1.概述

   通常，人們把含鉻量＞12%或含鎳量＞8%的合金鋼稱為不銹鋼。這種鋼在大氣中或在腐蝕性介質(zhì)中具有一定的耐腐蝕能力，并在較高溫度（＞450℃）下具有較高的強(qiáng)度。含鉻量達(dá)16%～18%的鋼，稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼，通稱為不銹鋼。

    含鉻量達(dá)12%以上的鋼在與氧化性介質(zhì)接觸時(shí)，由于電化學(xué)作用，表面形成一層富鉻氧化膜，可保護(hù)金屬內(nèi)部不受腐蝕。但在非氧化性腐蝕介質(zhì)中，硬質(zhì)合金刀具規(guī)格，不能形成堅(jiān)固的鈍化膜。為提高鋼的耐腐蝕能力，通常選擇增大鉻的比例或添加可促進(jìn)鈍化的合金元素，如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。這些合金元素不僅提高了鋼的抗腐蝕能力，同時(shí)改變了鋼的內(nèi)部組織和物理力學(xué)性能。其在鋼中的含量不同，對(duì)不銹鋼性能產(chǎn)生的影響不同，有的有磁性，有的則無磁性，有的能夠進(jìn)行熱處理，有的則不能進(jìn)行熱處理。

    不銹鋼被越來越廣泛地應(yīng)用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品機(jī)械行業(yè)中。其所含的合金元素對(duì)切削加工性能影響較大，文中主要對(duì)不銹鋼的切削加工進(jìn)行了分析。

    2.不銹鋼的分類及性能

    （1）按不銹鋼主要成分，分為以鉻為主的鉻不銹鋼和以鉻、鎳為主的鉻鎳不銹鋼兩大類。

    （2）按不銹鋼金相組織分類：①馬氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～18%，含碳量為0.1%～0.5%（有時(shí)達(dá)1%）。其硬度為170～217HBW，抗拉強(qiáng)度σb為540～1 079MPa，伸長(zhǎng)率δ為10%～25%，熱導(dǎo)率к為25.12W/（m·K）。常見的牌號(hào)有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。馬氏體不銹鋼通過淬火，可獲得較高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。然而，當(dāng)鋼中含碳量低于0.3%時(shí)，組織不均勻，粘附性強(qiáng)，切削時(shí)易產(chǎn)生積屑瘤，且斷屑困難，切削加工性較差。當(dāng)含碳量達(dá)0.4%～0.5%時(shí)，切削加工性較好。②鐵素體不銹鋼。其含鉻量為12%～13%。硬度為177～228HBW，抗拉強(qiáng)度σb為363～451MPa，伸長(zhǎng)率δ為20%～22%，熱導(dǎo)率к為16.7W/（m·K）。加熱冷卻時(shí)組織穩(wěn)定，不發(fā)生相變，所以不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，只能靠變形強(qiáng)化，切削加工性相對(duì)較好。常見的牌號(hào)有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奧氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～25%，含鎳量為7%～20%（或20%以上）。硬度為187～207HBW，抗拉強(qiáng)度σb為481～520MPa，伸長(zhǎng)率δ為40%，熱導(dǎo)率к為16.33W/（m·K）。典型牌號(hào)有1Cr18Ni9Ti，其他還有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奧氏體不銹鋼含有較多的鎳或錳，加熱時(shí)組織不變，故淬火不能使其強(qiáng)化，可通過冷加工硬化來大幅度提高強(qiáng)度和硬度，其硬化程度為基體硬度的1.4～2.2倍，給下一次切削帶來很大困難。其具有優(yōu)良的力學(xué)性能和良好的耐腐蝕能力，無磁性。④奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。與奧氏體不銹鋼相似，僅在組織中含有一定量鐵素體，常見牌號(hào)有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。這類不銹鋼有硬度極高的金屬間化合物析出，強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高，切削加工性能比奧氏體不銹鋼更差。其硬度＜277HBW，抗拉強(qiáng)度σb為589～736MPa，伸長(zhǎng)率δ為18%～30%。⑤沉淀硬化不銹鋼。這類不銹鋼因含有較高的鉻、鎳和極低的碳，還含有能起沉淀硬化作用的、鋁、鈦和鉬等合金元素，其在回火時(shí)析出，產(chǎn)生沉淀硬化，具有很高的硬度和強(qiáng)度。其硬度為363～388HBW，抗拉強(qiáng)度σb為1 138～1  324MPa，伸長(zhǎng)率δ為5%～10%，這類鋼具有良好的耐腐蝕性能。常見牌號(hào)有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。

   3.不銹鋼的切削特點(diǎn)

   不銹鋼的切削加工性能比45鋼差。若以45鋼的相對(duì)切削加工性Kr為1，則奧氏體不銹鋼的相對(duì)切削加工性Kr為0.4，鐵素體不銹鋼的Kr為0.48，馬氏體不銹鋼的Kr為0.55。其中以奧氏體和奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的切削加工性差，給切削加工帶來很大困難，其特點(diǎn)如下：

    （1）切削加工硬化嚴(yán)重。以奧氏體和奧氏體 鐵素體不銹鋼的加工硬化現(xiàn)象為嚴(yán)重，硬化層的硬度比基體硬度高1.4～2.2倍，其抗拉強(qiáng)度σb為1 470～1 960MPa。這類不銹鋼塑性大（δ＞35%），塑性變形時(shí)晶格扭曲，故強(qiáng)化系數(shù)大，且奧氏體不穩(wěn)定，在切削力作用下，部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

   （2）切削力大。不銹鋼的高溫強(qiáng)度和硬度高且韌性大，故在切削時(shí)所消耗的能量大，即切削抗力大。以奧氏體不銹鋼為例，在切削過程中溫度高達(dá)700℃時(shí)，其綜合力學(xué)性能高于一般結(jié)構(gòu)鋼。加之其在切削過程中的塑性變形大、硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，增大了切削力，所以不銹鋼的單位切削力為45鋼單位切削力的1.25倍。

   （3）切削溫度高。由于不銹鋼在切削時(shí)的塑性變形大，切屑與刀具間的摩擦大，蘇州硬質(zhì)合金刀具，加之其熱導(dǎo)率僅為45鋼熱導(dǎo)率的1/3～1/4，散熱條件差，大量切削熱集中在切削區(qū)，在相同切削條件下，硬質(zhì)合金刀具價(jià)格，切削溫度比切削45鋼時(shí)高200℃。

   

鉸孔加工

1  孔徑增大、差錯(cuò)大

依據(jù)具體情況恰當(dāng)減小鉸刀外徑；下降切削速度；恰當(dāng)調(diào)整進(jìn)給量或削減加工余量；恰當(dāng)減小主偏角；校直或報(bào)廢曲折的不能用的鉸刀；用油石細(xì)心修整到合格；操控?cái)[差在允許的范圍內(nèi)；挑選冷卻性能較好的切削液；安裝鉸刀前必須將鉸刀錐柄及機(jī)床主軸錐孔內(nèi)部油污擦凈，錐面有磕碰處用油石修光；修磨鉸刀扁尾；調(diào)整或替換主軸軸承；重新調(diào)整浮動(dòng)卡頭，并調(diào)整同軸度。

2  孔徑縮小

替換鉸刀外徑尺度；恰當(dāng)進(jìn)步切削速度；恰當(dāng)下降進(jìn)給量；恰當(dāng)增大主偏角；挑選潤(rùn)滑性能好的油性切削液；定時(shí)互換鉸刀，正確刃磨鉸刀切削部分；規(guī)劃鉸刀尺度時(shí)，應(yīng)考慮上述因素，或依據(jù)實(shí)際情況取值；作試驗(yàn)性切削，取適宜余量，將鉸刀磨尖利。

3  鉸出的內(nèi)孔不圓

剛性缺乏的鉸刀可選用不等分齒距的鉸刀，硬質(zhì)合金刀具材料，鉸刀的安裝應(yīng)選用剛性聯(lián)接，增大主偏角；選用合格鉸刀，操控預(yù)加工工序的孔方位公差；選用不等齒距鉸刀，選用較長(zhǎng)、較精細(xì)的導(dǎo)向套；選用合格毛坯；選用等齒距鉸刀鉸削較精細(xì)的孔時(shí)，應(yīng)對(duì)機(jī)床主軸空隙進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)向套的合作空隙應(yīng)要求較高；選用恰當(dāng)?shù)膴A緊方法，減小夾緊力。

4  孔的內(nèi)表面有明顯的棱面

減小鉸孔余量；減小切削部分后角；修磨刃帶寬度；挑選合格毛坯；調(diào)整機(jī)床主軸。

5  內(nèi)孔表面粗糙度值高

下降切削速度；依據(jù)加工資料挑選切削液；恰當(dāng)減小主偏角，正確刃磨鉸刀刃口；恰當(dāng)減小鉸孔余量；進(jìn)步鉸孔前底孔方位精度與質(zhì)量或添加鉸孔余量；選用合格鉸刀；修磨刃帶寬度；依據(jù)具體情況削減鉸刀齒數(shù)，加大容屑槽空間或選用帶刃傾角的鉸刀，使排屑順利；定時(shí)替換鉸刀，刃磨時(shí)把磨削區(qū)磨去；鉸刀在刃磨、運(yùn)用及運(yùn)送過程中，應(yīng)采納保護(hù)措施，防止碰傷。

6  鉸刀的運(yùn)用壽命低

依據(jù)加工資料挑選鉸刀資料，可選用硬質(zhì)合金鉸刀或涂層鉸刀；嚴(yán)格操控刃磨切削用量，防止稍傷；常常依據(jù)加工資料正確挑選切削液；常常清除切屑槽內(nèi)的切屑，用足夠壓力的切削液，通過精磨或研磨到達(dá)要求。

7  鉸出的孔方位精度超差

定時(shí)替換導(dǎo)向套；加長(zhǎng)導(dǎo)向套，進(jìn)步導(dǎo)向套與鉸刀空隙的合作精度；及時(shí)修理機(jī)床、調(diào)整主軸軸承空隙。

8  鉸刀刀齒崩刃

修正預(yù)加工的孔徑尺度；下降資料硬度或改用負(fù)前角鉸刀或硬質(zhì)合金鉸刀；操控?cái)[差在合格范圍內(nèi)；加大主偏角；注意及時(shí)清除切屑或選用帶刃傾角鉸刀；注意刃磨質(zhì)量。

9  鉸刀柄部折斷

修正預(yù)加工的孔徑尺度；修正余量分配，合理挑選切削用量；削減鉸刀齒數(shù)，加大容屑空間或?qū)⒌洱X空隙磨去一齒。

10  鉸孔后的孔中心線不直

添加擴(kuò)孔或鏜孔工序校正孔；減小主偏角；調(diào)整適宜的鉸刀；調(diào)換有導(dǎo)向部分或加長(zhǎng)切削部分的鉸刀。

“木匠刀具涂層技能研討”

化學(xué)氣相堆積法（CVD)和物理氣相堆積法 (PVD)將較硬的資料涂到硬質(zhì)合金、髙速剛刀具外表，提髙刀具耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性等性能已在金屬

切削刀具中得到了充分的證實(shí)?，F(xiàn)在在發(fā)達(dá)國家，涂層高速剛刀具的使用率已占金屬切削髙速剛刀具的50p%，涂層硬度合金刀片已占硬質(zhì)合金

轉(zhuǎn)位刀片的60p%。我國從八十年代初開端研 究涂層技能，八十年代中期涂層逐漸在工業(yè)生產(chǎn)中得到了使用，并開端從工業(yè)發(fā)達(dá)國家引入先進(jìn)的涂層設(shè)備和技能。

1.涂層高速鋼

由于CVD是一種高溫工藝，高速剛刀具經(jīng)涂層后需求從頭熱處理，這樣就會(huì)發(fā)作變形，降低刀具的精度。因此.高速鋼涂層常選用PVD涂層。

PVD法的堆積溫度低于髙速鋼回火溫度，可使預(yù)先經(jīng)熱處理的髙速剛刀具機(jī)械性能不受影響，還可防止刀具變形。高速剛刀具選用的PVD涂層辦法

包括多弧離子涂、空心陰極離子涂和陰極等離子涂技能。

髙速剛刀具常用涂層資料有TiN和TiC，實(shí)際使用證實(shí)TiN涂層性能較為明顯，而TiC是金屬成型東西、螺紋滾壓成型模具等作業(yè)外表的理想涂層。除此之外，還在研討開發(fā)TiCN、CrCN涂層材

料及TiC-TiCN、Ti-TiC-TiN等復(fù)合涂層。我國開

發(fā)研討的（Ti，Ai)N新型涂層資料，其硬度和耐磨 性均高于TiN涂層，由于（Ti，Ai)N與基體之間有一過渡層（a —Ti FeTD，因此使涂層與基體之間具有較強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度，提髙了涂層的耐磨性。

髙速剛刀具涂層目的是提髙刀具耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性。但TiN和TiC化學(xué)穩(wěn)定性并不令人滿意，TiC涂層在300400C時(shí)就開端氧化，TiN涂層在450 C以上時(shí)也開端氧化。

2.涂層硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是由硬度和熔點(diǎn)都很髙的碳化物和金屬粘結(jié)劑組成，用粉末冶金工藝制成的。硬質(zhì)合 金的硬度很高，可達(dá)HRC7482，耐磨性也較好，

特別是耐熱性，它所答應(yīng)的作業(yè)溫度可達(dá)800‰1000C。因此，硬質(zhì)合金涂層既可選用CVD技能，也可選用PVD技能。等離子輔佐化學(xué)氣相堆積

(PCVD)利用CVD和PVD的利益，成功地用于硬質(zhì)合金涂層。由于涂層溫度（450650 C)低，在硬

質(zhì)合金基體與涂層資料之間不會(huì)發(fā)作分散、相變或 交流反響，因此基本上堅(jiān)持了刀片原有的韌性，具有良好的切削性能。此外，硬質(zhì)合金刀具還可以采 用CVD和PVD聯(lián)合涂層辦法：經(jīng)CVD涂層后又

進(jìn)行PVD涂層。其間CVD涂層資料為TiC和TiN，主要目的是提髙刀片刃口的尖利性。

3.涂層木匠刀具

近來研討標(biāo)明TiN涂層高速剛刀具在切削山毛櫸、棟木、云杉和翠柏時(shí)，刀具耐磨性都有不同程 度的提高。但是，關(guān)于硬質(zhì)合金刀具而言，涂層后的

耐磨性，其成果比較復(fù)雜。在用TiN涂層硬質(zhì)合金鋸齒時(shí)，鋸齒的耐磨性僅有輕微的改進(jìn)。用A12Os- TiC復(fù)合涂層（CVD法）時(shí)，也只有輕微的提髙（涂在鋸齒的前刀面，切削柏樹）。另一研討發(fā)現(xiàn)，在銑

削刨花板時(shí)，TiN涂層硬質(zhì)合金刀具（CVD法）的耐磨性改進(jìn)甚微；TiN涂層鋸齒前刀面，耐磨性有

些改進(jìn)。以上研討顯示?木匠刀具耐磨性和涂層的 關(guān)系并不能闡明涂層的真實(shí)價(jià)值。

在用PVD法涂層木匠刀具進(jìn)行切削試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)T!N涂層的碳化鎢硬質(zhì)合金鋸片（涂覆前齒面）鋸切硬質(zhì)纖維板時(shí)，鋸齒磨損量降低了，但鋸切

刨花板、膠合板時(shí)，卻沒有明顯的優(yōu)越性。

硬質(zhì)合金刀具通過涂層后，耐磨性之所以改進(jìn)不明顯，是因?yàn)榈毒呷锌卩徑耐繉淤Y料過早地脫落。CVD法涂層溫度較髙，導(dǎo)致在基體和涂層之間

構(gòu)成脆性的粘結(jié)相。在涂層剩余應(yīng)力及切削熱、切削力作用下，刃口上的涂層很快地脫落。和CVD法相比，PVD法涂層溫度低得多。因此，PVD法涂層的刀具，可獲得較好涂層結(jié)構(gòu)和髙的涂層硬度，刀具刃口尖利度也改進(jìn)了。此外，PVD法涂層刀具有較好抗龜裂的能力。

九十年代中期，研討人員在用PVD法涂層木匠刀具方面進(jìn)行了一些研討，從硬質(zhì)合金碳化物尺寸、粘結(jié)劑含量和涂層資料等方面進(jìn)行研討。碳化

物顆粒尺寸分別為0.8pm，1.7;im和1.7fxm，對(duì)應(yīng)的鈷含量分別為3%，4%，6%和10%。涂層資料為TiN，TiN-TiCN-TiN和TiAlN2，對(duì)應(yīng)的涂層厚度為3. 5/xm，5.5pm和3/im。涂在刀具的前刀面上。試驗(yàn)成果標(biāo)明三種涂層資料均出現(xiàn)涂層剝落，

但TiN和TKN、CN)要比TiAlN2小得多，并且細(xì)顆粒和低含鈷量的刀具，耐磨性提髙了10%至30%。但關(guān)于含鈷量髙的刀具，涂層反而降低了耐磨性。研討還指出涂層粘結(jié)強(qiáng)度是涂層脫落的致命因素。

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