高强度钢和超高强度钢的切削加工

简介：1 什么是高强度钢和超高强度钢？所谓高强度钢，是指那些在强度和韧性方面结合很好的钢种。低合金结构钢，经调质处理后，具有很好的综合力学性能。其抗拉强度sb＞1 200MPa时，叫高强度钢；其抗拉强度sb＞1500MPa时，称为超高强度钢。超高强度钢，视其合金含量的多少，可分为低合金超高强度钢(合金含量不大于6%)、中合金超高强度钢和高合金超高强度钢。含一种合金元素的高强度合金钢有铬钢、关键字：刀具夹具切削铣削车削机床测量

1 什么是高强度钢和超高强度钢？

所谓高强度钢，是指那些在强度和韧性方面结合很好的钢种。低合金结构钢，经调

质处理后，具有很好的综合力学性能。其抗拉强度σb＞1200MPa时，叫高强度钢；

其抗拉强度σb＞1500MPa时，称为超高强度钢。

超高强度钢，视其合金含量的多少，可分为低合金超高强度钢(合金含量不大于6%)、中合金超高强度钢和高合金超高强度钢。

含一种合金元素的高强度合金钢有铬钢、镍钢、锰钢等；含两种合金元素的合金钢

有铬镍钢、铬锰钢、铬钼钢等；含三种以上合金元素的高强度合金钢有铬锰硅钢、

铬镍钨钢、铬镍钼钢、铬锰钛钢、铬锰钼钒钢等。

高强度钢和超高强度钢的原始强度和硬度并不高，但是经过调质处理后可获得较高

的强度，硬度在HRC30～50之间。

钢的抗拉强度与硬度之间存在一定的关系。一般来说，硬度提高强度也随之增高，

但不能说高强度钢就是高硬度钢。所谓高强度钢和超高强度钢，是指综合性能而言

的。淬火钢的硬度很高，但不能称为高强度钢和超高强度钢，其原因是它的综合性

能不好，几乎没有塑性，韧性也很差，只能作耐磨零件和工具。

2 高强度钢和超高强度钢有哪些切削特点？

高强度钢和超高强度钢，由于加入不同量的合金元素，经热处理后，Si、Mo、Ni 等元素使固溶体强化，金相组织多为马氏体，具有很高的强度(最高可达1960MPa)和较高的硬度(HRC＞35)，冲击韧性高于45号钢，切削时具有以下特点：

1.刀具易磨损、耐用度低：高强度钢和超高强度钢，调质后的硬度一般在HRC50以

下，但抗拉强度高，韧性也好。在切削过程中，刀具与切屑的接触长度小，切削区的应力和热量集中，易造成前刀面月牙洼磨损，增加后刀面的磨损，导致刃口崩缺或烧伤，刀具的耐用度低。

2.切削力大：高强度钢和超高强度钢的剪切强度高，变形困难，切削力在同等的切削

条件下，比切45号钢的单位切削力大1.17～1.49倍。

3.切削温度高：这两种钢的导热性差，切削时切屑集中于刃口附近很小的接触面内，

使切削温度增高。如45号钢的导热系数为50.2 W/(m·K)，而38CrNi3MoVA的导热系数为29.3 W/(m·K)，仅为45号钢的60%，切削38CrNi3MoVA时的切削温度比切削45号钢的切削温度高100℃左右。切削温度高，刀具磨损加剧。

4.断屑困难：由于高强度钢和超高强度钢具有良好的塑性和韧性，所以切削时切屑不

易拳曲和折断。切屑常缠绕在工件

和刀具上，影响切削的顺利进行。

3 切削高强度钢和超高强

度钢时怎样选择刀具材

料？

高强度钢和超高强度钢具有很高

的强度和硬度，切削时要求刀具应

具有较高的红硬性、耐磨性及冲击

韧性，而且不易产生粘结磨损和扩

散磨损。粗加工和断续切削时，要

求刀具具有抗热冲击性能。除金刚

石刀具外，各种刀具材料均可以切

削，在选择刀具材料时，应根据切

削条件合理选择。

1.高速钢：选用高性能高速钢切削高

强度钢和超高强度钢，应根据工件

材料的性能、形状、加工方法和工艺系统刚性等特点，全面考虑刀具材料的耐热性、耐磨性和韧性等。当工艺系统刚性较好、刀具型面简单时，可采用钨系、钨钼系高钒高钴高速钢；型面复杂时，可采用钨钼系、高碳低钒含铝高速钢或钨钼系高碳低钒高钴高速钢；当工艺系统刚性较差时，可采用钨钼系低钒含铝高速钢及钨钼系低钒高钴高速钢；在冲击切削条件下，宜采用钨钼系高钒高速钢、钨钼系含铌高速钢或钨钼系含铝高速钢。不同的切削方式切削高强度钢和超高强度钢时，高速钢牌号

的选择见表1。

2.粉末冶金高速钢和TiN涂层高速钢：粉末冶金高速钢，是由高速钢粉末在高温(110

0℃)、高压(100MPa)下直接压制，再锻造成所需要的刀具形状，加工淬火后刃磨而

成。它具有硬度高、高温硬度好、耐磨性好的特点，适用于高强度钢和超高强度钢

的切削。如原冶金部钢铁研究总院生产的FW12Cr4V5C05(FT15)和FW 10Mo5Cr

4V2Co12等。

高速钢刀具TiN涂层，可以延长刀具耐用度2～3倍，提高切削速度25%。常用的

涂层高速钢刀具有：麻花钻、立铣刀、丝锥、齿轮滚刀、铰刀和插齿刀等。

3.硬质合金：根据硬质合金的性能，它是切削高强度和超高强度钢的主要刀具材料。

一般应选新型高性能硬质合金或涂层硬质合金。

4.陶瓷刀具：它的硬度和耐热性高于硬质合金，允许的切削速度比硬质合金高1～2

倍。在高强度钢和超高强度钢的切削中，陶瓷刀具主要用于车削和平面铣削的半精加工和精加工中。推荐选用Al2O3～TiC系列陶瓷，如AT6、AG2、T8、LT35、LT55等。

5.立方氮化硼(CBN、PCBN)：这种刀具的硬度、耐磨性及耐热性很高，PCBN的强

度也很高，达1500 MPa，适用于高强度钢和超高强度钢的车削和铣削，主要用于半精加工和精加工。

简介：陶瓷刀具车5 切削高强度钢和超高强度钢时怎样选择切削用量？各种高强度钢和超高强度钢中的合金元素种类与含量不同，热处理后的力学物理性能差异也很大，因此应根据不同的切削对象合理选择切削用量。选择切削用量的基本原则与一般切削相同。切削高强度钢时的切削速度应比加工一般钢材低些，为切削45号钢的切削速度的50%左右。加工超高强度钢应更低一些，为切削45号钢的切削速度的30%。采用高关键字：刀具夹具切削铣削车削机床测量