模具培训难加工材料的加工特性

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1、高强度、超高强度钢高锰钢冷硬铸铁和淬硬钢纯金属不锈钢和高温合金钛合金难加工材料的切削加工性高强度钢、超高强度钢的半精加工、精加工和部分粗加工常在调质状态下进行。调质（淬火、中温回火）后的金相组织为索氏体或托氏体，硬度高达HRC35~55。一般，σs>1GPa或σb>1.1Gpa的结构钢,称为高强度钢；σs>1.2GPa或σb>1.51Gpa的结构钢称为超高强度钢。与普通碳素结构钢相比，高强度钢、超高强度钢的强度高（比45钢高出1倍或1倍以上），导热系数偏低，故切削力大（为加工45钢的1.2~1.3倍）,切削温度高(比45钢高出100~200℃),刀具磨损快,使用寿命短,断屑亦稍难。必

2、须采用耐磨性强的刀具材料。按粗加工、半精加工、精加工的要求，应分别采用不同牌号的YT（P）类硬质合金，最好是添加钽、铌的牌号。高速精加工时，应采用高TiC含量并添加工钽铌的YT类合金、TiC基和Ti（C，N）基硬质合金，涂层硬质合金和复合Al2O3陶瓷等。刀具前角应较小。在工艺系统刚性允许的情况下，应采用较小的主偏角和较大的刀尖圆弧半径。切削用量，尤其是切削速度，应比加工中碳正火钢时适当降低。尽量采用切削液与断屑措施以改善切削条件。1.1高强度、超高强度钢（如38CrNi3MoVA、35CrMnSiA）其典型牌号有Mn13、40Mn18Cr3、50Mn18Cr4等。经水韧处理，金相组

3、织为均匀的奥氏体。其原始硬度不高，但其塑性和韧性特别高（分别为45钢的4倍和8倍），加工硬化特别严重。加工硬化后，高达HB500左右。切削过程中，工件表面上还会形成高硬度的氧化层（Mn2O3）。它的导热系数很小，约为45钢的1/4。因此，切削温度很高，切削力约比加工45钢时大60%。高锰钢比高强度钢更难加工。应选用硬度高、有一定韧性、导热系数较大、高温性能好的刀具材料。粗加工时，可采用YG类、YH类或YW类硬质合金；精加工时，可采用YT14、YG6X等合金。实践表明，用复合氧化铝陶瓷高速精车高锰钢，效果很好。从提高切削刃强度和散热条件出发，前角应选小值。但为便切屑变形不致过大，前角又

4、不宜过小。(前角γ=-5°~5°后角α=8°~12°)切削速度应较低，一般为Vc=20~40m/min；只有用复合氧化铝陶瓷精车时，可以采用高于100m/min的切削速度。进给量和切削深度均不能过小，以免切削刃或刀尖在上一道工序形成的硬化层中划过而加速刀具的磨损。1.2高锰钢冷硬铸铁的硬度极高，是其难加工的主要原因。它的塑性极低，刀-屑接触长度很小，切削力和切削热都集中在切削刃附近，因而切削刃很容易崩损。加工冷硬铸铁应选用硬度、强度都好的刀具材料，一般均采用细晶粒或超细晶粒的YG类和YH类硬质合金。（经实践，K313加工冷硬铸铁比较好，直径φ68的转速可达600~700rpm）实践表

5、明，用复合氧化铝或氮化硅陶瓷对冷硬铸铁进行精加工、半精加工非常有效，刀具使用寿命和生产率比之硬质合金有显著提高。为了提高切削刃和刀尖的强度，一般取γ0=0~-4°，α0=4~6°，λS=0~-5°，主偏角Kr适当减小，刀尖圆弧半径re适当加大。淬硬钢的组织为回火马氏体，硬度达HRC60以上，塑性和导热系数都很低。其加工性及刀具材料、刀具几何参数的选择基本上与加工冷硬铸铁相同。对其精加工，可采用CBN刀具。1.3冷硬铸铁和淬硬钢常用的纯金属如紫铜、纯铝、纯铁等，其硬度、强度都较低，导热系数大，对切削加工有利；但其塑性很高，切削变形大，刀—屑接触长度大并容易发生冷焊，生成积屑瘤，不容易获

6、得好的已加工表面质量，断屑困难。此外，它们的线膨胀系数大，精加工时不易控制工件的加工精度。加工纯金属，可以用高速钢刀具，也可以用硬质合金刀具。YG或YW类硬质合金可用于加工紫铜、纯铝，YT或YW类硬质合金可用于加工纯铁，应采用大前角和较大的后角（γ0=25°~35°，α0=10°~12°），磨出锋利的切削刃，以减小切屑变形。应尽量采用较高的切削速度和较大的切削深度、进给量，以提高生产率。1.4纯金属不锈钢按金相组织分，有铁素体、马氏体、奥氏体三种。铁素体、马氏体来锈钢的成分以铬为主，经常在液火-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铬、镍等元

7、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：1→塑性大，加工硬化很严重，易生成积屑瘤而使已加工表面质量恶化。切削力约比45钢（正火）高25%。加工表面硬化程度及硬化层深度大，常给下序带来困难。且不易断屑2→导热系数小，只为45钢的1/3，产生的热量不易传出，所以切削温度高。3→由于切削温度高，加工硬化严重，加上钢中有碳化物（TiC等）形成硬质夹杂物，又易与工具发生冷焊，故刀具磨损快，使用寿命降低。高温合金按其化学成分，有铁基、镍基、钴基三种。