影响钢、铁切削加工性的因素及铜、铝合金加工的特点
四大材料刀具的性能与选择
四大材料刀具的性能与选择刀具材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。
本文介绍了切削中所使用的金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等刀具材料的性能及适用范围。
刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具材料选择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。
就活塞在切削加工时的刀具材料选用作了阐述。
高速钢：活塞加工中铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀，钻油孔用钻头等都为高速钢材料。
硬质合金：YG、YD系列硬质合金刀具被广泛应用于铝活塞加工的各个工序中，特别是活塞粗加工和半精加工工序。
立方氮化硼：立方氮化硼刀具被用于镶铸铁环活塞的车削铸铁环槽工序中。
同时也应用于活塞立体靠模的加工中。
金刚石：金刚石刀具可利用金刚石材料的高硬度、高耐磨性、高导热性及低摩擦系数实现有色金属及耐磨非金属材料的高精度、高效率、高稳定性和高表面光洁度加工。
在切削铝合金时，PCD刀具的寿命是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍，是目前铝活塞精密加工的理想刀具，已经应用于精车活塞环槽、精镗活塞销孔、精车活塞外圆、精车活塞顶面及精车活塞燃烧室等精加工工序中。
刀具材料性能的优劣是影响加工表面质量、切削加工效率、刀具寿命的基本因素。
切削加工时，直接担负切削工作的是刀具的切削部分。
刀具切削性能的好坏大多取决于构成刀具切削部分的材料、切削部分的几何参数及刀具结构的选择和设计是否合理。
切削加工生产率和刀具耐用度的高低、刀具消耗和加工成本的多少、加工精度和表面质量的优劣等等，在很大程度上都取决于刀具材料的合理选择。
正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。
每一品种刀具材料都有其特定的加工范围，只能适用于一定的工件材料和切削速度范围。
不同的刀具材料和同种刀具加工不同的工件材料时刀具寿命往往存在很大的差别，例如：加工铝活塞时，金刚石刀具的寿命是YG类硬质合金刀具寿命的几倍到几十倍；YG类硬质合金刀具加工含硅量高、中、低的铝合金时其寿命也有很大的差别。
热处理部分析题及答案
热处理部分析题及答案一、名词解释1.热处理：热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却下来的一种热加工工艺。
2.奥氏体化：钢加热获得奥氏体的转变过程3.起始晶粒度：奥氏体形成刚结束，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小。
4.本质晶粒度：根据标准试验方法(YB27—64)，经930℃±10℃，保温3~8 小时后测得奥氏体晶粒大小。
5.实际晶粒度：钢在某一具体加热条件下所获得的奥氏体晶粒大小。
6.过冷奥氏体：在临界转变温度以下存在但不稳定，将要发生转变的奥氏体。
7.退火：将钢加热到相变温度Ac1以上或以下，保温以后缓慢冷却（一般随炉冷却）以获得接近平衡状态是将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
组织的一种热处理工艺。
8.完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
9.不完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
10.扩散退火：将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常为1050℃～1150℃），长时间（一般10～20小时）保温，然后随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。
11.正火：将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的热处理工艺。
12.淬火：将亚共析钢加热到Ac3以上，共析钢与过共析钢加热到Ac1以上（低于Accm）的温度，保温后以大于临界冷却速度Vk的速度快速冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
13.钢的淬透性：指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，其大小用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度来表示。
14.回火：淬火后再将工件加热到Ac1温度以下某一温度，保温后再冷却到室温的一种热处理工艺。
15.化学热处理：是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。
常用材料的切削加工性能
ZT:常用材料的切削加工性能parti良好的切削加工性能：1 ）刀具的寿命较高，或在一定的寿命下允许的切削速度较高2）在相同的切削条件下，切削力较小3）切削温度较低，容易获得较细的表面粗糙度，容易控制切削形状或者断屑§5-1工件材料和切削的加工性本章从工工件材料方面本分析影响生产率及表面质量的因素，以及提高它们的途径：从生产实际中了解到，有些材料容易切削（生产率高，表面质量好），而另一些材料却很切削；分析工件材料的机械物理性能以及化学成分如何影响切削加性，如何提高工件材料的切削加工性。
材料的切削加工性是指导某种材料进行切削加工性的难易程度，其易程度，一般与材料的化学成份，热处理状态、金相组织、物理力学性能以及切削条件有关。
一、衡量切削加工的指标工件材料的切削加工性，通常用下面的一个或数个指标衡量：1、刀具耐用度；2、一定刀具耐用度允许的切削速度；3、切削力；4、切削温度；5、加工表面粗糙度或表面质量。
目前，常用一定刀具耐用度下充许的切削速度V T作为衡量指标。
V T__-指刀具耐用度为T时，切削某种材料的允许的切削速度。
V T越高，说明该材料的切削加工性能好。
任何事情都是相对而言，那么对于材料的切削加工性，也要用相对加工性Kr表示。
它的基准是以切削抗拉强度& b = 0.735Gpa的45#钢，耐用度T=60min时的切削速度Vb60为基准。
相对加工性就是以该基准与切削其它材料时V60的比值。
即Kr=V60 / Vb60①当Kr>1时，说明该材料比45#钢易切削；切削加工性好；②当Kr<1时，该材料比45#钢难切削，切削加工性能差。
常用材料切削加工性，根据相对加工性Kr的大小切分为八级，见表 5 —1。
二、改善材料可切削性的途经1、改善材料的化学成份。
1*在黄铜中加入1 %〜3%的铅，在钢中加入0 .1%〜0.2 5%的铅。
铅可以球状粒子存在于材料的金相组织中，切削时能起很好润滑作用，减少摩擦，使刀具耐用度和表面质量得提咼。
第四章 工件材料的切削加工性
二二、、金金属属材材料料化化学学成成分分的的影影响响
铬能在铁素体中固溶，又能形成碳化物。 当含铬量小于0.5％，对切削加工性的影响 很小。含铬量进一步增加，则钢的硬度、强 度提高，切削加工性有所下降。
镍：镍能在铁素体中固溶，使钢的强度 和韧性均有所提高，导热系数降低，使切削 加工性变差。当含镍量大于8％后，形成了 奥氏体钢，加工硬化严重，切削加工性就更 差了。
3.普通铸铁：与具有相同基体组织的碳素 钢相比，切削加工性好
其金相组织是金属基体加游离态石墨。 石墨：降低了铸铁的塑性，切屑易断，有
润滑作用，使切削力小，刀具磨损小。 但石墨易脱落，使已加工表面粗糙。切削
铸铁时形成崩碎切屑，造成切屑与前刀面 的接触长度非常短，使切削力、切削热集 中在刃区，最高温度在靠近切削刃的后刀 面上。
二、金属材料化学成分的影响
氮：它在钢中会形成硬而脆的 氮化物，使切削加工性变差。
各种元素在小于2％的含量时对钢的切削加工性的影响
三、金属材料热处理状态和金相组织的影响
铁素体 ： 由于铁素体含碳很少，故其性能接近
于纯铁，是一种很软而又很韧的组织。在 切削铁素 体时，虽然刀具不易被擦伤， 但与刀面冷焊现象严重，使刀具产生冷焊 磨损。又容易产生积屑瘤，使加工表面质 量恶化。故铁素体的切削加工性并不好。 通过热处理(如正火)或冷作变形，提高其 硬度，降低其韧性，可使切削加工性得到 改善。
二、金属材料化学成分的影响
钼：钼能形成碳化物，能提高钢的硬度， 降低塑性。含钼量在0.15％—0.4％范围内， 切削加工性略有改善。大于0.5％后，切削 加工性降低。
钒：钒能形成碳化物，并能使钢的 组织细密，提高硬度，降低塑性。当 含量增多后使切削加工性变差，含量 少时对切削加工性略有好处。
金属材料加工工艺简介
①退火是将金属加热到临界温度(Ac3：或Ac1，)以上，保温一段 时间后度冷却，使其组织结构接近均衡状态，从而消除或减少 内应力，均化组织和成分，有利于加工作业。
第六章 金属材料及加工工艺
6.2金属材料的工艺特性
②正火是将金属加热保温后， 在室温下空气中进行冷却，是 一种特殊的退火处理。 ③淬火是将金属加热至临界温 度以上，保温后快速冷却至室 温，以达到强化金属组织，提 高金属的强度、硬度等机械性 能。 ④回火是将淬火后的金属重新 加热，再进行保温冷却。其目 的是为了消除淬火应力，以达 到所要求的组织和性能。图 6—15 普通热处理过程示意图
第六章 金属材料及加工工艺
6.2金属材料的工艺特性
成型加工
4．焊接加工 焊接加工是充分利用金属材料在高温作用下易熔化的特 性，使金属与金属发生相互连接的一种工艺，是金属加工的 一种辅助手段。 常用的焊接方法有熔焊、压焊和钎焊，如图6—14所示。 金属的焊接性能是指金属能否适应焊接加工而形成完整 的具有一定使用性能的焊接接头印特性。金属焊接性的好坏 取于金属材料本身的化学成分和焊接方法。材料化学成分是 影响材料焊接性的最基本因素。材料化学成分含量不同，其 焊接性也不同。如碳钢的含碳量越高，焊接接头的淬硬倾向 越大，就易于产生裂纹，表明碳钢印焊接性随着含碳量的增 加而变差。 通常，低碳钢有良好的焊接性，高碳钢、高合 金钢、铸铁和铝合金的焊接性较差，中碳钢则介于两者之间。
第六章 金属材料及加工工艺
6.2金属材料的工艺特性
成型加工
③制作蜡模：制造蜡模的材料有石蜡、蜂蜡、硬脂酸和松香等，常用50％ 石蜡和硬脂酸的混合料。将熔化好的蜡料倒入压型内，同时不断的翻转压型， 使蜡料均匀形成蜡模，待蜡料冷却后便可从压型中取出，修毛刺后即得蜡模。 批量生产时则将多个蜡模组装成蜡模组。使用蜡棒粘接蜡模制作浇注流道，浇 注流道要有浇注口和出口。 ④制作型壳：在蜡模上均匀地刷一层耐火涂料(如水玻璃溶液)，洒一层耐火 砂，使之硬化成壳。如此反复涂三四次，便形成具有一定厚度的由耐火材料构 成的型壳(洒耐火砂先细后粗）。 ⑤脱蜡：将制作好的型壳放入炉中烘烤，使蜡模熔化流出并回收，从而得到 一个中空的型壳。 ⑥焙烧和造型：将型壳进行高温焙烧，以增加型壳强度。为进一步提高型壳 强度，防止浇注时型壳变形或破裂，可将型壳放在箱体中，周围用干砂填充。
工件材料对切削力的影响
工件材料对切削力的影响说到切削力，大部分人脑袋里可能会闪过“力量”这两个字。
切削力听起来高大上，其实它就是在切削过程中，刀具和工件之间的摩擦和接触力。
工件的材料特性对这个切削力的影响，简直比一个好司机对车速的掌控还重要。
换句话说，工件材料的硬度、韧性、结构等特点，直接决定了你在加工时是否能轻松应对，还是得使出全身力气，像个扛重物的壮汉一样。
其实想一想，你在厨房里切菜，遇到西瓜和胡椒的切割难度完全不同，这就有点类似。
硬的材料，切割起来需要更多力气，软的材料就能轻松搞定。
咱先说说硬度吧，硬度大的材料可不是好惹的。
像钢铁、硬铝合金这种，切割时刀具会面临极大的压力，切削力自然就大了。
你看，这种材料不光得刮掉表面层，还得攻破它的硬壳，简直是和“硬骨头”作斗争。
刀具在这么强大的压力下，要是稍微不注意，磨损特别快。
你想啊，钢铁那种硬得像个“铁块儿”一样，刀具可能就被磨得掉了层皮，甚至直接报废。
所以你得时刻注意工件的硬度，否则你会发现，刀具用一会儿就不灵了。
而软一些的材料，比如铝啊、铜啊，切起来就舒服多了，刀具轻松顺畅，切削力也小得多。
当然了，硬度不是唯一的决定因素。
韧性也是个关键。
你想，材料的韧性越大，越难裂开，刀具的切削力就越大。
比如那些韧性好的合金，刀具下去的时候，材料就像黏糊糊的，粘得刀具一阵“咯吱咯吱”的响，切削力明显增大。
像一些高韧性的合金，虽然它的硬度不算特别高，但切削时刀具和材料之间的摩擦大，造成的切削力就很强。
如果材料太韧，切削时的热量产生也会很高，刀具的寿命也会因此大打折扣。
有时候你会发现，即便是同一材料，不同的加工状态也会让切削力有天壤之别。
比如，工件的表面状态。
表面粗糙的工件，切削力就会更大，因为刀具要和表面不平整的地方产生更多的摩擦，切削过程就变得特别“吃力”。
有些材料在加热之后可能会变得更软，切削力就会相对减小，像刀具切进去的感觉就像热刀割黄油，顺滑得很。
材料的化学成分也是一个隐形的“大魔王”。
金属的工艺性能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、 锻造性能
金属的工艺性能
金属利用锻压加工方法成型的难易程度称 为锻造性能。锻造性能的好坏主要取决于金属的 塑性和变形抗力。塑性越好、变形抗力越小，金 属的锻造性能就越好。例如，碳钢在加热的状态 下有较好的锻造性能，铸铁则不能进行锻造。
三、 焊接性能
金属的工艺性能
焊接性能是指金属对焊接加工的适应能力，即 在限定的施工条件下被焊接成按规定设计要求的构 件，并满足预定使用要求的能力。焊接性能好的金 属可以获得没有裂缝、气孔等缺陷的焊缝，焊接质 量好，并且焊接接头具有一定的力学性能。如低碳 钢具有良好的焊接性能，而高碳钢、铸铁的焊接性 能较差。
金属的工艺性能
工艺性能是指金属在制造成各种机械零件或工具的过 程中，对各种不同加工方法的适应能力，即金属采用某种 加工方法制成成品的难易程度，它包括铸造性能、锻造性 能、焊接性能、切削加工性能等。例如，某种金属材料用 铸造成型的方法容易得到合格的铸件，则该种材料的铸造 性能好。工艺性能直接影响零件的制造工艺和质量，是选 择金属材料时必须考虑的因素之一。
一、 铸造性能
金属的工艺性能
金属在铸造成型过程中获得外形准确、内部健全的铸件的能力称 为铸造性能。铸造性能包括流动性、收缩性和偏析等。流动性是指熔 融金属的流动能力，它主要受金属的化学成分和浇注温度的影响，流 动性好的金属容易充满铸型，从而获得外形完整、尺寸精确、轮廓清 晰的铸件；收缩性是指铸件在凝固和冷却过程中体积和尺寸减小的现 象，收缩不仅影响铸件的尺寸精度，还会使铸件产生缩孔、疏松、内 应力、变形及开裂等缺陷，所以用于铸造的金属,其收缩率越小越好; 偏析是指铸件凝固后其内部化学成分不均匀的现象，偏析严重时将造 成铸件各部分的组织和力学性能相差很大，降低铸件的质量。
工件切削加工性
刃和刀尖的强度，一般取γ。＝-4—0º，主偏角kr适当减小,刀
尖圆弧半径rε适当加大。
淬硬钢的组织为回火马氏体，硬度达HRC60以上，塑性
和导热系数都很低。其加工性及刀具材料、刀具几何参数的 选择基本上与冷硬铸铁同。对它们进行精加工，可采用CBN 刀具。
κr= 45° ~ 75°、λs= -10 °
6.钛合金切削加工性分析
1)．钛合金特点和分类
a）密度小（约为 4.5g / cm3 ）,比钢约小一倍。
b）强度极限高（可达σb=0.981~1.37GPa）， 钛合金的比强度（单位重量强度）很高，尤其在高温下比强度仍 很高，这一点对航空、航天工业尤为重要。
工件切削加工性
表 7– 1 材料可加工性分级
分级
名称及种类
Kv
1 很容易切削材料 一般有色金属
> 3.0
2
易切削钢
容易切削材料
3
较易切削钢
2.5 ~ 3.0 1.6 ~ 2.5
4
一般钢及铸铁
1.0 ~ 1.6
普通材料
5
稍难切削材料 0.65 ~ 1.0
6
较难切削材料 0.5 ~ 0.65
7
难切削材料
理 ；对镍基高温合金可采用固溶处理（淬火）
b）、首选一足够的vc以保证加工质量，再选f 、ap
c）、选择合适的刀具材料和角度 连续切：YG6X、YW1 断续切：M42、501、B201
高速钢刀具：γo=15 ° ~20°、αo=12 ° 、κr=45 ° 硬质合金刀具：γo=5° ~ 10°、αo= 8° ~ 15° 、
在自动机床或自动生产线上，常常以切屑
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
影响钢、铁切削加工性的因素及铜、铝合金加工的特点材料影响因素切削加工性
钢力学性能
硬度：170-230HBS最好，HBS＞300
显著下降，HBs≈400很差
塑性：ψ＝50％-60％显著下降
wc：0.25％-0.35％左右最好，wMn：当wc＜O.2％时
1.5％最好，wNi：＞8％加工更困难,wMo：0.15％
-0.40％时稍提高加工性，当淬火钢硬度为HB＞350
时，加入一些Mo可提高其加工性
轧制方法
含碳量(质量分数)＜0.3％：冷轧或冷拔比热轧好
含碳量(质量分数)0.3％-0.4％的中碳钢：冷轧与热轧差不多
含碳量(质量分数)＞0.4％的高碳钢：热轧比冷轧好
金相组织
铁素体：塑性很大的铁素体钢，切削加工性很差，切削前一
般经过冷轧或冷拔可提高加工性
珠光体：含碳量(质量分数)＞0.6％时，粒状珠光体比片状珠
光体好，低碳钢以断续细网状的片状珠光体为好
索氏体、屈氏体：二者都比珠光体硬，稍差
马氏体：更硬、更差
奥氏体：软而韧、加工硬化厉害，导热性差易粘刀，很差冶炼方法
转炉钢：含硫、磷较高、最好
乎炉钢：含硫、磷较低、较差
电炉钢：含硫、磷最低、最差。