工件材料的切削加工性能主要受其本身的物理、力学性能的影响。
1)工件材料的物理、力学性能
(1)材料的强度和硬度。工件材料的硬度和强度越高,切削力、消耗的功率越大,切削温度就越高,刀具的磨损加剧,切削加工性就越差。特别是材料的高温硬度值越高时,切削性越差,因为此时刀具材料的硬度与工件材料的硬度比降低,加速了刀具的磨损,刀具甚至完全失去了切削能力。这也是某些耐热、高温合金钢的切削加工性差的主要原因。工件材料的硬度越高,所允许的切削速度越低。强度和硬度是衡量金属材料切削加工性的重要指标。
(2)材料的韧性。韧性大的材料,在切削变形时吸收的能量较多,切削力和切削温度较高,并且不易断屑,故其切削加工性能差。
(3)材料的塑性。材料的塑性越大,切削时的塑性变形就越大,刀具容易产生黏结磨损和扩散磨损;在中低速切削塑性较大的材料时容易产生积屑瘤,影响表面加工质量;塑性大的材料,切削时不易断屑,切削加工性较差。但材料的塑性太低时,切削力和切削热集中在切削刃附近,加剧刀具的磨损,也会使切削加工性变差。
(4)材料的热导率。材料的热导率越高,切削热越容易传出,越有利于降低切削区的温度,减小刀具的磨损,切削加工性也越好。但温升易引起工件变形,且尺寸不易控制。
(5)材料的线膨胀系数。材料的线膨胀系数越大,加工时热胀冷缩,工件尺寸变化很大,不易控制加工精度,因此加工性差。(www.xing528.com)
2)工件材料的化学成分
(1)碳。中碳钢的切削加工性好。而低碳钢的塑性和韧性较高,高碳钢的强度和硬度较高,二者切削加工性较中碳钢差。
(2)合金元素。在钢中加入Mn、Si、Ni、Cr、Mo、W、V等大多数合金对钢有强化效果,但对切削加工性不利,而P却能提高钢的强度、硬度,又降低塑性和韧性,有利于切削;加入微量S、Pb、Se、Ca等元素,会在钢中形成夹杂物,使钢脆化,或起润滑作用,改善了切削加工性。在铸铁中加入Si、Al、Ni、Ta等元素,有利于促进碳的石墨化,对切削加工性有利。而Cr、V、Mn、Mo、S等元素则阻碍碳的石墨化,对切削加工性不利。
3)工件材料金相组织
金相组织对切削加工性的影响,一般通过物理、力学性能表现出来。铁素体组织很软、很韧,在切削含较多铁素体的低碳钢时,虽不易擦伤刀具,但刀面黏结现象严重,易产生黏结磨损和积屑瘤,使加工表面质量恶化,因而切削加工性不好。珠光体的硬度、强度和塑性都比较适中,由于中碳钢的金相组织是珠光体加铁素体,故其切削加工性好。灰铸铁中游离石墨比冷硬铸铁多,切削性好。金属淬火后得到马氏体组织,由于硬度高,易使刀具磨损,故其切削加工性差。奥氏体不锈钢,硬度虽不高,但韧性大,塑性好,加工硬化严重,故其切削加工性也较差。另外,金相组织的形状和大小对切削加工性也有直接影响。如片状珠光体硬度高,刀具磨损大,较难加工。而球状珠光体硬度低,较易加工。所以,高碳钢常通过球化退火来提高切削加工性。
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