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%,奧氏體不銹鋼06Cr18Ni11Ti的相對切削加工性為40%;鐵素體不銹鋼(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(jia)工硬化嚴重
在(zai)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong),以奧氏(shi)(shi)體(ti)和奧氏(shi)(shi)體(ti)+鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)現象最為突(tu)出。如奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)后的(de)強(qiang)度(Sb)高(gao)達(da)1470~1960MPa,而且隨著強(qiang)度(Sb)的(de)提高(gao),屈服極(ji)限(Ss)升高(gao);退火狀態的(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)屈服極(ji)限(Ss)不(bu)(bu)(bu)超(chao)過強(qiang)度(Sb)30%~45%,而加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)后達(da)85%~95%.加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)層的(de)深(shen)度可達(da)切(qie)削(xue)(xue)深(shen)度的(de)1/3或更大;硬(ying)(ying)化(hua)(hua)層的(de)硬(ying)(ying)度比(bi)原來的(de)提高(gao)1.4~2.2倍。因為不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)塑(su)性大,塑(su)性變(bian)形時(shi)晶格扭曲,強(qiang)化(hua)(hua)系數(shu)很(hen)大;而且奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)夠(gou)穩定,在(zai)切(qie)削(xue)(xue)應力(li)的(de)作用下,部分(fen)奧氏(shi)(shi)體(ti)會轉變(bian)為馬氏(shi)(shi)體(ti);再加(jia)上化(hua)(hua)合物雜質在(zai)切(qie)削(xue)(xue)熱(re)的(de)作用下,易于分(fen)解呈(cheng)現彌散分(fen)布,使切(qie)削(xue)(xue)加(jia)工(gong)(gong)(gong)時(shi)產生硬(ying)(ying)化(hua)(hua)層。前(qian)一次進(jin)給或前(qian)一道(dao)工(gong)(gong)(gong)序所產生的(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)現象,嚴重地(di)影響后續(xu)工(gong)(gong)(gong)序的(de)順利進(jin)行。
切削(xue)(xue)力(li)大:不銹(xiu)鋼(gang)在切削(xue)(xue)過程中塑性(xing)變形大,尤其是奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(其伸長率超過45號(hao)鋼(gang)的(de)(de)1.5倍以上(shang)),使(shi)切削(xue)(xue)力(li)增加(jia)。同時,不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)嚴重,熱(re)強度高,進一步(bu)增大了切削(xue)(xue)抗力(li),切屑(xie)的(de)(de)卷(juan)曲折斷也比較困難。因(yin)此,加(jia)工(gong)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)切削(xue)(xue)力(li)大,如車削(xue)(xue)06Cr18Ni11Ti的(de)(de)單位切削(xue)(xue)力(li)為2450MPa,比45號(hao)鋼(gang)高25%。
2. 切削溫度高(gao)
切(qie)削(xue)時塑性變形及與刀具(ju)間的(de)摩擦都很大,產生的(de)切(qie)削(xue)熱(re)(re)(re)多;加上不銹(xiu)鋼的(de)熱(re)(re)(re)導率約為(wei)45號(hao)鋼的(de)1/4~1/2,大量切(qie)削(xue)熱(re)(re)(re)都集中在切(qie)削(xue)區和(he)刀屑接觸(chu)的(de)界面上,散(san)熱(re)(re)(re)條件差。在相同的(de)條件下,06Cr18Ni11Ti的(de)切(qie)削(xue)溫度比45號(hao)鋼高200℃左(zuo)右。
切屑(xie)不(bu)易(yi)折斷、易(yi)粘接:不(bu)銹鋼的(de)(de)塑性、韌性都很大,車(che)加工時切屑(xie)連綿不(bu)斷,不(bu)僅(jin)影響操(cao)作的(de)(de)順(shun)利進(jin)行,切屑(xie)還會擠傷已加工表(biao)面。在高溫、高壓下,不(bu)銹鋼與其(qi)他金屬的(de)(de)親和性強(qiang),極易(yi)產生黏附現象(xiang),并形成(cheng)積(ji)屑(xie)瘤(liu),既加劇刀具磨損(sun),又會出現撕扯(che)現象(xiang)而使(shi)已加工表(biao)面惡化。含(han)碳量(liang)較低的(de)(de)馬(ma)氏體不(bu)銹鋼的(de)(de)這一(yi)特點(dian)也比較明(ming)顯。
3. 刀具(ju)易磨(mo)損(sun)
切(qie)削(xue)不銹(xiu)(xiu)鋼過程中(zhong)的親和(he)作用(yong)使(shi)刀(dao)屑間產生(sheng)粘接、擴散,從而使(shi)刀(dao)具產生(sheng)粘接磨損、擴散磨損,致使(shi)刀(dao)具前刀(dao)面產生(sheng)月(yue)牙洼,切(qie)削(xue)刃還會形(xing)成微(wei)小的剝落和(he)缺口(kou);加(jia)上不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)的碳(tan)化(hua)物(如TiC)微(wei)粒(li)硬(ying)度很(hen)高,切(qie)削(xue)時直接與(yu)刀(dao)具接觸、摩擦(ca),擦(ca)傷刀(dao)具,還有加(jia)工硬(ying)化(hua)現象,均(jun)會使(shi)刀(dao)具磨損加(jia)劇。
4. 線膨脹(zhang)系數大
不(bu)銹鋼的線膨脹系數約為(wei)碳素(su)鋼的1.5倍,在切削(xue)溫度(du)作用下,工(gong)件(jian)容易產生熱變形,尺寸精度(du)較難(nan)控制。
在不(bu)銹鋼加工所使用的(de)各種切(qie)削設備中,自動車床機的(de)高效(xiao)率最(zui)為突出,這類設備可以把各種尺寸(cun)的(de)不(bu)銹鋼棒(bang)材加工成所有設備中都必不(bu)可少的(de)、種類幾乎無窮多的(de)零部件。幾種切(qie)削加工方(fang)式(shi)及其運動示意圖,見圖7-1。
金屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)性能既關系到(dao)金屬(shu)(shu)切(qie)削(xue)的(de)(de)(de)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)者(zhe),同(tong)時又關系到(dao)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)后(hou)的(de)(de)(de)使用(yong)者(zhe)。“切(qie)削(xue)性能”這一術語是(shi)(shi)用(yong)來表示金屬(shu)(shu)材料的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)(te)性。或(huo)者(zhe)說,它是(shi)(shi)表示金屬(shu)(shu)材料被適當的(de)(de)(de)刀具(ju)切(qie)削(xue)或(huo)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)成型的(de)(de)(de)可能性或(huo)難易程度。各類不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)(te)性,在圖(tu)7-3中(zhong)已列(lie)出,該(gai)圖(tu)是(shi)(shi)以使用(yong)高速鋼(gang)刀具(ju)切(qie)削(xue)時,選用(yong)所(suo)建議(yi)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)速度是(shi)(shi)用(yong)每分鐘(zhong)表面(mian)英(ying)尺數來表示的(de)(de)(de)。圖(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)特(te)(te)性值是(shi)(shi)將(jiang)各種不(bu)銹鋼(gang)切(qie)削(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)(te)性與被假(jia)定為100%的(de)(de)(de)AISI 31112 鋼(gang)進(jin)行比較而得出的(de)(de)(de)。每分鐘(zhong)表面(mian)進(jin)給量標(biao)注在圖(tu)表的(de)(de)(de)上面(mian);相對切(qie)削(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)特(te)(te)性百(bai)分數則標(biao)注在圖(tu)表的(de)(de)(de)下(xia)面(mian)。