机械制造技术——难加工材料与结构的加工技术(精)
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机械制造技术
Mechanical Manufacturing Technology （切削原理与刀具：Cutting Principle & Cutting Tools）
第七章 难加工材料与结构的加工技术
南京航空航天大学机电学院052系
本章内容
10.1难加工材料与结构概述*（1学时） 10.1.1难加工材料 1）难加工材料的分类 2）难加工材料的应用 10.1.2 难加工结构 10.2 难加工材料的加工技术（2学时） 10.2.1 钛合金加工 10.2.2 高温合金加工 10.2.3 不锈钢加工 10.2.4 高强度钢和超高强度钢的加工 10.2.5 复合材料加工 10.2.6 脆性材料加工 10.3 难加工结构的加工技术（1学时） 10.3.1薄壁件加工 10.3.2 叶片及涡轮盘加工 10.3.4阵列孔及微孔加工
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类
2.高温合金
1.定义：高温合金又称耐热合金或热强合金，
它是多组元的复杂合金，以铁、镍、钴、钛等 为基，能在600～1000℃的高温氧化环境及燃 气腐蚀条件下工作，而且还可以在一定应力作 用下长期工作，具有优良的热强性能、热稳定 性能和热疲劳性能。
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类
（2）铁素体不锈钢 含铬量16％～30％。常用牌号有 0Cr13、1Cr14S、1Cr17、1Cr28、 0Cr17Ti、 1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti等。 （3）奥氏体不锈钢 合铬量为12％～25％，含镍量为 7％～20％（或高于20％），常用牌号为1Cr18Ni9Ti 、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9等。 （4）奥氏体一铁素体不锈钢 常用牌号有1Cr18Ni11Si 、4AlTi等。 （5）沉淀硬化型不锈钢 常用牌号有0Cr17Ni4Cu4Nb 、0Cu17Ni7Al等。
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类
1.钛合金 2.高温合金 3.不锈钢 4.高强度钢与超高强度钢 5.复合材料 6.硬脆性材料
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类
1.钛合金
钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈 密排六方晶格结构，称为α钛，在882℃以上呈体心立 方晶格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构特点， 添加适当的合金元素（如表10.1.1所示），使其相变 温度及相分含量改变而得到不同类型的钛合金。室温 下，钛合金有3种基体组织，因此分为3类：1）α相钛 合金（用TA表示）；2）β相钛合金（用TB表示）；3 ）α+β相钛合金（用TC表示）。其中最常用的是α钛 合金和α+β钛合金，α钛合金切削加工性能最好，αβ 钛合金次之，β钛合金最差。
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源自文库
难加工材料与结构概述－分类
4.高强度钢与超高强度钢
1）高强度和超高强度钢为具有一定合金含量的结构钢 。它们的原始强度、硬度并不太高，但经过调质处理 （一般为淬火和中温回火），可获得较高或很高的强 度。通常把调质后σb>1.2GPa、σs>1GPa的钢称为高 强度钢；把调质后σb>1.5GPa、σs>1.3GPa的钢称为 超高强度钢。它们的硬度在35～50HRC之间。加工这 两种钢时，粗加工一般在调质前进行，而精加工、半 精加工及部分粗加工则在调质后进行。
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类 （4）低温性能好 钛合金在低温和超低温下能保 持力学性能。 （5）化学活性大 钛的化学活性大，与大气中的 O2、N2、H2、CO、CO2、水蒸气、氨气等均产 生剧烈的化学反应。 （6）导热性差 钛的导热系数低，约为Ni的1/4， Fe的1/5，Al的1/14 （7）弹性模量小 钛的弹性模量为107.8GPa，约 为钢的1/2
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难加工材料与结构概述－分类
3.不锈钢 1.定义：不锈钢是指在大气中或在某些腐蚀性介质中 具有一定耐腐蚀能力的钢种。 2.种类：按其成分可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大 类。按其内部组织结构可分为以下几类： （1）马氏体不锈钢 含铬量为12％～17％，含碳量为 0.1％～0.5。常用牌号有1Cr13、2 Cr13、3 Cr13、4 Cr13等。
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述
1.定义： 难加工材料是指难以进行切削加工的材料，即切削 加工性差的材料。切削加工性等级代号5级以上的材 料均属于难加工材料。从材料的物理力学性能看， 硬度高于250HBS、强度σb>0.98GPa、延伸率δ>30 ％、冲击值ak >9.8×105J/m2、导热系数k<41.9W/ （m℃）的均属难加工材料之列。 2.主要内容： 1）难加工材料 1）难加工材料的分类 2）难加工材料的应用 2） 难加工结构
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难加工材料与结构概述－分类
钛合金－性能
（1）比强度高 钛合金的密度在4.5×103kg/cm3左右 ，仅为钢的60％， （2）热强度高 钛合金热稳定性好、高温强度高。在 300～500℃ 下， 其强度约比铝合金高10倍。 （3）抗蚀性好 钛合金在潮湿的大气和海水介质中工 作，其抗蚀性优于 不锈钢
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类
2.高温合金分类： 1）按合金基体元素种类来分，可分为铁基、镍基和 钴基合金三类，目前使用的铁基合金含镍量高达25％ ～60％，这类铁基合金有时又称为铁镍基合金； 2）根据合金强化类型不同，高温合金可分为固溶强 化型合金和时效沉淀强化型合金，不同强化型的合金 有不同的热处理制度； 3）根据合金材料成形方式的不同，高温合金可分为 变形合金、铸造合 金和粉末冶金合金三类。 此外，按使用特性，高温合金又可分为高强度合金、高 屈服强度合金、抗松弛合金、低膨胀合金、抗热腐蚀 合金等。
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第七章 难加工材料与结构的加工技术
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本章内容
10.1难加工材料与结构概述*（1学时） 10.1.1难加工材料 1）难加工材料的分类 2）难加工材料的应用 10.1.2 难加工结构 10.2 难加工材料的加工技术（2学时） 10.2.1 钛合金加工 10.2.2 高温合金加工 10.2.3 不锈钢加工 10.2.4 高强度钢和超高强度钢的加工 10.2.5 复合材料加工 10.2.6 脆性材料加工 10.3 难加工结构的加工技术（1学时） 10.3.1薄壁件加工 10.3.2 叶片及涡轮盘加工 10.3.4阵列孔及微孔加工
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难加工材料与结构概述－分类
2.高温合金
1.定义：高温合金又称耐热合金或热强合金，
它是多组元的复杂合金，以铁、镍、钴、钛等 为基，能在600～1000℃的高温氧化环境及燃 气腐蚀条件下工作，而且还可以在一定应力作 用下长期工作，具有优良的热强性能、热稳定 性能和热疲劳性能。
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类
（2）铁素体不锈钢 含铬量16％～30％。常用牌号有 0Cr13、1Cr14S、1Cr17、1Cr28、 0Cr17Ti、 1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti等。 （3）奥氏体不锈钢 合铬量为12％～25％，含镍量为 7％～20％（或高于20％），常用牌号为1Cr18Ni9Ti 、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9等。 （4）奥氏体一铁素体不锈钢 常用牌号有1Cr18Ni11Si 、4AlTi等。 （5）沉淀硬化型不锈钢 常用牌号有0Cr17Ni4Cu4Nb 、0Cu17Ni7Al等。
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难加工材料与结构概述－分类
1.钛合金 2.高温合金 3.不锈钢 4.高强度钢与超高强度钢 5.复合材料 6.硬脆性材料
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难加工材料与结构概述－分类
1.钛合金
钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈 密排六方晶格结构，称为α钛，在882℃以上呈体心立 方晶格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构特点， 添加适当的合金元素（如表10.1.1所示），使其相变 温度及相分含量改变而得到不同类型的钛合金。室温 下，钛合金有3种基体组织，因此分为3类：1）α相钛 合金（用TA表示）；2）β相钛合金（用TB表示）；3 ）α+β相钛合金（用TC表示）。其中最常用的是α钛 合金和α+β钛合金，α钛合金切削加工性能最好，αβ 钛合金次之，β钛合金最差。
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源自文库
难加工材料与结构概述－分类
4.高强度钢与超高强度钢
1）高强度和超高强度钢为具有一定合金含量的结构钢 。它们的原始强度、硬度并不太高，但经过调质处理 （一般为淬火和中温回火），可获得较高或很高的强 度。通常把调质后σb>1.2GPa、σs>1GPa的钢称为高 强度钢；把调质后σb>1.5GPa、σs>1.3GPa的钢称为 超高强度钢。它们的硬度在35～50HRC之间。加工这 两种钢时，粗加工一般在调质前进行，而精加工、半 精加工及部分粗加工则在调质后进行。
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类 （4）低温性能好 钛合金在低温和超低温下能保 持力学性能。 （5）化学活性大 钛的化学活性大，与大气中的 O2、N2、H2、CO、CO2、水蒸气、氨气等均产 生剧烈的化学反应。 （6）导热性差 钛的导热系数低，约为Ni的1/4， Fe的1/5，Al的1/14 （7）弹性模量小 钛的弹性模量为107.8GPa，约 为钢的1/2
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类
3.不锈钢 1.定义：不锈钢是指在大气中或在某些腐蚀性介质中 具有一定耐腐蚀能力的钢种。 2.种类：按其成分可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大 类。按其内部组织结构可分为以下几类： （1）马氏体不锈钢 含铬量为12％～17％，含碳量为 0.1％～0.5。常用牌号有1Cr13、2 Cr13、3 Cr13、4 Cr13等。
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述
1.定义： 难加工材料是指难以进行切削加工的材料，即切削 加工性差的材料。切削加工性等级代号5级以上的材 料均属于难加工材料。从材料的物理力学性能看， 硬度高于250HBS、强度σb>0.98GPa、延伸率δ>30 ％、冲击值ak >9.8×105J/m2、导热系数k<41.9W/ （m℃）的均属难加工材料之列。 2.主要内容： 1）难加工材料 1）难加工材料的分类 2）难加工材料的应用 2） 难加工结构
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难加工材料与结构概述－分类
钛合金－性能
（1）比强度高 钛合金的密度在4.5×103kg/cm3左右 ，仅为钢的60％， （2）热强度高 钛合金热稳定性好、高温强度高。在 300～500℃ 下， 其强度约比铝合金高10倍。 （3）抗蚀性好 钛合金在潮湿的大气和海水介质中工 作，其抗蚀性优于 不锈钢
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难加工材料与结构概述－分类
2.高温合金分类： 1）按合金基体元素种类来分，可分为铁基、镍基和 钴基合金三类，目前使用的铁基合金含镍量高达25％ ～60％，这类铁基合金有时又称为铁镍基合金； 2）根据合金强化类型不同，高温合金可分为固溶强 化型合金和时效沉淀强化型合金，不同强化型的合金 有不同的热处理制度； 3）根据合金材料成形方式的不同，高温合金可分为 变形合金、铸造合 金和粉末冶金合金三类。 此外，按使用特性，高温合金又可分为高强度合金、高 屈服强度合金、抗松弛合金、低膨胀合金、抗热腐蚀 合金等。