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%,奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼06Cr18Ni11Ti的相對切削加工性為40%;鐵(tie)素體不(bu)銹鋼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(qie)削加工硬(ying)化嚴重(zhong)
在(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中,以奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)+鐵素體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)(hua)現象(xiang)最為(wei)突(tu)出。如奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)硬(ying)化(hua)(hua)后的(de)(de)強(qiang)(qiang)度(Sb)高達(da)1470~1960MPa,而(er)且隨著(zhu)強(qiang)(qiang)度(Sb)的(de)(de)提(ti)(ti)高,屈服(fu)極限(Ss)升高;退火狀(zhuang)態的(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)屈服(fu)極限(Ss)不(bu)(bu)超(chao)過(guo)強(qiang)(qiang)度(Sb)30%~45%,而(er)加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)(hua)后達(da)85%~95%.加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)(hua)層的(de)(de)深度可達(da)切削(xue)深度的(de)(de)1/3或(huo)更(geng)大;硬(ying)化(hua)(hua)層的(de)(de)硬(ying)度比(bi)原來的(de)(de)提(ti)(ti)高1.4~2.2倍(bei)。因(yin)為(wei)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)塑性大,塑性變形時(shi)晶(jing)格扭(niu)曲,強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)系數很(hen)大;而(er)且奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)夠穩定,在(zai)切削(xue)應力的(de)(de)作用(yong)下,部(bu)分(fen)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)會轉(zhuan)變為(wei)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti);再加(jia)上化(hua)(hua)合物(wu)雜質(zhi)在(zai)切削(xue)熱的(de)(de)作用(yong)下,易于分(fen)解呈現彌散分(fen)布,使(shi)切削(xue)加(jia)工(gong)時(shi)產生(sheng)硬(ying)化(hua)(hua)層。前(qian)一次進給或(huo)前(qian)一道(dao)工(gong)序所(suo)產生(sheng)的(de)(de)加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)(hua)現象(xiang),嚴重地影響后續工(gong)序的(de)(de)順利進行。
切(qie)削(xue)(xue)(xue)力(li)大(da):不(bu)銹鋼(gang)在切(qie)削(xue)(xue)(xue)過(guo)程中塑性變形大(da),尤其是奧氏體不(bu)銹鋼(gang)(其伸(shen)長率超過(guo)45號鋼(gang)的1.5倍以上),使切(qie)削(xue)(xue)(xue)力(li)增(zeng)加(jia)。同時,不(bu)銹鋼(gang)的加(jia)工硬化嚴重,熱強度高,進一步增(zeng)大(da)了切(qie)削(xue)(xue)(xue)抗力(li),切(qie)屑的卷曲折斷也比較困(kun)難。因(yin)此,加(jia)工不(bu)銹鋼(gang)的切(qie)削(xue)(xue)(xue)力(li)大(da),如車削(xue)(xue)(xue)06Cr18Ni11Ti的單位切(qie)削(xue)(xue)(xue)力(li)為2450MPa,比45號鋼(gang)高25%。
2. 切削(xue)溫(wen)度高
切(qie)(qie)削(xue)時塑性變形及與刀具間的摩(mo)擦都(dou)很(hen)大,產生(sheng)的切(qie)(qie)削(xue)熱多;加上不銹鋼(gang)的熱導率約為(wei)45號鋼(gang)的1/4~1/2,大量(liang)切(qie)(qie)削(xue)熱都(dou)集中在切(qie)(qie)削(xue)區和刀屑接觸的界面(mian)上,散熱條件(jian)差(cha)。在相同的條件(jian)下(xia),06Cr18Ni11Ti的切(qie)(qie)削(xue)溫(wen)度比(bi)45號鋼(gang)高(gao)200℃左右。
切(qie)屑不(bu)易(yi)折(zhe)斷、易(yi)粘接:不(bu)銹鋼的塑(su)性、韌性都很大,車加(jia)(jia)工時切(qie)屑連綿不(bu)斷,不(bu)僅影(ying)響操作的順利進行,切(qie)屑還會(hui)(hui)擠(ji)傷已(yi)加(jia)(jia)工表面(mian)。在高(gao)溫(wen)、高(gao)壓下,不(bu)銹鋼與(yu)其他金屬的親和性強,極易(yi)產(chan)生黏附現象(xiang),并形成積屑瘤,既(ji)加(jia)(jia)劇刀具磨損,又會(hui)(hui)出現撕(si)扯現象(xiang)而使已(yi)加(jia)(jia)工表面(mian)惡化(hua)。含碳量較(jiao)低的馬(ma)氏體不(bu)銹鋼的這(zhe)一特點也(ye)比較(jiao)明顯。
3. 刀具易磨(mo)損(sun)
切削不(bu)銹鋼(gang)過程中的親(qin)和作(zuo)用使刀(dao)(dao)(dao)(dao)屑間產生(sheng)粘接(jie)、擴散(san),從而使刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)產生(sheng)粘接(jie)磨(mo)損、擴散(san)磨(mo)損,致使刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)前刀(dao)(dao)(dao)(dao)面產生(sheng)月牙洼,切削刃還會形成微小(xiao)的剝落和缺口;加上不(bu)銹鋼(gang)中的碳化物(如TiC)微粒硬(ying)度很高,切削時直接(jie)與刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)接(jie)觸、摩擦(ca),擦(ca)傷刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju),還有加工硬(ying)化現象,均會使刀(dao)(dao)(dao)(dao)具(ju)(ju)(ju)磨(mo)損加劇(ju)。
4. 線膨(peng)脹系數(shu)大
不(bu)銹(xiu)鋼的線膨脹系數約為碳素(su)鋼的1.5倍,在切削溫度(du)作(zuo)用(yong)下(xia),工件容(rong)易(yi)產生熱變形,尺寸精度(du)較(jiao)難控制。
在不(bu)銹(xiu)鋼加工(gong)所使用的各種切(qie)削(xue)設備(bei)中(zhong)(zhong),自動(dong)車(che)床機的高效率最為突出(chu),這類設備(bei)可(ke)以把各種尺寸(cun)的不(bu)銹(xiu)鋼棒材加工(gong)成所有設備(bei)中(zhong)(zhong)都必不(bu)可(ke)少的、種類幾乎無窮多的零部件。幾種切(qie)削(xue)加工(gong)方式及其運動(dong)示(shi)意圖,見圖7-1。
金屬的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)性(xing)能既關系到(dao)金屬切(qie)削(xue)的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)者(zhe),同時又(you)關系到(dao)加(jia)工(gong)(gong)(gong)后(hou)的(de)(de)(de)使(shi)用者(zhe)。“切(qie)削(xue)性(xing)能”這一(yi)術語是用來(lai)表(biao)(biao)示金屬材料的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)性(xing)。或者(zhe)說,它是表(biao)(biao)示金屬材料被(bei)適當的(de)(de)(de)刀具(ju)(ju)切(qie)削(xue)或加(jia)工(gong)(gong)(gong)成型(xing)的(de)(de)(de)可能性(xing)或難易程度(du)。各(ge)類(lei)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)性(xing),在(zai)圖7-3中已列出,該圖是以使(shi)用高速鋼刀具(ju)(ju)切(qie)削(xue)時,選(xuan)用所(suo)建議的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)速度(du)是用每分(fen)(fen)鐘表(biao)(biao)面(mian)英尺數(shu)來(lai)表(biao)(biao)示的(de)(de)(de)。圖中的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)特(te)性(xing)值是將(jiang)各(ge)種不(bu)(bu)銹鋼切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)性(xing)與被(bei)假定為100%的(de)(de)(de)AISI 31112 鋼進行比(bi)較(jiao)而(er)得出的(de)(de)(de)。每分(fen)(fen)鐘表(biao)(biao)面(mian)進給量(liang)標(biao)注在(zai)圖表(biao)(biao)的(de)(de)(de)上面(mian);相對(dui)切(qie)削(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)性(xing)百分(fen)(fen)數(shu)則(ze)標(biao)注在(zai)圖表(biao)(biao)的(de)(de)(de)下(xia)面(mian)。