不锈钢和高温合金钢的切削加工性探讨

在煤矿机械中存在用不锈钢和高温合金钢加工制作的一些零部件,这些零件在加工过程中存在一定的难度,现在就一些问题进行探讨。

1不锈钢的切削加工性

不锈钢按金相组织分有铁素体、马氏体、奥氏体3种。铁素体、马氏体不锈钢的主要成分以Cr为主,经常在淬火—回火或退火状态下使用,综合机械性能适中,切削加工一般不太难。奥氏体不锈钢的成分以Cr、Ni等元素为主,淬火后呈奥氏体组织,切削加工性比较差,主要表现在:

塑性大,加工硬化很严重,易生成积屑瘤使加工表面质量恶化,切削力约比45钢高25%。加工表面硬化程度及硬化层深度大。

导热系数小,只为45钢的1/3,因此产生的热量多,且又不易传出,造成切削温度高。

切削温度高,加工硬化严重,加上钢中碳化物形成硬质夹杂物,又易与刀具发生冷焊,故刀具磨损快。

2高温合金钢的切削加工性

高温合金钢按其化学成分有Fe基、Ni基、Co基3种,并含有许多高熔点合金元素,它们与其他合金构成纯度高、组织致密的奥氏体合金。有些元素又与非金属元素C、N、O等结合成比重小,熔点高的高硬度化合物,还能形成一些具有一定韧性的高硬度的金属间化合物,同时有些合金元素进入固溶体,使基体强化。高温合金经长期时效后,又能从固溶体中析出硬质相,进一步使晶格歪扭,这不仅增大了塑性变形阻力,而且由于硬质颗粒的存在,加剧了刀具的磨损。高温合金钢的加工有如下特性:

强度较高又由于抵抗塑性变形的能力强,所以切削力很大。

硬度较高,尤其高温硬度高于其他金属材料,加工时由于塑性变形而进一步硬化。

导热系数小,只为45钢的1/3～1/4。

合金中的高硬度化合物构成硬质点,进一步加剧刀具的磨损。

在中、低切削速度下,易与刀具发生冷焊。在高温下又使刀具发生剧烈的扩散磨损。

3结语

YT类硬质合金刀具不宜用于加工奥氏体不锈钢和高温合金钢,因为YT类硬质合金中的Ti元素易与工件材料中的Ti元素发生亲和而导致冷焊,在高温下还加剧了扩散磨损,一般宜采用YG类、YH类或YW类硬质合金。加工奥氏体不锈钢时,宜采用较大的前角(一般g0=15～30°)与中等的切削速度(v=50～80m/min)。加工高温合金钢时,宜采用偏小前角(g0=0～10°)以提高切削刃的强度,与偏低的切削速度(v=30～50m/min)。不论加工奥氏体不锈钢或高温合金钢,切削深度和进给量均宜适当增大,避免切削刃和刀尖划过硬化层,对切削液应采用极压切削油或极压乳化液,同时采用喷雾冷却办法,以降低切削温度。

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