不锈钢是一种耐腐蚀合金钢,按其金相组织不同,可分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢。其中,铁素体不锈钢和马氏体不锈钢的成分以铬为主,铬的质量分数为13%~30%,其耐蚀性能随铬含量的增加而增高;奥氏体不锈钢为铬镍不锈钢,在铬不锈钢中加入元素镍用来形成稳定的奥氏体组织,其耐蚀性能和力学性能都比铬不锈钢高,奥氏体不锈钢中铬的质量分数为17%~20%,镍的质量分数为8%~11%。以上三种不锈钢的车削性能如下。
1.铁素体不锈钢
铁素体不锈钢是一种常温耐蚀不锈钢,其特点是抗拉强度和硬度较低(Rm=500~600MPa,150~170HBW)、塑性好(断后伸长率A=20%~30%),是最容易加工的一类不锈钢,常用牌号为10Cr17和10Cr15等。
2.马氏体不锈钢
这种不锈钢淬火后硬度极高,加工困难。但是通过中间退火处理(在700~750℃下加热,保温2~3h),可降低其抗拉强度和硬度(Rm=630~850MPa,180~260HBW),改善其车削性能,常用牌号为10Cr13和20Cr13等。
马氏体不锈钢在热处理后,其硬度会有不同程度的下降。例如,退火后的20Cr13虽然硬度很低,但车削性能差,这是因为材料的塑性和韧性大,组织不均匀,易粘附,熔着性强,易产生积屑瘤,使得加工表面质量差。其经过调质(1000~1050℃淬火,然后高温回火700~800℃,保温2~6h后空冷)后,可获得较低的硬度(230~270HBW),具有良好的综合力学性能和可加工性。
3.奥氏体不锈钢(www.xing528.com)
这类不锈钢的高温强度及耐蚀性能好,但其车削性能比上述两种不锈钢都差。在不锈钢中,以奥氏体不锈钢的可加工性最差(即奥氏体不锈钢比马氏体不锈钢更难切削),主要表现在以下几个方面。
1)塑性强,韧性大,切屑变形困难,加工硬化现象严重,切屑不易被剥离,因此切削力大(比切削正火状态的45钢约高出25%)。由于不锈钢的加工硬化严重,车削中的断续切削更增强了冷硬趋势,所以给二次走刀和后续工序带来了困难。
2)导热性差,热导率小(约为中碳钢的1/4~1/2),切削时热量集中于切削刃,散热条件差,切削温度高,刀具磨损快。
3)由于切削温度高,加工硬化严重,加上钢中有碳化物(TiC等),形成硬质夹杂物,易与车刀产生冷焊磨损,刀具容易出现崩刃和磨损。
4)有较高的粘附性,切削中容易生成积屑瘤,恶化了切削条件,使加工表面质量降低。积屑瘤时大时小,时有时无,使切削力不断变化,易引起车床振动。
鉴别马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢时,最简单的方法是利用硬度计测量其硬度值,硬度值高的是马氏体不锈钢,硬度值低的是奥氏体不锈钢。在缺少硬度计的情况下,可使用磁铁进行鉴别,与磁铁相吸的是马氏体不锈钢,不与磁铁相吸的是奥氏体不锈钢。这两种鉴别方法的原理是:马氏体不锈钢与奥氏体不锈钢具有不同的物理性质,奥氏体不锈钢的强度、硬度均低于马氏体不锈钢,且无磁性。
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