不鏽鋼的切削性比中碳鋼差得(de)多。以普通45號鋼的切削加工性作為100%,奧氏體不鏽鋼06Cr18Ni11Ti的相對切削加工性為40%;鐵(tie)素(su)體不鏽鋼10Cr28為48%;馬氏體不鏽鋼20Cr13為55%.其中,以奧氏體和奧氏體+鐵(tie)素(su)體不鏽鋼的切削加工性最差。不鏽鋼在切削過程(cheng)中有如下幾(ji)方麵特點。
1. 切削加工硬(ying)化(hua)嚴(yan)重
在不鏽鋼中,以奧氏體和奧氏體+鐵(tie)素(su)體不鏽鋼的加工硬(ying)化(hua)現象最為突出。如奧氏體不鏽鋼硬(ying)化(hua)後的強度(Sb)高達1470~1960MPa,而且隨著強度(Sb)的提高,屈服極限(Ss)升高;退火(huo)狀態的奧氏體不鏽鋼屈服極限(Ss)不超過強度(Sb)30%~45%,而加工硬(ying)化(hua)後達85%~95%.加工硬(ying)化(hua)層的深度可達切削深度的1/3或更大;硬(ying)化(hua)層的硬(ying)度比原來(lai)的提高1.4~2.2倍。因為不鏽鋼的塑性大,塑性變形時晶格扭(niu)曲,強化(hua)係數(shu)很大;而且奧氏體不夠穩定(ding),在切削應力的作用(yong)下,部分奧氏體會(hui)轉變為馬氏體;再加上化(hua)合物雜質在切削熱的作用(yong)下,易於分解呈現彌散分布,使(shi)切削加工時產生硬(ying)化(hua)層。前一(yi)次進給或前一(yi)道工序(xu)所產生的加工硬(ying)化(hua)現象,嚴(yan)重地影響後續(xu)工序(xu)的順利進行。
切削力大:不鏽鋼在切削過程(cheng)中塑性變形大,尤其是奧氏體不鏽鋼(其伸長率(lv)超過45號鋼的1.5倍以上),使(shi)切削力增加。同時,不鏽鋼的加工硬(ying)化(hua)嚴(yan)重,熱強度高,進一(yi)步(bu)增大了(liao)切削抗力,切屑的卷曲折斷(duan)也比較(jiao)困(kun)難。因此,加工不鏽鋼的切削力大,如車削06Cr18Ni11Ti的單位切削力為2450MPa,比45號鋼高25%。
2. 切削溫度高
切削時塑性變形及與(yu)刀具間的摩擦都很大,產生的切削熱多;加上不鏽鋼的熱導率(lv)約(yue)為45號鋼的1/4~1/2,大量切削熱都集(ji)中在切削區(qu)和刀屑接觸(chu)的界麵上,散熱條件差。在相同的條件下,06Cr18Ni11Ti的切削溫度比45號鋼高200℃左右。
切屑不易折斷(duan)、易粘接:不鏽鋼的塑性、韌性都很大,車加工時切屑連(lian)綿(mian)不斷(duan),不僅(jin)影響操(cao)作的順利進行,切屑還會(hui)擠傷已加工表麵。在高溫、高壓下,不鏽鋼與(yu)其他(ta)金屬的親和性強,極易產生黏附現象,並(bing)形成積屑瘤,既(ji)加劇刀具磨損,又會(hui)出現撕扯(che)現象而使(shi)已加工表麵惡(e)化(hua)。含(han)碳量較(jiao)低的馬氏體不鏽鋼的這(zhe)一(yi)特點也比較(jiao)明(ming)顯。
3. 刀具易磨損
切削不鏽鋼過程(cheng)中的親和作用(yong)使(shi)刀屑間產生粘接、擴散,從(cong)而使(shi)刀具產生粘接磨損、擴散磨損,致使(shi)刀具前刀麵產生月(yue)牙窪(wa),切削刃(ren)還會(hui)形成微小的剝(bo)落和缺口;加上不鏽鋼中的碳化(hua)物(如TiC)微粒(li)硬(ying)度很高,切削時直接與(yu)刀具接觸(chu)、摩擦,擦傷刀具,還有加工硬(ying)化(hua)現象,均會(hui)使(shi)刀具磨損加劇。
4. 線膨(peng)脹係數(shu)大
不鏽鋼的線膨(peng)脹係數(shu)約(yue)為碳素(su)鋼的1.5倍,在切削溫度作用(yong)下,工件容易產生熱變形,尺寸(cun)精度較(jiao)難控(kong)製。
在不鏽鋼加工所使(shi)用(yong)的各種(zhong)切削設備中,自動車床機的高效率(lv)最為突出,這(zhe)類(lei)設備可以把各種(zhong)尺寸(cun)的不鏽鋼棒材(cai)加工成所有設備中都必不可少的、種(zhong)類(lei)幾(ji)乎無(wu)窮(qiong)多的零部件。幾(ji)種(zhong)切削加工方式及其運動示(shi)意(yi)圖,見圖7-1。
金屬的切削加工性能既(ji)關係到(dao)金屬切削的加工者,同時又關係到(dao)加工後的使(shi)用(yong)者。“切削性能”這(zhe)一(yi)術(shu)語是用(yong)來(lai)表示(shi)金屬材(cai)料的切削加工特性。或者說,它(ta)是表示(shi)金屬材(cai)料被適當的刀具切削或加工成型的可能性或難易程(cheng)度。各類(lei)不鏽鋼的切削加工特性,在圖7-3中已列出,該圖是以使(shi)用(yong)高速鋼刀具切削時,選用(yong)所建議的切削速度是用(yong)每(mei)分鍾表麵英尺數(shu)來(lai)表示(shi)的。圖中的切削特性值(zhi)是將各種(zhong)不鏽鋼切削加工特性與(yu)被假(jia)定(ding)為100%的AISI 31112 鋼進行比較(jiao)而得(de)出的。每(mei)分鍾表麵進給量標注(zhu)在圖表的上麵;相對切削加工特性百分數(shu)則標注(zhu)在圖表的下麵。