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(shi)體不銹鋼的加工硬化嚴重,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。其他類型如馬氏體不銹鋼、鐵素(su)體(ti)不銹鋼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. 不銹鋼的(de)切削性能
欲(yu)改(gai)善不銹鋼的(de)切(qie)削性能,與碳素(su)(su)鋼一樣可(ke)通過添(tian)(tian)加(jia)(jia)硫(liu)、鉛、鉍、硒(xi)和碲(di)等(deng)元素(su)(su)來實(shi)現。其中(zhong)添(tian)(tian)加(jia)(jia)如硫(liu)、硒(xi)和碲(di)等(deng)元素(su)(su)可(ke)減輕工具的(de)磨損,添(tian)(tian)加(jia)(jia)鉛和鉍等(deng)元素(su)(su)可(ke)改(gai)善切(qie)削狀態。
雖然添(tian)加硫可改善不銹鋼的(de)切削性能,但是(shi)由(you)于它是(shi)以(yi)MnS化合物的(de)形式在于鋼中,所以(yi)使(shi)得耐蝕性明顯下降。為(wei)解決這個(ge)問題(ti),通常是(shi)添(tian)加少量的(de)鉬(mu)和(he)銅(tong)。
不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)比普(pu)通鋼(gang)(gang)(gang)硬而且強度與一般鋼(gang)(gang)(gang)相(xiang)比較(jiao)高(gao),因而切削(xue)(xue)加工是(shi)比較(jiao)困(kun)難的。為(wei)了(le)使切削(xue)(xue)加工零部件更容易(yi)、質(zhi)量和速度更高(gao),便出現了(le)“易(yi)削(xue)(xue)鋼(gang)(gang)(gang)”。易(yi)削(xue)(xue)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),就是(shi)在(zai)冶煉時添加了(le)S(硫(liu))、Pb(鉛)、Se(硒(xi))等元素(su),使柔軟相(xiang)微細分布在(zai)材料中,提高(gao)其易(yi)削(xue)(xue)性。先前是(shi)以Pb易(yi)削(xue)(xue)鋼(gang)(gang)(gang)為(wei)主流,從環境保護(hu)考慮,近(jin)年來大多數是(shi)采用S易(yi)削(xue)(xue)鋼(gang)(gang)(gang)。
2. 不(bu)銹鋼切削的特點(dian)
不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)與碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)比較(jiao),不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)更難切削(xue)的(de)(de)(de)原(yuan)因是:退火不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)一般要高于退火碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du);與熱軋或退火碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)相比較(jiao),不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)屈服強(qiang)(qiang)度(du)和抗(kang)(kang)拉(la)強(qiang)(qiang)度(du)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)范圍較(jiao)大(da);與碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)(gang)比較(jiao),大(da)多數不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)都有(you)較(jiao)高的(de)(de)(de)加工硬化速率;含碳(tan)(tan)較(jiao)高的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),含有(you)大(da)量游(you)離的(de)(de)(de)合金碳(tan)(tan)化物微粒,這些微粒使基體硬化增加了(le)切削(xue)的(de)(de)(de)難度(du),同時(shi)因為(wei)這些微粒的(de)(de)(de)磨蝕引起了(le)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)刀(dao)具磨損。
不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的切削加工(gong)(gong)性能比中碳鋼(gang)(gang)(gang)差得多。以普通(tong)45號鋼(gang)(gang)(gang)的切削加工(gong)(gong)性作為100%,奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)1Cr18Ni9Ti的相對切削加工(gong)(gong)性為40%;鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)1Cr28為48%;馬氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)2Cr13為55%。其中,以奧(ao)氏體(ti)(ti)和奧(ao)氏體(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的切削加工(gong)(gong)性最差。不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)切削過程中有如下幾方(fang)面特點(dian)。
a. 加工硬化(hua)嚴重
在不(bu)(bu)銹鋼(gang)中(zhong),以奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)和奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)現象最為突出。如奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)硬(ying)化(hua)(hua)后的(de)強度高(gao)(gao)達(da)(da)1470~1960MPa,而且(qie)隨著屈服(fu)強度的(de)提高(gao)(gao),屈服(fu)極限也(ye)會升高(gao)(gao);退(tui)火狀態的(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)σb不(bu)(bu)超過的(de)30%~45%,而加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)后達(da)(da)85%~95%。加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)層的(de)深度可達(da)(da)切(qie)削深度的(de)或更大(da);硬(ying)化(hua)(hua)層的(de)硬(ying)度比原(yuan)來的(de)提高(gao)(gao)1.4~2.2倍。因為不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)塑(su)性(xing)大(da),塑(su)性(xing)變(bian)形時品格歪(wai)扭(niu),強化(hua)(hua)系數很大(da);且(qie)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)夠穩定,在切(qie)削應力的(de)作用下,部分(fen)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)會轉變(bian)為馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti);再加(jia)(jia)(jia)上化(hua)(hua)合物(wu)雜質在切(qie)削熱的(de)作用下,易于分(fen)解呈(cheng)彌散分(fen)布,使切(qie)削加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)時產生(sheng)硬(ying)化(hua)(hua)層。前(qian)一次進給或前(qian)一道(dao)工(gong)(gong)序(xu)所產生(sheng)的(de)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)現象嚴重(zhong)影響后續(xu)工(gong)(gong)序(xu)的(de)順利進行(xing)。
b. 切削(xue)力大(da)
不銹(xiu)鋼(gang)在切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)過(guo)(guo)程中塑性變形大(da),尤其是奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(其伸(shen)長率超過(guo)(guo)45號鋼(gang)的1.5倍以上),使(shi)切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)力增加。同時,不銹(xiu)鋼(gang)的加工(gong)硬(ying)化嚴(yan)重,熱強(qiang)度高,進一(yi)步增大(da)了切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)抗力,切(qie)(qie)(qie)屑的卷曲折(zhe)斷也比(bi)較(jiao)困難。因此加工(gong)不銹(xiu)鋼(gang)的切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)力大(da),如車削(xue)(xue)1Cr18Ni9Ti的單位切(qie)(qie)(qie)削(xue)(xue)力為(wei)2450MPa,比(bi)45號鋼(gang)高25%。
c. 切削(xue)溫度高
切(qie)削(xue)時塑性變形及與刀具間的(de)(de)摩擦都很大,產生的(de)(de)切(qie)削(xue)熱(re)(re)多;加上(shang)不銹鋼(gang)的(de)(de)熱(re)(re)導率約(yue)為45號鋼(gang)的(de)(de)1/4~1/2,大量切(qie)削(xue)熱(re)(re)都集中(zhong)在切(qie)削(xue)區和(he)刀-屑接觸的(de)(de)界面上(shang),散(san)熱(re)(re)條件差。在相同的(de)(de)條件下,1Cr18Ni9Ti的(de)(de)切(qie)削(xue)溫度比45號鋼(gang)高200℃左右。
d. 切屑不易折斷(duan)、易黏結
不(bu)銹(xiu)鋼的塑(su)性(xing)、韌性(xing)都(dou)很大,車加(jia)工時切屑連綿不(bu)斷,不(bu)僅影響操(cao)作的順(shun)利進行,切屑還會擠傷已(yi)加(jia)工表(biao)面。在高溫(wen)、高壓下,不(bu)銹(xiu)鋼與其他金屬的親(qin)和(he)性(xing)強,易產生黏(nian)附現象,并形成積(ji)屑瘤,既加(jia)劇刀(dao)具磨損,又會出(chu)現撕扯現象而使已(yi)加(jia)工表(biao)面惡化。碳含量(liang)較低的馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼的這一特點更為(wei)明顯。
e. 刀具易(yi)磨損
切(qie)削(xue)不(bu)銹(xiu)鋼過程中的(de)親和作用(yong),使(shi)(shi)刀(dao)-屑間產(chan)生黏結、擴(kuo)散(san),從而使(shi)(shi)刀(dao)具(ju)(ju)產(chan)生黏結磨(mo)損(sun)、擴(kuo)散(san)磨(mo)損(sun),致(zhi)使(shi)(shi)刀(dao)具(ju)(ju)前刀(dao)面產(chan)生月(yue)牙洼,切(qie)削(xue)刃還(huan)會形成微(wei)小的(de)剝落(luo)和缺口;加上不(bu)銹(xiu)鋼中的(de)碳(tan)化物(如TiC)微(wei)粒硬度很(hen)高,切(qie)削(xue)時直接與刀(dao)具(ju)(ju)接觸、摩擦(ca),擦(ca)傷刀(dao)具(ju)(ju),還(huan)有(you)加工硬化現象,均會使(shi)(shi)刀(dao)具(ju)(ju)磨(mo)損(sun)加劇。
f. 線膨脹(zhang)系數大(da)
不銹鋼的線膨脹(zhang)系數約為碳素鋼的1.5倍,在切削(xue)溫度(du)作用下,工件容易(yi)產生熱變形(xing),尺寸精度(du)較難控制。

