难加工材料

难加工材料

绪论：

1.难加工材料分类？特点？

2.难切削材料有哪些特点？

3.改善难切削材料切削加工性的基本途径有哪些？

第一章淬火钢的切削加工

1.1 什么是淬火钢？它有哪些切削特点？

1.2怎样选择切削淬火钢的刀具材料？

1.3切削淬火钢的实例有哪些？

第二章不锈钢的切削加工

第三章高强度钢和超高强度钢的切削加工

第四章高锰钢的切削加工

第五章冷硬铸铁和耐磨铸铁的切削加工

第六章钛合金的切削加工

第七章高温合金的切削加工

第八章热喷涂材料的切削加工

第九章难熔金属和纯金属的切削加工

第十章其他难加工材料

绪论：

1.难切削材料分哪几类？各有什么特点？

难加工材料，科学地说，就是切削加工性差的材料，即硬度>HB250,强度σb>1000MPa，延伸率>80%，冲击值αK>0.98MJ/m2,导热系数K<41.8W（m·K）。

难加工材料种类很多，从金属到非金属材料的范围也很广泛，初步可分为以下八大类：

（1）微观高硬度材料：如玻璃钢、岩石、可加工陶瓷、碳棒、碳纤维、各种塑料、胶木、树脂、合成材料、硅橡胶、铸铁等。

这类材料的特点是含有硬质点相，其中有的研磨性很强。

由于这些材料的耐磨性很好，切削时起磨料作用，故刀具主要承受磨料磨损，在高速切削时也同时伴随着物理、化学磨损。

（2）宏观高硬度材料：如淬火钢、硬质合金、陶瓷、冷硬铸铁、合金铸铁、喷涂材料（镍基、钴基）等。

这类材料的主要特点是硬度高。切削这类材料时，由于切削力大，切削温度高，刀具主要是磨料磨损和崩刃。

（3）加工时硬化倾向严重的材料，如不锈钢、高锰钢、耐热钢、高温合金等。

这类材料的塑性高、韧性好、强度高，强化系数高。切削加工时的切削表面和已加工表面硬化现象严重。由于这类材料的强度高，导热系数低，切削温度高，切削力大，刀具主要承受磨料磨损、粘结磨损和热烈磨损。

（4）切削温度高的材料：如合成树脂、木材、硬质橡胶、石棉、酚醛塑料、高温合金、钛合金等。

这类材料的导热系数很低。切削这类材料时，刀具易产生磨料磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损。

（5）高塑性材料：如纯铁、纯镍、纯铜等。

由于这类材料延长率大于50%，塑性高，切削时塑性变形很大，易产生积屑瘤和鳞刺，刀具主要时磨料磨损和粘结磨损。

（6）高强度材料：是指强度σb>1000MPa的材料，如奥氏体不锈钢、高锰钢、高温合金和部分合金钢。

由于它们的强度高，切削时的切削力大，切削温度高，不仅刀具易磨损，而且切屑不易处理。

（7）化学活性大的材料：如钛、镍、钴及及其的合金。这类材料化学活性大、亲和性强，切削加工时易粘结在刀具上，与刀具材料产生化学、物理反应、相互扩散。

（8）稀有高熔点材料：是指熔点高于17000C的难熔金属材料，如钨、钼、铌、钽、锆、铪、钒、铼的纯金属及其合金。

由于这些材料本身的熔点高，在切削加工时切削力大，切屑变形也大，刀具主要是磨料磨损和粘结磨损。

2.难切削材料有哪些切削特点？

（1）切削力大：难切削材料大都具有高的硬度和强度，原子密度和结合力大，抗断裂韧性和持久塑性高，在切削过程中切削力大。一般难切削材料的单位切削力是切削45钢的单位切削力的1.25-2.5倍。

（2）切削温度高：多数的难切削材料，不仅具有较高的常温硬度和强度，而且具有高温硬度和高温强度。因此，在切削过程中，消耗的切削变形功率大，加之材料本身的导热系数小，切削区集中了大量的切削热，形成很高的切削温度。

例如，当切削速度为75m/min时，不同材料的切削温度比切削45钢的切削温度高的情况是：TC-4高435 0C，GH2132高3200C，GH2036高2700C，1Cr18Ni9Ti高1950C。

（3）加工硬化倾向大：一部分难切削材料，由于塑性、韧性高，强化系数高，在切削过程中的切削力和切削热的作用下，产生巨大的塑性变形，造成加工硬化。无论是冷硬的程度还是硬化层深度都比切

削45钢高好几倍。加之在切削热的作用下，材料吸收周围介质中的氢、氧、氮等元素的原子，而形成硬脆的表层，给切削带来很大的困难。如高温合金切削后的表层硬化程度比基体大50-100%，1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢85-95%，高锰钢（Mn13）高200%，其硬化层深度达0.1mm 以上。

（4）刀具磨损大：切削难切削材料的切削力大，切削温度高，刀具与切屑之间的磨檫加剧，刀具材料与工件材料产生亲和力作用，材料硬质点的存在和严重的加工硬化现象的产生，使刀具在切削过程中产生粘结、扩散、磨料、边界和沟纹磨损，而使刀具丧失切削的能力。

（5）切削难处理：材料的强度高，塑性和韧性大，切削时的切削呈带状的缠绕屑，既不安全，又影响切削过程的顺利进行，而且也不便于处理。

3.改善难切削材料切削加工性的基本途径有哪些？

改善难切削材料切削加工性的途径是多方面的，但我们研究切削加工，只能从切削加工上去考虑，但也要因地制宜采用其他的加工工艺。

（1）选用合理的刀具材料。

（2）改善切削条件。

（3）选择合理的刀具几何参数和切削用量。

（4）对被加工材料进行适当的热处理

（5）重视切屑控制

（6）采用其他加工措施：如采用等离子加热切削、振动切削、电熔爆切削，都可以获得较高的切削效率。

第一章淬火钢的切削加工

1.什么是淬火钢？它有哪些切削特点?

淬火钢是指金属经过淬火后，组织为马氏体，硬度大于HRC50的钢。它在难切削材料中占有相当大的比重。

加工淬火钢的传统方法是磨削。但是为了提高加工效率，解决工件形状复杂而不能磨削和淬火后产生形状和位置误差的问题，往往就需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等切削加工方法。淬火钢在切削时有以下特点。

（1）硬度高、强度高，几乎没有塑性：这是淬火钢的主要切削特点。当淬火钢的硬度达到HRC50-60时，其强度可达σb=2100-2600 MP，按照被加工材料加工性分级规定，淬火钢的硬度和强度为9a级，属于最难切削的材料。

（2）切削力大、切削温度高：要从高硬度和高强度的工件上切下切屑，其单位切削力可达4500MP。为了改善切削条件，增大散热面积，刀具选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动，要求要有较好的工艺系统刚性。

（3）不易产生积屑瘤：淬火钢的硬度高、脆性大，切削时不易产生积屑瘤，被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。