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(ao)氏體不銹鋼06Cr18Ni11Ti的相對切削加工性為40%;鐵(tie)素體不銹鋼(gang)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. 切削加工硬(ying)化嚴重(zhong)
在不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)中,以奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)+鐵素體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)加工(gong)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)現(xian)(xian)象最為突出。如(ru)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)后(hou)的(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)(du)(Sb)高(gao)達1470~1960MPa,而(er)且(qie)(qie)隨(sui)著強度(du)(du)(du)(du)(Sb)的(de)(de)(de)(de)提高(gao),屈(qu)服極(ji)限(Ss)升高(gao);退火狀態的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)屈(qu)服極(ji)限(Ss)不(bu)(bu)超過強度(du)(du)(du)(du)(Sb)30%~45%,而(er)加工(gong)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)后(hou)達85%~95%.加工(gong)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)深度(du)(du)(du)(du)可達切削深度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)1/3或更大;硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)硬(ying)(ying)(ying)度(du)(du)(du)(du)比原來的(de)(de)(de)(de)提高(gao)1.4~2.2倍。因為不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)塑(su)性(xing)大,塑(su)性(xing)變形時(shi)晶格(ge)扭(niu)曲,強化(hua)(hua)(hua)系數很大;而(er)且(qie)(qie)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)夠穩定,在切削應力的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用下(xia),部分(fen)(fen)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)會轉(zhuan)變為馬氏體(ti)(ti)(ti);再加上(shang)化(hua)(hua)(hua)合(he)物雜(za)質在切削熱的(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用下(xia),易(yi)于分(fen)(fen)解(jie)呈現(xian)(xian)彌散分(fen)(fen)布,使切削加工(gong)時(shi)產生硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)層(ceng)。前一次進(jin)給或前一道工(gong)序(xu)所產生的(de)(de)(de)(de)加工(gong)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)現(xian)(xian)象,嚴重地影響后(hou)續(xu)工(gong)序(xu)的(de)(de)(de)(de)順(shun)利進(jin)行。
切(qie)削力(li)(li)大:不(bu)(bu)銹鋼在(zai)切(qie)削過程(cheng)中塑性變形大,尤其(qi)是(shi)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(其(qi)伸長率(lv)超過45號鋼的1.5倍以上),使(shi)切(qie)削力(li)(li)增加。同時,不(bu)(bu)銹鋼的加工硬化(hua)嚴重,熱強度(du)高(gao),進一步(bu)增大了切(qie)削抗力(li)(li),切(qie)屑的卷曲折斷(duan)也(ye)比(bi)較困(kun)難。因此,加工不(bu)(bu)銹鋼的切(qie)削力(li)(li)大,如車削06Cr18Ni11Ti的單(dan)位切(qie)削力(li)(li)為2450MPa,比(bi)45號鋼高(gao)25%。
2. 切削溫度(du)高
切(qie)(qie)削(xue)時塑(su)性變(bian)形(xing)及與刀具間的(de)(de)摩擦(ca)都很(hen)大,產生的(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)熱多;加上(shang)不銹鋼的(de)(de)熱導(dao)率約為45號(hao)鋼的(de)(de)1/4~1/2,大量(liang)切(qie)(qie)削(xue)熱都集中在(zai)切(qie)(qie)削(xue)區和(he)刀屑(xie)接觸的(de)(de)界面上(shang),散(san)熱條件差。在(zai)相同的(de)(de)條件下,06Cr18Ni11Ti的(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)溫度(du)比45號(hao)鋼高200℃左右。
切屑不(bu)(bu)易折斷、易粘接:不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的塑性、韌性都很大(da),車加工(gong)時切屑連綿不(bu)(bu)斷,不(bu)(bu)僅影(ying)響操作的順利(li)進行,切屑還(huan)會擠傷已加工(gong)表(biao)面。在(zai)高(gao)溫(wen)、高(gao)壓下,不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)與其他金屬的親和(he)性強,極易產生黏附現(xian)象,并形成積(ji)屑瘤,既(ji)加劇刀具磨損,又會出現(xian)撕扯(che)現(xian)象而使已加工(gong)表(biao)面惡化。含碳量較(jiao)(jiao)低的馬氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的這一特點也比(bi)較(jiao)(jiao)明(ming)顯(xian)。
3. 刀具易磨損(sun)
切(qie)削不銹鋼過程中的親和作用使(shi)(shi)刀(dao)(dao)屑間(jian)產生(sheng)粘接(jie)、擴散,從(cong)而(er)使(shi)(shi)刀(dao)(dao)具產生(sheng)粘接(jie)磨(mo)損、擴散磨(mo)損,致使(shi)(shi)刀(dao)(dao)具前(qian)刀(dao)(dao)面(mian)產生(sheng)月(yue)牙洼,切(qie)削刃(ren)還會形(xing)成微(wei)小的剝落和缺(que)口;加上不銹鋼中的碳化物(如TiC)微(wei)粒硬度很高,切(qie)削時直接(jie)與(yu)刀(dao)(dao)具接(jie)觸、摩擦,擦傷刀(dao)(dao)具,還有加工硬化現象,均會使(shi)(shi)刀(dao)(dao)具磨(mo)損加劇(ju)。
4. 線(xian)膨脹系數大(da)
不銹鋼的線膨脹系數約為(wei)碳(tan)素(su)鋼的1.5倍(bei),在切削溫度作用下,工件容易產生熱變形,尺寸精度較難控制。
在不銹鋼加工所使(shi)用(yong)的(de)各(ge)種(zhong)切削設備中(zhong),自動車床(chuang)機的(de)高效率(lv)最為突出(chu),這類設備可以把各(ge)種(zhong)尺寸的(de)不銹鋼棒材加工成所有設備中(zhong)都必不可少的(de)、種(zhong)類幾乎無窮(qiong)多的(de)零部件。幾種(zhong)切削加工方(fang)式及其運(yun)動示意(yi)圖,見圖7-1。
金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)性(xing)能(neng)既關(guan)系到(dao)(dao)金(jin)屬(shu)切(qie)(qie)削(xue)的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)者(zhe),同時(shi)又關(guan)系到(dao)(dao)加(jia)工(gong)(gong)(gong)后的(de)(de)(de)使(shi)用者(zhe)。“切(qie)(qie)削(xue)性(xing)能(neng)”這一術語是(shi)(shi)用來(lai)表(biao)(biao)(biao)示(shi)金(jin)屬(shu)材(cai)料的(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)(te)性(xing)。或(huo)(huo)者(zhe)說,它是(shi)(shi)表(biao)(biao)(biao)示(shi)金(jin)屬(shu)材(cai)料被適當的(de)(de)(de)刀(dao)具(ju)切(qie)(qie)削(xue)或(huo)(huo)加(jia)工(gong)(gong)(gong)成(cheng)型的(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)或(huo)(huo)難(nan)易程(cheng)度。各(ge)類不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)(te)性(xing),在圖7-3中已列出,該圖是(shi)(shi)以使(shi)用高速鋼(gang)刀(dao)具(ju)切(qie)(qie)削(xue)時(shi),選(xuan)用所建議的(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)速度是(shi)(shi)用每分鐘(zhong)表(biao)(biao)(biao)面英尺數來(lai)表(biao)(biao)(biao)示(shi)的(de)(de)(de)。圖中的(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)特(te)(te)性(xing)值是(shi)(shi)將各(ge)種不銹(xiu)鋼(gang)切(qie)(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)(te)性(xing)與被假定為(wei)100%的(de)(de)(de)AISI 31112 鋼(gang)進行比(bi)較而得(de)出的(de)(de)(de)。每分鐘(zhong)表(biao)(biao)(biao)面進給(gei)量(liang)標注(zhu)在圖表(biao)(biao)(biao)的(de)(de)(de)上面;相(xiang)對切(qie)(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)(te)性(xing)百(bai)分數則標注(zhu)在圖表(biao)(biao)(biao)的(de)(de)(de)下面。