。
二、复合材料的切削加工性
第七章 工件材料切削加工性
7.1 工件材料切削加工性的概念和衡量指标
一、切削加工性的概念
切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进行 切削加工的难易程度。 如难加工材料， 加工性差。
切削加工性是相对的
二、切削加工性的衡量指标
1、以加工质量衡量切削加工性：在一定条件下， 以是否易 达到所要求的表面质量的各项指标来衡量。
7.3 某些难加工材料的切削加工性
一、高锰钢的切削加工性
高锰钢（钢的锰含量在11％～14） 加工硬化严重，导热性低； 高锰钢车削时，宜选用强度和韧性较高的硬质合金。切 速不要过高。进给量与切深不宜过小。以免刀刃在硬化层中 切削。
二、高强度钢的切削加工性
高强度钢的室温强度高，抗拉强度>1.177GPa。 加工时应考虑的问题： 1 、避免振动，系统刚性； 2、刀具材料的选择； 3、刀具几何参数的选择；（小前角或负前角以增强刀刃， 圆弧刀尖 ） 4、切削速度、进给量的确定； 5、冷却情况。
相对加工性
普通铝及铝合金、铜及铜合金，强度硬度低，导热性
好，易切削。
（二）铸铁
白口铸铁硬度高（HBS600)，难切削；
灰口铸铁硬度适中，强度塑性小，切削力较小，但高硬度 碳化物对刀具有擦伤，崩碎切屑，切削力热集中刀刃上且有 波动，刀具磨损率并不低，应采用低于加工钢的切削速度。 球墨铸铁、可锻铸铁的强度塑性比灰铁高，切削性良好
工件材料的相对加工性
1.切削速度vT的含义：当刀具使用寿命为T (min)时切削 某种材料所允许的切削速度。
vT越高，材料的切削加工性越好。 通常取T = 60 min，
vT写作v60 ；难加工材料，vT为v15或v30 。
2.相对加工性Kr：以σb=0.637GPa的45钢的v60作为基准， 写作(v60 )j ，将某种材料的v60与其相比的比值，即
高强度硬度，高塑性韧性或高脆性，耐高温，导热性差。 切削力大，温度高，刀具磨损快，断屑难，加工性差。
四、改善切削加工性的途径
（一）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
（二）改善切削加工条件
1.选择合适的刀具材料和切削用量 难加工材料，导热性差，选YG、YW合金或涂层刀片；
刀具合理几何参数，断屑槽、卷屑槽，控制排屑；
选择合理切削用量等。
工件表面若有硬皮应进行退火处理。
（三）结构钢
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影响钢、铁切削加工性的因素及铜、铝合金加工的特点材料影响因素切削加工性
钢力学性能
硬度：170-230HBS最好，HBS＞300
显著下降，HBs≈400很差
塑性：ψ＝50％-60％显著下降
wc：0.25％-0.35％左右最好，wMn：当wc＜O.2％时
1.5％最好，wNi：＞8％加工更困难,wMo：0.15％
-0.40％时稍提高加工性，当淬火钢硬度为HB＞350
时，加入一些Mo可提高其加工性
轧制方法
含碳量(质量分数)＜0.3％：冷轧或冷拔比热轧好
含碳量(质量分数)0.3％-0.4％的中碳钢：冷轧与热轧差不多
含碳量(质量分数)＞0.4％的高碳钢：热轧比冷轧好
金相组织
铁素体：塑性很大的铁素体钢，切削加工性很差，切削前一
般经过冷轧或冷拔可提高加工性
珠光体：含碳量(质量分数)＞0.6％时，粒状珠光体比片状珠
光体好，低碳钢以断续细网状的片状珠光体为好
索氏体、屈氏体：二者都比珠光体硬，稍差
马氏体：更硬、更差
奥氏体：软而韧、加工硬化厉害，导热性差易粘刀，很差冶炼方法
转炉钢：含硫、磷较高、最好
乎炉钢：含硫、磷较低、较差
电炉钢：含硫、磷最低、最差。