不锈钢的切削性比中碳钢差得多。以普通45号钢的切削加工性作为100%,奥氏体不锈钢06Cr18Ni11Ti的相对切削加工性为40%;铁素体不锈钢10Cr28为48%;马氏体不锈钢20Cr13为55%.其中,以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的切削加工性最差。不锈钢在切削过程中有如下几方面特点。


1. 切削加工硬化严重


 在不锈钢中,以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的加工硬化现象最为突出。如奥氏体不锈钢硬化后的强度(Sb)高达1470~1960MPa,而且随着强度(Sb)的提高,屈服极限(Ss)升高;退火状态的奥氏体不锈钢屈服极限(Ss)不超过强度(Sb)30%~45%,而加工硬化后达85%~95%.加工硬化层的深度可达切削深度的1/3或更大;硬化层的硬度比原来的提高1.4~2.2倍。因为不锈钢的塑性大,塑性变形时晶格扭曲,强化系数很大;而且奥氏体不够稳定,在切削应力的作用下,部分奥氏体会转变为马氏体;再加上化合物杂质在切削热的作用下,易于分解呈现弥散分布,使切削加工时产生硬化层。前一次进给或前一道工序所产生的加工硬化现象,严重地影响后续工序的顺利进行。


 切削力大:不锈钢在切削过程中塑性变形大,尤其是奥氏体不锈钢(其伸长率超过45号钢的1.5倍以上),使切削力增加。同时,不锈钢的加工硬化严重,热强度高,进一步增大了切削抗力,切屑的卷曲折断也比较困难。因此,加工不锈钢的切削力大,如车削06Cr18Ni11Ti的单位切削力为2450MPa,比45号钢高25%。


2. 切削温度高


  切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大,产生的切削热多;加上不锈钢的热导率约为45号钢的1/4~1/2,大量切削热都集中在切削区和刀屑接触的界面上,散热条件差。在相同的条件下,06Cr18Ni11Ti的切削温度比45号钢高200℃左右。


切屑不易折断、易粘接:不锈钢的塑性、韧性都很大,车加工时切屑连绵不断,不仅影响操作的顺利进行,切屑还会挤伤已加工表面。在高温、高压下,不锈钢与其他金属的亲和性强,极易产生黏附现象,并形成积屑瘤,既加剧刀具磨损,又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化。含碳量较低的马氏体不锈钢的这一特点也比较明显。


3. 刀具易磨损


  切削不锈钢过程中的亲和作用使刀屑间产生粘接、扩散,从而使刀具产生粘接磨损、扩散磨损,致使刀具前刀面产生月牙洼,切削刃还会形成微小的剥落和缺口;加上不锈钢中的碳化物(如TiC)微粒硬度很高,切削时直接与刀具接触、摩擦,擦伤刀具,还有加工硬化现象,均会使刀具磨损加剧。


4. 线膨胀系数大


  不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的1.5倍,在切削温度作用下,工件容易产生热变形,尺寸精度较难控制。


  在不锈钢加工所使用的各种切削设备中,自动车床机的高效率最为突出,这类设备可以把各种尺寸的不锈钢棒材加工成所有设备中都必不可少的、种类几乎无穷多的零部件。几种切削加工方式及其运动示意图,见图7-1。


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  金属的切削加工性能既关系到金属切削的加工者,同时又关系到加工后的使用者。“切削性能”这一术语是用来表示金属材料的切削加工特性。或者说,它是表示金属材料被适当的刀具切削或加工成型的可能性或难易程度。各类不锈钢的切削加工特性,在图7-3中已列出,该图是以使用高速钢刀具切削时,选用所建议的切削速度是用每分钟表面英尺数来表示的。图中的切削特性值是将各种不锈钢切削加工特性与被假定为100%的AISI 31112 钢进行比较而得出的。每分钟表面进给量标注在图表的上面;相对切削加工特性百分数则标注在图表的下面。


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