1.概述

   通常，人們把含鉻量＞12%或含鎳量＞8%的合金鋼稱為不銹鋼。這種鋼在大氣中或在腐蝕性介質中具有一定的耐腐蝕能力，并在較高溫度（＞450℃）下具有較高的強度。含鉻量達16%～18%的鋼，稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼，通稱為不銹鋼。

    含鉻量達12%以上的鋼在與氧化性介質接觸時，由于電化學作用，表面形成一層富鉻氧化膜，可保護金屬內部不受腐蝕。但在非氧化性腐蝕介質中，不能形成堅固的鈍化膜。為提高鋼的耐腐蝕能力，通常選擇增大鉻的比例或添加可促進鈍化的合金元素，如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。這些合金元素不僅提高了鋼的抗腐蝕能力，同時改變了鋼的內部組織和物理力學性能。其在鋼中的含量不同，對不銹鋼性能產生的影響不同，有的有磁性，有的則無磁性，有的能夠進行熱處理，有的則不能進行熱處理。

    不銹鋼被越來越廣泛地應用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品機械行業(yè)中。其所含的合金元素對切削加工性能影響較大，文中主要對不銹鋼的切削加工進行了分析。

    2.不銹鋼的分類及性能

    （1）按不銹鋼主要成分，分為以鉻為主的鉻不銹鋼和以鉻、鎳為主的鉻鎳不銹鋼兩大類。

    （2）按不銹鋼金相組織分類：①馬氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～18%，含碳量為0.1%～0.5%（有時達1%）。其硬度為170～217HBW，抗拉強度σb為540～1 079MPa，伸長率δ為10%～25%，熱導率к為25.12W/（m·K）。常見的牌號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。馬氏體不銹鋼通過淬火，可獲得較高的硬度、強度和耐磨性。然而，當鋼中含碳量低于0.3%時，組織不均勻，粘附性強，切削時易產生積屑瘤，且斷屑困難，切削加工性較差。當含碳量達0.4%～0.5%時，切削加工性較好。②鐵素體不銹鋼。其含鉻量為12%～13%。硬度為177～228HBW，抗拉強度σb為363～451MPa，伸長率δ為20%～22%，熱導率к為16.7W/（m·K）。加熱冷卻時組織穩(wěn)定，不發(fā)生相變，所以不能進行熱處理強化，只能靠變形強化，切削加工性相對較好。常見的牌號有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奧氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～25%，含鎳量為7%～20%（或20%以上）。硬度為187～207HBW，抗拉強度σb為481～520MPa，伸長率δ為40%，熱導率к為16.33W/（m·K）。典型牌號有1Cr18Ni9Ti，其他還有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奧氏體不銹鋼含有較多的鎳或錳，加熱時組織不變，故淬火不能使其強化，可通過冷加工硬化來大幅度提高強度和硬度，其硬化程度為基體硬度的1.4～2.2倍，給下一次切削帶來很大困難。其具有優(yōu)良的力學性能和良好的耐腐蝕能力，無磁性。④奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。與奧氏體不銹鋼相似，僅在組織中含有一定量鐵素體，常見牌號有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。這類不銹鋼有硬度極高的金屬間化合物析出，強度比奧氏體不銹鋼高,切削加工性能比奧氏體不銹鋼更差。其硬度＜277HBW，抗拉強度σb為589～736MPa，伸長率δ為18%～30%。⑤沉淀硬化不銹鋼。這類不銹鋼因含有較高的鉻、鎳和極低的碳，還含有能起沉淀硬化作用的、鋁、鈦和鉬等合金元素，其在回火時析出，產生沉淀硬化，具有很高的硬度和強度。其硬度為363～388HBW，抗拉強度σb為1 138～1  324MPa，伸長率δ為5%～10%，這類鋼具有良好的耐腐蝕性能。常見牌號有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。

   3.不銹鋼的切削特點

   不銹鋼的切削加工性能比45鋼差。若以45鋼的相對切削加工性Kr為1，則奧氏體不銹鋼的相對切削加工性Kr為0.4，鐵素體不銹鋼的Kr為0.48，馬氏體不銹鋼的Kr為0.55。其中以奧氏體和奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的切削加工性差，給切削加工帶來很大困難，其特點如下：

    （1）切削加工硬化嚴重。以奧氏體和奧氏體 鐵素體不銹鋼的加工硬化現象為嚴重，硬化層的硬度比基體硬度高1.4～2.2倍，其抗拉強度σb為1 470～1 960MPa。這類不銹鋼塑性大（δ＞35%），塑性變形時晶格扭曲，故強化系數大，且奧氏體不穩(wěn)定，在切削力作用下，部分奧氏體轉變?yōu)轳R氏體。

   （2）切削力大。不銹鋼的高溫強度和硬度高且韌性大，故在切削時所消耗的能量大，即切削抗力大。以奧氏體不銹鋼為例，在切削過程中溫度高達700℃時，其綜合力學性能高于一般結構鋼。加之其在切削過程中的塑性變形大、硬化現象嚴重，增大了切削力，所以不銹鋼的單位切削力為45鋼單位切削力的1.25倍。

   （3）切削溫度高。由于不銹鋼在切削時的塑性變形大，切屑與刀具間的摩擦大，加之其熱導率僅為45鋼熱導率的1/3～1/4，散熱條件差，大量切削熱集中在切削區(qū)，在相同切削條件下，切削溫度比切削45鋼時高200℃。

   

車刀材料的選擇

常用的硬質合金可根據其制造的合金元素不同，分為以下四類：

1．鎢鈷合金

      由碳化鎢和鈷組成，常溫時的硬度為HRA87～92，紅硬性為800--900，代號為YG，常用商標為YG3、YG3X、YG6、YG6X、YG8、YGll等。其中YG3X及YG6X歸于細顆粒碳化鎢合金。YA6則是我國試制成功的一種含有少數碳化鈷的細顆粒硬質合金。

      鎢鈷合金冷硬性很高，耐性也較好，宜用于加工脆性資料，如金屬蝕口鑄鐵，也可車削沖擊性較大的工件。因為它的紅硬度較差，在600℃時，鎢鈷合金簡單和切屑粘結，使刀頭前面磨損，故不宜用于車削軟鋼等耐性金屬。

      YG6X細顆粒碳化鈷合金耐磨性較好，其強度近似YG6，因而車削冷硬合金鑄鐵、耐熱合金鋼及普通鑄鐵等都有杰出效果。

2．鎢鈦鉆合金

      由碳化鎢、碳化鈦及元素鉆組成，代號用YT表明，常用的有YT5、YTl4、YTl5、YT30等商標。鎢鈷鈦合金的冷硬功能和紅硬功能比硬質合金高。在高溫條件下比鎢鈷合金耐熱耐磨、抗粘性大，宜于加工鋼料及其他耐性金屬資料，但因為性脆，不耐沖擊，故不宜加工脆性金屬。

3．鎢鈷鈦鈮合金

      它是鎢鈷鈦合金中的新產品，由碳化鎢、碳化鈦、鈷、少數碳化鈮組成，代號為YW，常用商標為YWl、YW2。它的耐磨性和熱硬性都比較好，適用于切削各種鑄鐵和特殊合金鋼材，如不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等較難加工的資料。

4．鎢鈷鈮類合金

      這是一種含有少數碳化鈮的細顆粒鎢鉆類硬質合金，代號為YA，常用商標為YA6。它的耐磨功能更高，適合于不銹鋼、耐熱鋼、特硬鑄鐵、鐵合金、硬塑料、玻璃和陶瓷等的加工。

      在選用硬質合金時，應根據硬質合金本身功能特點、加工工件資料和切削條件等因素歸納考慮。

      除高速鋼和硬質合金兩種常用車刀切削資料外，還有碳素工具鋼、合金工具鋼、金剛石、陶瓷等。碳素工具鋼、合金工具鋼的切削功能差，而金剛石價格高，以上三者都較少采用。

      因為陶瓷資料比硬質合金的紅硬性更高，耐磨性好，價格低，正成為一種使用廣泛的刀具資料，但因為該種資料性脆、怕沖擊、刃磨困難，所以在使用時仍受到一定的限制。

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刀具刃口鈍化處理

刀具刃口鈍化帶來的好處包含改善刀具壽數、進步工件外表光潔度、下降機床主軸載荷以及下降全體制造本錢。

出產刃口處理機床的Mutschler刃口技能公司（Mutschler Edge Technologies LLC）對鈍化的界說如下：在構成刀具刃口的兩平面相交處，發(fā)生可控的半徑以及改善其外表光潔度。鈍化后的刃口有圓形、瀑布型或反向瀑布型。

鈍化機正在鈍化硬質合金刀片刃口

鈍化對一切刀具都有好處，包含高速鋼和硬質合金刀具。在涂層前對硬質合金刀具進行鈍化處理，將充分體現鈍化帶來的好處。因為沒有尖銳角或毛刺，倒圓刃口可使涂層更加嚴密地與刀具外表結合。涂層可下降沖突，添加切削刃與工件的接觸面積，進步刀具刃口強度。假如不在涂層前進行鈍化處理，刀具會崩刃并露出基體資料，導致縮段刀具壽數和下降切削功率。鈍化后刃口使刀具外表光潔度得以改善，可減小沖突并有利于排屑。

未涂層刀具也會因在刃口發(fā)生可控半徑而獲益。

刀具刃口處理效果（500×）　　

鈍化是一個干加工過程，通過含磨料的尼龍毛刷與刀具刃口的相互效果來鈍化。刷絲由尼龍基體與磨料一起限制而成。當毛刷磨損時，會有新的磨料露出來與工件相互效果。彈性刷絲相當于柔性銼刀，均勻地掩蓋并銼削刀片刃口。

選用毛刷鈍化，有兩種不同的切削力學：磨料的切削效果以及刷絲接觸刀具外表的效果力。鈍化效果受許多要素影響，如速度、方向、周期時間、接觸深度及中心線位置。

尼龍毛刷可有多種型式。刷絲可呈直線或彎曲型，其截面可所以圓形或矩形，并依據使用的不同，可選擇多種刷絲直徑。針對不同的使用場合，毛刷中選用的磨料改變也很大，可所以碳化硅、氧化鋁、陶瓷和金剛石。

當刃口很尖利時，磨削砂輪脫離刃口時會因磨屑效果使刃口發(fā)生鋸齒形。這是因為此刻刃口處沒有推力支撐使磨屑被剪切而去除去。假如砂輪沒有磨削到刃口，刃口就會十分尖利，導致在加工時刃口將很快磨損和崩掉。

當鈍化工藝確定時，不同零件的鈍化精度可以控制在0.0001"。

刃口可通過幾種不同方法來測量。常用顯微鏡和輪廓儀來進行可視化測量。一起，也可選用圖畫剖析軟件來進行2D和3D檢測。

就像刀具種類相同，刀具刃口鈍化尺度也改變多樣。一般原則是，工件資料越硬，刀具刃口的鈍化尺度也就越大。因為使用場合的不同，為得到蕞佳的刃口鈍化尺度，蕞好的方法是通過反復試驗來確定。

憑借著蕞新的航空發(fā)動機的規(guī)劃上開式越來越多的使用耐高溫的資料，公司開端考慮蕞新的計劃去應對應戰(zhàn)。

為了滿足減少二氧化碳排放的環(huán)保要求，航空發(fā)動機制造商不得不制造能夠使飛機的飛行高度更高，耗油率更低的部件。然而，這意味著部件將會面臨愈加嚴格的熱環(huán)境，因而，諸如耐熱超級合金（HRSAs）和先進的鈦合金資料開端越來越多地被選用。

關于需要旋轉的發(fā)動機零部件，陶瓷葉片近來現已被機械車間關注，以及蕞新開展之一的是選用了該公司的新的JP2旋轉等級的NTK公司的Bidemic系列。根據NTK公司的說法，JP2旋轉等級能夠在15倍的旋轉速度條件下完成陶瓷葉片的加工。

這一系列有涂層的多刺進的釬焊能夠在其外表以超過500米/分鐘的速度工作，并且聽說能夠戰(zhàn)勝之前關于割鉻鎳鐵合金結束時陶瓷邊際碎裂的憂慮。這是歸功在加工進程中于有很強的耐高溫特性的錫涂層摻雜其中。它適用于加工深度從0.1mm到0.3mm的規(guī)模，包含鉻鎳鐵合金，雷內合金和鎳基合金資料。當然，各發(fā)動機部件和資料都有著其自身的滾動應戰(zhàn)。一個典型的例子是由鉻鎳鐵合金718 ，帕洛伊變形鎳基耐熱合金或尤迪麥特鎳基耐熱合金720制成的渦輪盤。在這里，引薦另一種淘瓷刀片，該公司的GC6060。由于當轉彎HRSAs時切削區(qū)的高溫，冷卻液的成功開展與它的精準布置有關。據山特維克克若曼特說，使用的噴嘴的訣竅是把它們直接分布在刀尖位置。這能夠讓操作者創(chuàng)建一個平行的層流，這有助于抬起碎片，減少觸摸長度，并創(chuàng)建一個液體邊界來打破碎片。山高刀具對這個思路標明贊同，指出HRSAs難以切開資料?！按送?，耐熱資料自身是熱的不良導體，” 山高的英國技能中心技能員斯賓塞?亞當斯如是說?！霸谇邢鲄^(qū)溫度一般能夠到達1100-1300?C，如果不能迅速將熱量導出可縮段刀具壽數，乃至引起工件變形?！?img src="https://pic.etlong.com/202007/21/110750718603970.jpg" />

“除了布置尖利的切削東西，選用高壓直接冷卻液能夠協(xié)助提高生產率。如果HRSA資料的切開速度為50米/分，這種類型的冷卻劑體系能夠使切開速度高達200米/分，因而輸出功率會是原來的四倍?！鄙礁吖镜霓┬碌纳淞鞯毒呒寄軐ｉT為車削鈦合金和旋磨術而規(guī)劃，并指出旨在詳細定位的冷卻液噴發(fā)技能是使用在切削區(qū)。上部的噴發(fā)的冷卻劑噴發(fā)至前傾面的蕞佳點，一起，附加噴發(fā)沖刷間隙外表。其他方面，美國國籍的刀具專家，KORLOY現已證實了使用以PC5300為底物的切削器旋轉刀片有杰出的工程效果。英國Cutwel公司的刀片聽說在供給在高切削溫度的條件下抗癢化功能和硬度，從而防止呈現常見的毛病，比如磨損，崩刃等。選用上述由鉻鎳鐵合金628制成的內部和外部旋轉支稱器的CNMG式刺進件，一個實驗標明東西使用壽數能夠經過使用PC5300延長25%。這是由50-80米/分鐘的切削速度，0.25毫米/轉進給量和切削深度0.2-0.7mm來完成。因而，銑削是什么？許多相同的原理和技能現已開端使用。例如，NTK公司標明，其SX9類型淘瓷刀片迄今為止是公司質量蕞好的銑削類型刀片，能夠供給逾越800米/分鐘的加工速度。它一般由銑削鉻鎳鐵合金706，713和718制成。在山特維克可羅曼特，特定的使用為使用陶瓷而設定，考慮使用車銑復合機的HRSA渦輪機匣。在此，公司引薦使用他們公司的CoroMill 300C陶瓷切削東西，就像在車削中的使用，能夠供給更高耐熱的碳化物。

WNT公司是另一個模具專家，也證實了在航空發(fā)動機資料上進行銑磨具有杰出的成果。例如，該公司的包覆HCN 5235和HCF 5240資料的刀片刺進，能夠供給幾許呈遞一個正前角的資料，這在完成精度和外表質量的加東西有高鉻，鎳或鈦含量資料時，這是至關重要的。

在客戶試用的進程，HCN 5235類型的刀片安裝直徑為80mm的A2700的銑刀面上，并在無冷卻液的條件下切開耐熱X15CrNiSi20-12資料的時分體現出了很好的效果。在1mm的切開深度，210米/分鐘的外表切開速度，0.15毫米/齒進給速率，以及60毫米切開寬度的工況下，加工時刻減少了40％，而刀具壽數添加了50％，堵截長度添加至11.7米。

在沃爾特公司，近的研制重點一直是鈦合金銑削。隨著對27?螺旋視點，具有可調節(jié)的徑向冷卻液出口規(guī)劃，M3255能夠一起執(zhí)行方肩銑以及全開槽處理。沃爾特公司引薦使用在WSP45S級的蕞新的四刃虎技能。

另一個即將上市的鈦合金刀片是KCSM30等級的。裝備細晶粒硬質合金基體和氮化鋁鈦PVD涂層，其等級聽說能夠到達70m米/分鐘的切開速度。這部分要歸功于納金屬獨有的高溫爆融的屬性，其中的冷卻劑通道經過刀片切削刃進行冷卻液運送。

移動到全體硬質合金銑刀的高溫合金，山高公司的Jabro 78規(guī)模的資料專門為資料規(guī)劃，如鎳鉻合金等。在它的新穎的規(guī)劃特點是差分間距，這會導致對齒輪的影響是不均勻的，從而有助于減少振動和顫動。

當加工的蕞新航空發(fā)動機的資料時，任何東西的磨損將添加切開力以及元件外表的加工硬化，這或許導致在操作期間發(fā)作裂解?？紤]到這一點，近對硅藻土的關注點一直在尋覓硬質合金和微觀或宏觀的幾許形狀的優(yōu)化組合，以及減少戰(zhàn)略，以防止震動的發(fā)作。

從這項研討得出的蕞新成果是刀具銑削程序。作為優(yōu)化棒狀幾許形狀的成果，斜坡有或許高達45°的傾斜角，由于是2xD的孔深度。該公司指出，對這些資料鉆孔是困難的，由于在切開和引導區(qū)是與孔外表一直觸摸。然而銑刀進入并在每一轉時與資料別離，因而能夠冷卻下來。這是一個有益的點，一個為發(fā)動機部件生產商供給真正競爭力的技能領域的決心指示。