高锰钢的加工及切削参数
高猛高的切削加工
高锰钢的切削加工1．切削高锰钢时怎样选择刀具材料？高锰钢属难加工材料，对刀具材料要求较高。
一般来说，要求刀具材料红硬性高、耐磨性好，有较高的强度、韧性和导热系数。
切削高锰钢可选用硬质合金、陶瓷做刀具材科，也可以用cn25涂层刀片或cbn(立方氮化硼)刀具。
其中yg类硬质合金具有较高的抗弯强度和冲击韧性(与yt类硬质合金比较)，可减少切削时的崩刃。
同时，yg类硬质合金的导热性较好，有利于切削热从刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。
yg类硬质合金的磨加工性较好，可以磨出锐利的刃口。
一般情况下，刀具的耐用度取决于刀具材料的红硬性、耐磨性和冲击韧性。
yg类硬质合金中含钴量较多时，抗弯强度和冲击韧性好，特别是提高了疲劳强度，因此适于在受冲击和震动的条件下作粗加工用；含钴量较少时，其硬度、耐磨性和耐热性较高，适合作连续切削的精加工。
yt类硬质合金具有较高的硬度和较高的耐热性，但与yg类硬质合金相比，其强度低、脆性大，导热性差。
因此，切削高锰钢时通常选用韧性好的yg类硬质合金作刀具材料。
应当注意的是，yg类硬质合金不适于高速切削，因为在高速切削钢料时，切削时的高温将使刀具前刀面上形成强烈的月牙洼磨损，并加速后刀面磨损，刀具耐用度降低。
在切削速度较高且切削过程较平稳的情况下可考虑选用yt类硬质合金作刀具材料。
yg类硬质合金中添加适量的(一般为0.5％～3％左右)tac(碳化钽)或nbc(碳化铌)，可提高其硬度和耐磨性而不降低其韧性。
切削高锰钢可选硬质合金牌号有：yg8、yg6a、yg6x、yg8n、yw1、yw2a、yw3、yc45、767、798、813等。
采用陶瓷刀片进行高锰钢的精车、半精车，但不能加工粗车，可选用较高的切削速度，加工表面质量好，刀具耐用度高。
例如利用al2o3基陶瓷刀具切削50mn18cr4高锰钢比用硬质合金刀具效率提高1～4倍。
采用cbn(立方氮化硼)刀具：CBN刀具可以对高锰钢进行粗车，半精车，精车。
高锰钢ZGMn13的钻削加工小乔nbsp2010年1
高锰钢ZGMn13的钻削加工小乔 nbsp 2010年1 高锰钢ZGMn13的钻削加工小乔nbsp 2010年1高锰钢ZGMn13的钻削加工 2010年11月11日大连交通大学许立陈志慧摘要:高锰钢ZGMn13作为一种典型的难加工材料，由于其优良的耐磨性，价格低廉，所以广泛的应用于受冲击较大的零部件，本文在介绍高锰钢ZGMn13基本性能和钻削加工性的基础上.阐述了实践中可以用于ZGMn13钻削加工的刀具结构和材料。
关键词:ZGMn13;钻削;加工硬化;硬质合金;钻头1.引言自1882年英国人哈德菲尔德(Hadfield)发明了高锰钢.它的使用已经有一百多年的历史。
成为传统的耐磨材料，得到了广泛应用。
如挖掘机的铲斗、破碎机的颚板和衬板、坦克的履带板、主动轮、从动轮和履带支承滚轮、铁路辙叉等。
ZGMn13钢的耐磨特性是其它任何钢种不可比拟的。
但是，其有良好的工作性能的同时又表现出在对其进行切削时的难加工性。
它是一种典型的难加工材料，特别是在孔加工当中，由于钻削本身属于半封闭式加工，使得ZGMn13钢的钻削更加困难。
2.ZGMn13钢的基本性能ZGMn13钢的主要成分为:1.30%C、0.30%,0.80%Si、11.0%,14.0%Mn(Mn/C=10,12)。
ZGMn13钢铸件的性质硬而脆.机加工比较困难，不能实际应用。
其原因是在铸态组织中存在着碳化物。
实践证明，ZGMn13钢只有在全部获得奥氏体组织时才呈现出最为良好的韧性和耐磨性。
为了使ZGMn13钢得到良好纯奥氏体组织，必须进行“水韧处理”。
水韧处理是淬火处理的操作，其方法是把钢加热至临界点温度以上(约1000—1100?)保温一段时间，使钢中碳化物能全部溶解到奥氏体中去，然后迅速浸淬于水中冷却。
由于冷却速度非常快，碳化物来不及从奥氏体中析出，因而保持了均匀的奥氏体状态。
ZGMn13的原始硬度与45号钢(正火)相近，约为HB180,220。
当ZGMn13钢受到强大的冲击时.表面层硬度迅速提高到HB450,550，这种加工硬化层能够达到0.3mm。
切削高锰钢如何选择刀具材料
切削高锰钢如何选择刀具材料1、高锰钢的类别与性能锰含量约为11％～18％的钢称高锰钢。
常用的铸造高锰钢ZMn13的化学成分为：Mn含量11％～14％，c含量1.0％～1.4％，Si含量0.3％～1.0％，P含量<0.03％，S含量<0.05％。
可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。
高锰钢是一种耐磨钢，经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。
高锰钢具有很高的耐磨性，虽然它的硬度只有HB210，但它的屈服点σs较低，只有σb的40％，因此具有较高的塑性和韧性。
高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时，会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象，钢被剧烈强化，硬度显著提高，可达HB450～550，因此有了较高的耐磨性。
2、高锰钢的切削加工性能(1)加工硬化严重：高锰钢在切削过程中，由于塑性变形大，奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织，从而产生严重的硬化现象。
加工前硬度一般为HB200～220，加工后表面硬度可达HB450～550，硬化层深度0.1～0.3 mm，其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。
严重的加工硬化使切削力增大，加剧了刀具磨损，也容易造成刀具崩刃而损坏。
(2)切削温度高：由于切削功率大，产生的热量多，而高锰钢的导热系数比不锈钢还低，只有中碳钢的1/4，所以切削区温度很高。
当切削速度Vc<50 m/min时，高锰钢的切削温度比45号钢高200℃～250 ℃，因此，刀具磨损严重，耐用度降低。
(3)断屑困难：高锰钢的韧性是45号钢的8倍，切削时切屑不易拳曲和折断。
(4)尺寸精度不易控制：高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多，在高的切削温度下，局部产生热变形，尺寸精度不易控制。
切削高锰钢时，应先进行粗加工，工件冷却后再进行精加工，以保证工件的尺寸精度。
3、切削高锰钢时各种刀具材料的特点高锰钢属难加工材料，对刀具材料要求较高。
一般来说，要求具材料红硬性高、耐磨性好，有较高的强度、韧性和导热系数。
高锰钢的切削加工
度 高２ ０ ０～２ ５ ０℃。
为 高 锰 钢 。 常 川 的 铸 造 高 锰 钢
Ｚ Ｍｎ ｌ ３ 的化 学 成分 为 ：Ｍｎ 含量 为
ｌ ｌ ％～Ｊ ４ ％，Ｃ含量 为 ｌ ％～Ｊ ． ４ ％， ｓ ｉ 含 量 为０ ． ３ ％～１ ％，Ｐ含量 ／ Ｊ ， ｑ
１ ． 高锰 钢 的切 削加 工 特点
（ １ ）加 工硬 化特 圳严 藕。高
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硬 度
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（ ２） 切 削 力 大 。 据 有 关 义 献 知 ，切 ＮＺＧＭｎｌ ３ 时 的 单 位
好 的 性 和 冲 击韧 性 。 所 甜 水 韧 处 理 ，就 是 把 钢 加 热 到 ｌ ０ ０ ０～ ｌ １ ０ ０ ｃ ，保 温 一段 时 州 ，使 钢 中 的 碳 化 物 全 部 融 入 到 奥 氏体 中 ， 然 后 迅 速 冷 卸 ， 使 碳 化 物 来 不 肢 从 奥 氏 体 中析 ｌ １ ｛ ，从 而 保 持
０ ． ０ ３ ％，Ｓ 含量 ， ｂ－ ｔ ： ０ ． ０ ５ ％。
（ ４ ）断 屑 难 。高 锰钢 的 韧 性是４ ５ 钢的８ 倍 ，伸长 率 也很 人 ，
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车削加工高锰钢耐磨铸件刀具材质及切削参数(解决高硬度铸件难于加工问题)车削加工高锰钢耐磨铸件刀具材质及切削参数〔解决高硬度铸件难于加工问题〕高锰钢材质〔ZGMN13〕加工〔粗车〕遇到刀具车不动，掰刀〔加工效率低下〕问题，品牌市场部高锰钢铸件一般存在铸造缺陷夹渣砂孔，刀具经常出现掰刀，崩刃。
高锰钢材质工件由于这些铸造缺陷造成了刀具难于切削加工问题。
车削工时短、加工余量小的，刀具牌号常选YS8、YW1合金，陶瓷刀具。
如果工件大或加工余量大，车削硬化会非常严重，如果是批量生产，用加夹车刀最划算。
有夹砂、断续车等恶劣工况，硬质合金刀头就会非常吃力造成粗车崩刀，精车烧刀。
针对高锰钢材质耐磨铸件可选用BN-K1材质刀具，此BN-K1材质刀片性能：硬度高，抗冲击性强，韧性好，耐高温。
BN-K1材质追求高的抗冲击性能，针对高硬度短铁屑工件研发，具备高硬度的同时，其抗冲击性能更优异，适合大余量粗加工高硬度铸铁件如高铬合金，高锰钢，高镍铬合金，冷硬铸铁，白口铸铁；广泛应用于矿山机械，冶金机械，水泥、电力设备耐磨备件行业。
零件的材料为铸造高锰钢〔ZGMn13〕,在加工过程中具有一下的特点。
高锰钢材料强度较高，尤其是高温时强度要比一般钢材大得多，再加工塑性变形大，加工时加工时硬化现象严重，因此在车削高锰钢材料时，车削力一般都比车削普通碳素钢时大得多。
车削温度高，高锰钢材料的导热系数都比拟低，车削过程中切削的塑性变形，使材料产生硬化，增大了切削抗力，加快车刀的磨损，甚至产生崩刀容易粘刀，高锰钢由于加工硬化严重，容易产生冷焊和熔焊等粘刀现象。
粘刀不利于切屑的排除，容易使铁屑堵赛，刀具容易崩刃或打刀，以及使刀具产生粘结磨损。
加工高锰钢难点主要是高锰钢机加工过程存在加工硬化现象，且由于加工高锰钢防止不了高锰钢铸件外表夹砂问题比拟费刀具。
华菱超硬品牌加工高锰钢刀具牌号为BN-K1.广泛应用于加工高锰钢，提高高锰钢机加工效率，降低高锰钢机加工刀具本钱。
立方氮化硼刀片加工高锰钢的有效参数
立方氮化硼刀片加工高锰钢的有效参数一、加工高锰钢时常出现的问题（1）加工硬化严重，加剧了刀具磨损，容易造成刀具崩刀而损坏（2）切削力大；（3）切削温度高，致使刀具耐用度降低和工件易变性，尺寸精度低；（4）加工精度不容易保证，刀具和切屑之间由于高温、高压作用，容易形成鳞刺，影响工件表面粗糙度，很难保证工件质量；（5）切削时切屑不容易卷曲和折断，切屑除了困难。
二、高锰钢加工用刀具及选择标准由于高锰钢极易加工硬化，属于典型的难加工材料，故加工高锰钢的刀具材料必须具有高硬度，高热硬性，高耐磨性，高的强度和抗冲击韧性，和导热系数较高。
目前加工高锰钢的刀具材料有硬质合金刀具，涂层硬质合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀片。
相比以上四种刀具的性能大家都很了解，故在此就不在一一介绍本身的。
下面就简单介绍一下以上几种刀具材料是否适合加工高锰钢。
1、如果单件加工工时小于五分钟，可选用硬质合金刀具，大切深可考虑YG系列，小切深考虑用YW系列,切削速度控制在Vc=20～40 m/min较好。
2、如果工件加工时间长，表面质量差，粗加工选择整体立方氮化硼刀片，精加工可考虑陶瓷刀具或者涂层刀片，陶瓷的切削速度可控制在Vc=50～80m/min之间。
由于在加工过程中，切削层及表层下一定深度范围内会产生严重的硬化现象，故应选择较大的切削深度和进给量，一般粗车时ap=3～6 mm,Fr=0.3～0.8 mm/r；大件粗车时可取ap=6～10 mm；半精车时ap=1～3 mm；Fr=0.2～0.4mm/r；精车时ap≤1mm；f≤0.2mm/r。
但以上三种刀具均不能很好的加工高锰钢，加大吃刀深度，硬质合金刀具会出现不耐磨的现象，陶瓷刀具易崩损，涂层刀具由于表面耐磨层较薄，常时间的加工也会出现不耐磨的现象。
其中立方氮化硼刀片相较于以上三种刀具加工高锰钢效果较好。
华菱超硬研制的非金属粘合剂立方氮化硼刀片BN-S20牌号，不仅可大余量粗车高锰钢，而且如遇到铸造缺陷，不会出现剧烈磨损和崩刀现象。
高锰钢的切削加工性讲解
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刃倾角
• 为了保持刀尖部分的强度，切削高锰钢时 一般应选择负刃倾角。
• 选用硬质合金刀具时，λs =-5°～0°。
• 选用陶瓷刀具时，λs =-10°～-5°。
刀尖圆弧半径
• 切削高锰钢时,不论采用何种刀具材料,刀尖 部分都应修磨出较大的圆弧半径,以加强刀 尖强度,提高刀具耐用度.一般粗车时rε=1～ 2 mm;半精车时 rε=0.5～1 mm;精车时 rε=0.2～0.5mm。工艺系统刚性好时取大 值,反之取小值 。
前后角
主副偏角
刃倾角
前角与后角
1. 切削高锰钢时,为了减轻加工硬化,要求刀具保持 锋利.但一般不可以采用大前角,因为前角大不利 于保证刃口强度和改善散热条件.常采用较小前 角或负前角及较大后角,但后角太大也会削弱刃 口强度引起崩刃。 2. 采用硬质合金刀具时，γ0=-3°～3°， α0=8°～12°；采用陶瓷刀具时，γ0=-5°～10°,α0=5°～10°。粗车时取小值,精车时取 大值。
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铣削ZGMn13的刀具磨损曲线
结束
水韧处理：
所谓水韧处理,就是把钢加热到1000℃～ 1100℃,保温一段时间,使钢中的碳化物全部 溶入奥氏体中,然后迅速冷却,使碳化物来不 及从奥氏体中析出,从而保持了单一的均匀 的奥氏体组织.
铁碳合金相图
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高锰钢在切削过程中，由于塑性变形大， 奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织， 从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一 般为HBS200～220，加工后表面硬度可达 HBW450～550，硬化层深度0.1～0.3 mm， 其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。严 重的加工硬化使切削力增大，加剧了刀具 磨损，也容易造成刀具崩刃而损坏。
4. 高锰钢在切削过程中,由于塑性变形和切 削力的影响,切削层及表层下一定深度范围 内会产生严重的加工硬化现象。为了使刀 尖避开毛坯表层和前一次走刀造成的硬化 层,应选择较大的切削深度和进给量。 5. 一般粗车时αp =3～6 mm，f=0.3～0.8 mm/r；大件粗车时可取αp =6～10 mm; 半精车时αp =1～3 mm；f=0.2～0.4 mm/r；精车时口αp ≤1 mm；f≤0.2mm/r。
X120Mn12高锰钢加工性能特点
高锰耐磨钢X120Mn12加工性能特点
X120Mn13高锰钢加工特点:
（1）切割：
X120Mn12钢板可以采用等离子或激光切割。
（2）成型：
成型可以毫无困难地进行，因为供应条件下的板材具有延展性。
为避免开裂，已通过剪切加工硬化的边缘应沿要形成的边缘进行2至3毫米的倒角研磨。
如果可能，成型应在一次操作中进行，以避免加工硬化。
（3）钻孔：
由于锰含量为11% 至14%，高锰钢难以钻孔，并且很快加工硬化。
重型、非常坚固的机械需要使用8%钴高速钢的穿甲钻，或者最好使用带有可更换硬质合金刀片的特殊钻头。
避免中心冲孔或让钻头在没有钻进的情况下在表面上摩擦，这会产生加工硬化的效果。
（4）焊接：
焊接应使用E308Mo型奥氏体不锈钢耗材进行。
作为热膨胀系数高、导热系数低的高锰钢，焊接应在低热值下进行。
材料在300°C至800°C的温度范围内长时间放置会因碳化物析出而导致脆化。
上海频开实业有限公司位于国内现有规模较大的钢材市场——乐从钢铁世界，是涟钢耐磨钢战略客户，供应高锰耐磨钢X120Mn12，可供规格4-25mm，代订期货；其他产品有高强度钢板、工程机械用钢、汽车大梁钢、冷轧高强车厢板、耐候钢、耐酸钢、中高碳钢，常备万吨库存，多种规格可选，集原材料供应、加工、物流配送于一体的现代化企业。
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高锰钢的加工及切削参数
华菱超硬刀具研发部
一，高锰钢加工用刀具及选择标准
高锰钢加工的特点不再赘述，刀具选择根据加工实际状况综合考虑，大致有硬质合金刀具、陶瓷刀具，涂层刀片或CBN(立方氮化硼)刀具。
选择标准：
1，如果单件加工工时小于五分钟，可选用硬质合金刀具，大切深可考虑YG系列，小切深考虑用YW系列,。
2，如果工件加工时间长，表面质量差，粗加工选择整体立方氮化硼刀具，精加工可考虑陶瓷刀具或者涂层刀片（原因见《黑色金属铸件难加工分析及应对措施》
二，高锰钢车削刀具的合理切削参数
高锰钢的加工性能很差,，为了维持一定的刀具耐用度,切削速度应低些。
采用硬合金刀具时, Vc=20～40 m/min,其中,较低的速度用于粗车,较高的速度用于
半精车和精车。
采用陶瓷刀具时,可以选用较高的切削速度,一般Vc=50～80
m/min(如用Si3N4陶瓷刀具,Vc≤60 m/min)。
高锰钢在加工过程中,切削层及表层下一定深度范围内会产生严重的硬化现象。
为了使刀尖避开毛坯表层和前一次走刀造成的硬化层,应选择较大的切削深度和进给量。
一般粗车时αp =3～6 mm,f=0.3～0.8 mm/r；大件粗车时可取αp =6～10 mm；半精车时αp =1～3 mm；f=0.2～0.4 mm/r；精车时口。
≤1 mm；f≤0.2mm/r。
三，立方氮化硼刀具车削加工高锰钢的参数及刀具牌号选用
1，粗加工用立方氮化硼整体聚晶刀片BN-S20，吃刀深ap=2-3.5mm（根据实际加工余量，BN-S20牌号刀具最大吃刀深度可以超过10mm）；走刀量
Fr=0.25-0.8mm/r；线速度v=85m/min 。
刀具耐用度:3小时/刃口！刀片能旋8次-12次使用，一个刀片可用三个班。
可见BN-S20牌号刀具使用成本与其他刀具牌号比较有很大的优势。
2，立方氮化硼刀具BN-S20牌号精加工高锰钢时，吃刀深ap=0.5-1mm；走刀量Fr=0.15mm/r；线速度v=135m/min 。
从以上粗精加工高锰钢的案例可以看出，BN-S20刀具牌号在大余量拉荒粗车时表现出很强的抗冲击韧性，可以大余量切削，遇到夹砂、冒口、表面不规整
等铸造缺陷时，刀片不会崩刀；在半精车和精车时，由于BN-S20采用非金属粘合剂，导热性和硬度比普通CBN刀头更高，刀具的寿命更长。
四，注意事项
1，立方氮化硼整体聚晶BN-S20牌号可吃刀深度7mm以上，比陶瓷刀具
和普通CBN刀具抗冲击。
特别是对于铸件表面恶劣的加工情况，可以拉荒粗车，不必对工件行进打磨平整后再加工。
2，BN-S20刀具的CBN含量和刃口均针对锰钢铸件加工特性研发而成，针对性强；不可用来加工普通软钢件如45号软钢。
3，使用BN-S20刀具牌号加工高锰钢时，每转的走刀量根据刀杆的主偏角
度不同而不同，不可一概而论。
（资料来源：/news2.asp?id=395）。