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影响常用钢材可切削性的因素 * W' |$ u7 ~0 }0 W! n 常用的钢材包括普通碳钢、合金钢和工具钢等,为铁碳合金或在铁碳合金基础上加入其它合金元素的钢材。这类钢材从抗拉强度看覆盖着从小于400N/mm2至1200N/mm2以上的较大范围。其对应的相对加工性kv值为0.5~3.0(表1)。对这类钢材其抗拉强度值能较好地反映其可切削性,因此凡是影响钢的抗拉强度的因素也是影响其可切削性的主要因素。首先是钢成分中的含碳量和合金元素的含量,一般说来,随含碳量的提高钢的强度提高,其强度还随合金元素的增多和含量的提高而提高,制造工模具的合金工具钢及高强度钢都是三元以上的合金钢,其中个别合金元素有较高的含量,其强度都很高。表3中从分类号1.1~1.6从上到下越往下含碳量越高,合金元素越多,强度也越高。这一点对于非铁碳合金也适用,如镍基合金Inconel,该合金的元素除镍以外所添加的合金元素多达6个。磷和硫是钢中的有害元素,前者造成钢的“冷脆性”,后者靠造成钢的“热脆性”。通常要尽量减少钢中磷、硫的含量。但磷和硫可改善钢的切削性,因此有含低碳而含高硫或铅等元素的易削钢,有很好的可切削性。在表1中易削钢的kv=2.5~3.0。但易削钢因强度较低只用来制作不太重要的零件。. U W J2 B& l8 _9 r( ?( b* I' G
其次,钢的可切削性还与钢的组织有关,钢的性能决定于钢的组织,含碳量和合金元素对强度的影响都可以从组织的差异中得到解释。与含碳量小于0.8%、等于0.8%、大于0.8%相对应分别有亚共析钢、共析钢、过共析钢的组织,即铁素体+片状珠光体、片状珠光体、片状珠光体+渗碳体。其中,铁素体的强度很低塑性很高,而渗碳体的伸长率及减缩率几乎等于零,但硬度高达HB800,珠光体是铁素体与渗碳体的片状共析组织。铁素体、珠光体、渗碳体这三种金相组织对刀具磨损的作用有显著的不同,铁素体最轻,珠光体次之,渗碳体最不好。此外,钢的性能还与所经受的热处理有关,热处理改变了钢的组织因而改变了钢的性能。作为工件的钢材,既有轧制的状态又有经正火、调质、甚至淬火处理后的状态,形成新的组织,从而使钢的性能发生很大的变化,极大地影响着钢的可切削性。了解工件材料热处理状态及其性能是识别钢材可切削性的重要依据。从表3可见,不同钢材经不同的调质工艺处理以后,其性能就有较大差异。 ; z! r- l' J+ o: Z 另一方面,也可通过热处理改变钢的组织来改善钢的可切削性,这就是对钢材组织的珠光体进行球化处理。使其中的渗碳体呈球状,材料的变形、滑移变得容易,从而改善了可切削性。表4中列出是同一种钢材不同铁素体、珠光体比例的亚共析钢及经球化处理后或淬火后可切削性指数V30的差别,可切削性随铁素体比例的减少和珠光体比例的增加而变坏,而经球化处理后的V30要高于未经处理的。图2表示钢的各种组织与刀具寿命的关系。