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不锈钢切削加工


不锈钢的切削加工性能比45钢差。若以45钢的相对切削加工性Kr为1,则奥氏体不锈钢的相对切削加工性Kr为0.4,铁素体不锈钢的Kr为0.48,马氏体不锈钢的Kr为0.55。其中以奥氏体和奥氏体-铁素体双相不锈钢的切削加工性最差,给切削加工带来很大困难,其特点如下:
     (1)切削加工硬化严重。以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的加工硬化现象最为严重,硬化层的硬度比基体硬度高1.4~2.2倍,其抗拉强度σb为1 470~1 960MPa。这类不锈钢塑性大(δ>35%),塑性变形时晶格扭曲,故强化系数大,且奥氏体不稳定,在切削力作用下,部分奥氏体转变为马氏体。
    (2)切削力大。不锈钢的高温强度和硬度高且韧性大,故在切削时所消耗的能量大,即切削抗力大。以奥氏体不锈钢为例,在切削过程中温度高达700℃时,其综合力学性能高于一般结构钢。加之其在切削过程中的塑性变形大、硬化现象严重,增大了切削力,所以不锈钢的单位切削力为45钢单位切削力的1.25倍。
    (3)切削温度高。由于不锈钢在切削时的塑性变形大,切屑与刀具间的摩擦大,加之其热导率仅为45钢热导率的1/3~1/4,散热条件差,大量切削热集中在切削区,在相同切削条件下,切削温度比切削45钢时高200℃。
    (4)切屑不易折断且易产生积屑瘤。由于不锈钢的韧性和塑性较大,车削加工时,切屑连绵不断,不仅影响切削顺利进行,还会拉伤已加工表面。在高温和高压下,不锈钢与其他金属的亲和性强,易产生粘结现象,并形成积屑瘤。既加剧刀具粘结磨损,又使已加工表面发生恶化。
    (5)刀具易磨损。不锈钢中碳化物(TiC)的硬质点,使刀具产生剧烈的磨料磨损。在切削过程中,受高温、高压作用下的亲和作用,使切屑与刀具间产生粘结、扩散和月牙洼磨损及氧化磨损。由于切削加工硬化现象严重,还会在刀具后刀面上产生沟纹和边界磨损。
    (6)工件易产生热变形。由于不锈钢的线膨胀系数(15.5~16.6×10-6)是碳钢线膨胀系数(10.98~12.18×10-6)的1.5倍,这样在切削温度作用下,工件易产生热变形,尺寸精度难以保证。