不同的不銹鋼的切削性能有很大的差異。一般所說不銹鋼的切削性能比其他鋼差,主要是指奧氏體型不銹鋼的切削性能差。這是由于奧氏體不銹(xiu)鋼的加工硬化嚴重,熱導率低造成的。為此,在切削過程中需使用水性切削液,以減少切削熱變形。特別是當焊接時的熱處理不好時,無論是怎樣提高切削精度,其變形也是不可避免的。其他類型如馬氏(shi)體不銹鋼、鐵(tie)素體不銹鋼(gang)等不銹鋼的切削性能只要不是淬火后進行切削,那么與碳素鋼沒有太大的不同。但兩者均是含碳量越高則切削性能越差。沉淀硬化型不銹鋼由于其不同的組織和處理方法而顯示不同的切削性能,但一般來說其切削性能在退火狀態下與同一系列及同一強度的馬氏體型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼相同。
1. 不(bu)銹鋼的切削性能
欲改善(shan)不銹鋼(gang)的(de)切(qie)削性能,與碳(tan)素鋼(gang)一樣可通過添(tian)加(jia)(jia)硫(liu)、鉛、鉍(bi)、硒(xi)和碲(di)等(deng)元素來實(shi)現。其中添(tian)加(jia)(jia)如硫(liu)、硒(xi)和碲(di)等(deng)元素可減輕工(gong)具(ju)的(de)磨損,添(tian)加(jia)(jia)鉛和鉍(bi)等(deng)元素可改善(shan)切(qie)削狀態。
雖然添加硫可(ke)改善(shan)不(bu)銹鋼(gang)的切削性(xing)能(neng),但是由于(yu)它是以MnS化合物的形式在于(yu)鋼(gang)中,所(suo)以使得耐蝕性(xing)明顯下降(jiang)。為(wei)解決這個問(wen)題,通常是添加少量的鉬和銅。
不銹(xiu)鋼(gang)比普通鋼(gang)硬而且強度(du)與一(yi)般鋼(gang)相比較高,因(yin)而切(qie)削加工是比較困難的。為了(le)使(shi)切(qie)削加工零(ling)部件更(geng)容易(yi)(yi)(yi)、質(zhi)量和速度(du)更(geng)高,便出(chu)現了(le)“易(yi)(yi)(yi)削鋼(gang)”。易(yi)(yi)(yi)削不銹(xiu)鋼(gang),就是在冶煉(lian)時添加了(le)S(硫)、Pb(鉛)、Se(硒)等元素,使(shi)柔軟相微細分(fen)布(bu)在材料中,提(ti)高其易(yi)(yi)(yi)削性(xing)。先前(qian)是以(yi)Pb易(yi)(yi)(yi)削鋼(gang)為主流,從(cong)環境保護考(kao)慮,近年來大多(duo)數是采用S易(yi)(yi)(yi)削鋼(gang)。
2. 不(bu)銹(xiu)鋼切削的(de)特點
不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)比(bi)較(jiao),不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)更難(nan)切(qie)削的(de)原(yuan)因是:退(tui)火(huo)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)抗拉(la)強(qiang)度(du)一般要(yao)高(gao)于退(tui)火(huo)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)抗拉(la)強(qiang)度(du);與熱軋(ya)或退(tui)火(huo)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相比(bi)較(jiao),不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)和抗拉(la)強(qiang)度(du)之間的(de)范圍較(jiao)大(da);與碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)比(bi)較(jiao),大(da)多數(shu)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)都有較(jiao)高(gao)的(de)加工硬化速率;含碳較(jiao)高(gao)的(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang),含有大(da)量游離的(de)合金碳化物微粒,這些(xie)微粒使基體硬化增加了切(qie)削的(de)難(nan)度(du),同時因為這些(xie)微粒的(de)磨蝕引起了較(jiao)大(da)的(de)刀具磨損(sun)。
不(bu)(bu)銹鋼的(de)切削(xue)加工性能比中(zhong)(zhong)碳鋼差得多。以普通45號(hao)鋼的(de)切削(xue)加工性作為(wei)(wei)100%,奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼1Cr18Ni9Ti的(de)相對切削(xue)加工性為(wei)(wei)40%;鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼1Cr28為(wei)(wei)48%;馬氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼2Cr13為(wei)(wei)55%。其(qi)中(zhong)(zhong),以奧氏(shi)體(ti)和奧氏(shi)體(ti)-鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹鋼的(de)切削(xue)加工性最差。不(bu)(bu)銹鋼在切削(xue)過(guo)程中(zhong)(zhong)有如下幾方面(mian)特點。
a. 加(jia)工硬化嚴重
在(zai)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)中,以(yi)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)和奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)加(jia)工(gong)硬化(hua)(hua)(hua)現象最(zui)為(wei)突出。如奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)硬化(hua)(hua)(hua)后的(de)(de)強(qiang)度(du)高(gao)(gao)達1470~1960MPa,而(er)且隨著屈(qu)服(fu)強(qiang)度(du)的(de)(de)提高(gao)(gao),屈(qu)服(fu)極限也會升高(gao)(gao);退火狀態的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)σb不(bu)(bu)(bu)超(chao)過的(de)(de)30%~45%,而(er)加(jia)工(gong)硬化(hua)(hua)(hua)后達85%~95%。加(jia)工(gong)硬化(hua)(hua)(hua)層的(de)(de)深度(du)可達切(qie)削(xue)(xue)深度(du)的(de)(de)或(huo)更大(da);硬化(hua)(hua)(hua)層的(de)(de)硬度(du)比原(yuan)來的(de)(de)提高(gao)(gao)1.4~2.2倍。因為(wei)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)塑性大(da),塑性變形(xing)時品格歪扭,強(qiang)化(hua)(hua)(hua)系數(shu)很大(da);且奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)夠穩(wen)定,在(zai)切(qie)削(xue)(xue)應力的(de)(de)作用(yong)下,部(bu)分奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)會轉(zhuan)變為(wei)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti);再(zai)加(jia)上化(hua)(hua)(hua)合(he)物雜(za)質在(zai)切(qie)削(xue)(xue)熱的(de)(de)作用(yong)下,易于分解呈彌散分布,使切(qie)削(xue)(xue)加(jia)工(gong)時產生硬化(hua)(hua)(hua)層。前(qian)一次進給或(huo)前(qian)一道工(gong)序所產生的(de)(de)加(jia)工(gong)硬化(hua)(hua)(hua)現象嚴重影(ying)響后續工(gong)序的(de)(de)順利(li)進行。
b. 切(qie)削力(li)大
不(bu)銹鋼在切(qie)削過程中塑性變形大(da),尤其(qi)是奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(其(qi)伸(shen)長率(lv)超過45號鋼的(de)1.5倍(bei)以上(shang)),使切(qie)削力(li)增加(jia)。同時,不(bu)銹鋼的(de)加(jia)工硬化嚴重,熱強度高,進(jin)一步增大(da)了切(qie)削抗力(li),切(qie)屑(xie)的(de)卷(juan)曲(qu)折斷也(ye)比(bi)較困難。因此加(jia)工不(bu)銹鋼的(de)切(qie)削力(li)大(da),如車削1Cr18Ni9Ti的(de)單位切(qie)削力(li)為2450MPa,比(bi)45號鋼高25%。
c. 切削溫度高
切削時塑性變形及與刀具(ju)間的摩擦都很大(da)(da),產生(sheng)的切削熱(re)多;加上(shang)不銹鋼(gang)的熱(re)導率(lv)約為45號(hao)(hao)鋼(gang)的1/4~1/2,大(da)(da)量切削熱(re)都集中在切削區(qu)和刀-屑接(jie)觸的界面上(shang),散熱(re)條(tiao)件差。在相同的條(tiao)件下(xia),1Cr18Ni9Ti的切削溫(wen)度(du)比45號(hao)(hao)鋼(gang)高200℃左右。
d. 切屑不(bu)易折斷、易黏結
不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)塑性(xing)、韌(ren)性(xing)都很大,車加(jia)工時切(qie)屑(xie)(xie)連(lian)綿不(bu)(bu)斷,不(bu)(bu)僅影響操作的(de)順利(li)進行,切(qie)屑(xie)(xie)還會(hui)擠傷(shang)已加(jia)工表(biao)面。在高溫、高壓下,不(bu)(bu)銹(xiu)鋼與其(qi)他金屬的(de)親和性(xing)強,易產生黏附現(xian)(xian)象(xiang),并形成(cheng)積屑(xie)(xie)瘤,既加(jia)劇刀具磨(mo)損(sun),又(you)會(hui)出現(xian)(xian)撕(si)扯現(xian)(xian)象(xiang)而使已加(jia)工表(biao)面惡化。碳含量較低的(de)馬氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)這一(yi)特點更為明顯。
e. 刀(dao)具易磨損
切削不銹鋼(gang)過程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)親(qin)和作用,使(shi)刀(dao)-屑間產生(sheng)黏結、擴散(san),從而使(shi)刀(dao)具(ju)(ju)產生(sheng)黏結磨損、擴散(san)磨損,致使(shi)刀(dao)具(ju)(ju)前刀(dao)面產生(sheng)月牙洼(wa),切削刃還會(hui)形成微小(xiao)的(de)剝落(luo)和缺口;加(jia)(jia)上不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)碳化(hua)物(如TiC)微粒硬(ying)度很高,切削時(shi)直(zhi)接與刀(dao)具(ju)(ju)接觸、摩擦,擦傷刀(dao)具(ju)(ju),還有加(jia)(jia)工硬(ying)化(hua)現象,均會(hui)使(shi)刀(dao)具(ju)(ju)磨損加(jia)(jia)劇(ju)。
f. 線膨脹系數大(da)
不(bu)銹鋼的線膨(peng)脹系數約(yue)為碳素(su)鋼的1.5倍,在切削溫度(du)作(zuo)用下(xia),工(gong)件(jian)容易產生熱變形,尺寸精度(du)較難控制。