不銹鋼的切削性比中碳鋼差得多。以普通45號鋼的切削加工性作為100%,奧氏體不(bu)銹鋼06Cr18Ni11Ti的相對切削加工性為40%;鐵素(su)體不銹鋼10Cr28為48%;馬氏體不銹鋼20Cr13為55%.其中,以奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的切削加工性最差。不銹鋼在切削過程中有如下幾方面特點。
1. 切(qie)削加(jia)工硬化嚴重
在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中,以奧(ao)(ao)氏(shi)體和奧(ao)(ao)氏(shi)體+鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)加工(gong)(gong)(gong)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)現象最為突出。如奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)后(hou)的(de)(de)強度(Sb)高達1470~1960MPa,而(er)且(qie)(qie)隨著強度(Sb)的(de)(de)提高,屈服極(ji)(ji)限(xian)(Ss)升高;退火狀態(tai)的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)屈服極(ji)(ji)限(xian)(Ss)不(bu)超過(guo)強度(Sb)30%~45%,而(er)加工(gong)(gong)(gong)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)后(hou)達85%~95%.加工(gong)(gong)(gong)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)層(ceng)的(de)(de)深度可達切削(xue)深度的(de)(de)1/3或更(geng)大(da);硬(ying)(ying)(ying)化(hua)層(ceng)的(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度比原來的(de)(de)提高1.4~2.2倍。因為不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)塑性大(da),塑性變形時晶格(ge)扭曲,強化(hua)系(xi)數很大(da);而(er)且(qie)(qie)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)夠穩定(ding),在(zai)(zai)切削(xue)應力(li)的(de)(de)作用下,部分奧(ao)(ao)氏(shi)體會(hui)轉變為馬氏(shi)體;再加上(shang)化(hua)合物雜(za)質在(zai)(zai)切削(xue)熱的(de)(de)作用下,易于分解呈現彌(mi)散分布(bu),使切削(xue)加工(gong)(gong)(gong)時產生(sheng)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)層(ceng)。前一(yi)次(ci)進給或前一(yi)道工(gong)(gong)(gong)序(xu)所產生(sheng)的(de)(de)加工(gong)(gong)(gong)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)現象,嚴重地影響(xiang)后(hou)續工(gong)(gong)(gong)序(xu)的(de)(de)順利進行。
切(qie)削(xue)力大:不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在切(qie)削(xue)過(guo)程中(zhong)塑性(xing)變形(xing)大,尤(you)其是奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(其伸長率超過(guo)45號鋼的(de)1.5倍以上),使切(qie)削(xue)力增(zeng)加(jia)。同時,不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)加(jia)工硬(ying)化嚴重(zhong),熱強度高(gao),進一步增(zeng)大了(le)切(qie)削(xue)抗力,切(qie)屑的(de)卷曲折(zhe)斷也比較困(kun)難。因此(ci),加(jia)工不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)切(qie)削(xue)力大,如(ru)車削(xue)06Cr18Ni11Ti的(de)單位切(qie)削(xue)力為2450MPa,比45號鋼高(gao)25%。
2. 切削溫度高
切(qie)(qie)削(xue)時塑性(xing)變形及與刀具間的(de)摩擦都(dou)很(hen)大(da),產(chan)生的(de)切(qie)(qie)削(xue)熱(re)多;加上不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)熱(re)導率約為45號鋼(gang)的(de)1/4~1/2,大(da)量切(qie)(qie)削(xue)熱(re)都(dou)集中(zhong)在切(qie)(qie)削(xue)區和刀屑接觸的(de)界面(mian)上,散熱(re)條件差。在相同的(de)條件下,06Cr18Ni11Ti的(de)切(qie)(qie)削(xue)溫度比(bi)45號鋼(gang)高200℃左右。
切屑(xie)(xie)不(bu)易折(zhe)斷、易粘(zhan)接:不(bu)銹(xiu)鋼的塑性、韌性都很大,車加工時(shi)切屑(xie)(xie)連綿不(bu)斷,不(bu)僅(jin)影響操作的順利(li)進行,切屑(xie)(xie)還會擠傷已加工表面(mian)。在高(gao)溫、高(gao)壓(ya)下,不(bu)銹(xiu)鋼與其他金屬的親和性強,極易產生黏附現(xian)象(xiang)(xiang),并形成積屑(xie)(xie)瘤,既加劇刀具(ju)磨損,又會出(chu)現(xian)撕扯現(xian)象(xiang)(xiang)而使已加工表面(mian)惡化。含(han)碳量較(jiao)低的馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼的這一特點(dian)也比較(jiao)明顯。
3. 刀具易(yi)磨損
切削(xue)不(bu)銹(xiu)鋼過程中(zhong)的親和作(zuo)用使(shi)刀(dao)屑(xie)間產生(sheng)粘(zhan)接、擴(kuo)散(san),從(cong)而使(shi)刀(dao)具(ju)(ju)產生(sheng)粘(zhan)接磨損、擴(kuo)散(san)磨損,致(zhi)使(shi)刀(dao)具(ju)(ju)前刀(dao)面產生(sheng)月牙洼(wa),切削(xue)刃還會(hui)形成(cheng)微小的剝落(luo)和缺口;加上不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的碳化物(如TiC)微粒(li)硬度很高,切削(xue)時直接與(yu)刀(dao)具(ju)(ju)接觸(chu)、摩擦,擦傷刀(dao)具(ju)(ju),還有加工(gong)硬化現象(xiang),均會(hui)使(shi)刀(dao)具(ju)(ju)磨損加劇。
4. 線膨脹系數大
不銹鋼(gang)的(de)線膨脹系(xi)數約為碳素(su)鋼(gang)的(de)1.5倍,在切削溫度作(zuo)用下,工件容易產生熱變形,尺(chi)寸(cun)精度較難控制。
在不(bu)銹鋼加工所(suo)使用的(de)(de)各種(zhong)切削設備(bei)中,自動(dong)車(che)床機的(de)(de)高效率最為突出,這類設備(bei)可以把(ba)各種(zhong)尺(chi)寸的(de)(de)不(bu)銹鋼棒材(cai)加工成(cheng)所(suo)有(you)設備(bei)中都(dou)必不(bu)可少的(de)(de)、種(zhong)類幾乎(hu)無窮多的(de)(de)零部(bu)件。幾種(zhong)切削加工方式及其運(yun)動(dong)示(shi)意圖,見圖7-1。
金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)加工(gong)性(xing)(xing)能既關(guan)系(xi)到(dao)金(jin)屬(shu)(shu)切(qie)(qie)削(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加工(gong)者(zhe)(zhe),同時(shi)又(you)關(guan)系(xi)到(dao)加工(gong)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)者(zhe)(zhe)。“切(qie)(qie)削(xue)(xue)性(xing)(xing)能”這(zhe)一術(shu)語(yu)是(shi)用(yong)來表(biao)(biao)示(shi)金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)加工(gong)特性(xing)(xing)。或者(zhe)(zhe)說,它(ta)是(shi)表(biao)(biao)示(shi)金(jin)屬(shu)(shu)材(cai)料被適(shi)當的(de)(de)(de)(de)(de)(de)刀具(ju)切(qie)(qie)削(xue)(xue)或加工(gong)成型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可能性(xing)(xing)或難易程度。各類不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)加工(gong)特性(xing)(xing),在圖(tu)7-3中(zhong)已列(lie)出,該圖(tu)是(shi)以使用(yong)高速(su)鋼(gang)刀具(ju)切(qie)(qie)削(xue)(xue)時(shi),選用(yong)所建議的(de)(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)速(su)度是(shi)用(yong)每分鐘表(biao)(biao)面(mian)英尺數(shu)來表(biao)(biao)示(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。圖(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)特性(xing)(xing)值(zhi)是(shi)將各種不銹鋼(gang)切(qie)(qie)削(xue)(xue)加工(gong)特性(xing)(xing)與被假定為100%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)AISI 31112 鋼(gang)進(jin)行比較而得出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。每分鐘表(biao)(biao)面(mian)進(jin)給量(liang)標(biao)注在圖(tu)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)面(mian);相對切(qie)(qie)削(xue)(xue)加工(gong)特性(xing)(xing)百分數(shu)則標(biao)注在圖(tu)表(biao)(biao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)下面(mian)。