【正文】 常見被加工材料 加工特點及刀具選擇 關(guān)于鐵碳相圖 熱處理常識 ? 淬火：將鋼件加熱到奧氏體化溫度并保持一定時間，然后以大于臨界冷卻速度冷卻，以獲得非擴散型轉(zhuǎn)變組織，如馬氏體、貝氏體和奧氏體等的熱處理工藝 ? 回火：將淬火后的鋼，在 AC1以下加熱、保溫后冷卻下來的熱處理工藝。其目的是： ? (a)消除工件淬火時產(chǎn)生的 殘留應(yīng)力 ，防止變形和開裂； ? (b)調(diào)整工件的硬度、強度、塑性和韌性，達到使用性能要求； ? (c)穩(wěn)定組織與尺寸，保證精度； ? (d)改善和提高加工性能。因此，回火是工件獲得所需性能的最后一道重要工序。 按回火溫度范圍，回火可分為 低溫回火 、 中溫回火 和高溫回火 ? 正火：將鋼件加熱到上臨界點 (AC3或 Acm)以上 40~60℃ 或更高的溫度，保溫達到完全奧氏體化后，在空氣中冷卻的簡便、經(jīng)濟的熱處理工藝 ，其目的是在于使晶粒細化和碳化物分布均勻化 ? 退火：將金屬構(gòu)件加熱到高于或低于臨界點，保持一定時間，隨后緩慢冷卻，從而獲得接近平衡狀態(tài)的組織與性能的金屬熱處理工藝。 ? 調(diào)質(zhì)：淬火后又高溫回火的雙重?zé)崽幚? 材料加工性能分類 ? K類：鑄鐵類材料，具有短切屑 ? P類：鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵等長切屑材料 ? M類：不銹鋼、高錳鋼、高合金鋼 ? N類：有色金屬，包括鋁合金、銅及其合金、鋅等 ? H類：淬硬材料，高硬度材料 ? S類：耐熱合金及鈦合金、超合金 鑄鐵（ K類） 鑄鐵分類 ? 鑄鐵有五種主要類型： ? 灰口鑄鐵 (GCI)， ? 可鍛鑄鐵 (MCI)， ? 球墨鑄鐵 (NCI)， ? 蠕墨鑄鐵 (CGI)， ? 等溫淬火球墨鑄鐵 (ADI)。 ? 鑄鐵為 FeC合金，具有較高的 Si含量 (13%)。 ? 碳含量超過 2% ——這是碳在奧氏體相中的最大溶解度。 ? Cr (鉻 )、 Mo (鉬 ) 和 V (釩 ) 等形成的硬化物，可增加材料的強度和硬度，但會降低切削加工性 切削加工性概述 ? 短切屑材料，在大多數(shù)工況下具有良好的切屑控制。特定切削力： 790 – 1350 N/mm178。 ? 在較高速度下加工時，特別是加工含夾砂的鑄鐵時，會產(chǎn)生磨料磨損。 ? 和通常的 GCI相比，在 NCI、 CGI和 ADI中存在不同形態(tài)和機械性能的石墨，加工時需要特別注意。 ? 鑄鐵常用負前角型刀片加工，因為這些刀片具有高強度的切削刃，而且應(yīng)用安全。 ? 硬質(zhì)合金基體應(yīng)較硬，涂層應(yīng)為厚的氧化鋁型，以獲得良好的耐磨料磨損性。 ? 傳統(tǒng)的鑄鐵加工方法為干式切削，但也可以進行濕式切削，主要是為了使鐵碳灰塵污染物保持最低水平。 可鍛鑄鐵和灰口鑄鐵 ? 可鍛鑄鐵由近似白口鑄鐵組織的材料分兩步熱處理后制成，產(chǎn)生鐵素體 +珠光體 +回火碳結(jié)構(gòu)，并形成不規(guī)則的石墨顆粒。與之相比，灰口鑄鐵為薄片狀結(jié)構(gòu)，更容易破裂。這意味著可鍛鑄鐵對裂紋的敏感度較低，斷裂強度和延伸率較高。 ? 灰口鑄鐵具有典型的片狀石墨形態(tài)，主要特點為：低沖擊強度 (脆斷模式 )；良好的導(dǎo)熱性，在機床運行時較少發(fā)熱，在切削過程中保持低熱；良好的減振性，吸收機床的振動。 常見零件 ? 用 MCI材料制造的零件包括：橋殼、履帶輪、管接頭和高強度齒輪。 ? 用 GCI材料制造的零件包括：煎鍋、發(fā)動機缸體、壓縮機的汽缸、齒輪和變速箱體。 切削加工性 ? 可鍛鑄鐵的抗拉強度比 GCI高，切削加工性類似球墨鑄鐵，二者通常具有出色的加工特性。一般而言，鑄鐵中的珠光體組織增加磨料磨損，鐵素體組織增加粘附磨損。 ? 灰口鑄鐵沖擊強度低，產(chǎn)生的切削力低，切削加工性良好。在切削過程中僅產(chǎn)生磨料磨損。沒有化學(xué)磨損。灰口鑄鐵常加有鉻合金，以提高機械性能。但在強度增加的同時，也導(dǎo)致切削加工性降低。 球墨鑄鐵 (NCI) ? 球墨鑄鐵具有球狀石墨結(jié)構(gòu)，主要特點為：良好的剛度 (楊氏模量 )；良好的沖擊強度 = 韌性材料，不脆；良好的抗拉強度；減振性能不良，不吸收機床的振動；導(dǎo)熱性差，在切削過程中會產(chǎn)生較高熱量。與灰口鑄鐵相比，球墨鑄鐵內(nèi)的石墨呈球狀，這使其具有較高的抗拉強度和韌性。 常見零件 ? 輪轂、管件、滾輪、排氣歧管、曲軸、差速器殼體、軸承蓋、底座、渦輪增壓器殼體、離合器片和飛輪。 ? 渦輪增壓器殼體和排氣歧管常用制造材料為SiMo合金鑄鐵，其耐熱性更高。 切削加工性 ? 球墨鑄鐵形成積屑瘤的趨勢很高。鐵素體含量高的球墨鑄鐵更軟，形成積屑瘤的趨勢也越高。在間斷切削加工鐵素體含量高的零件時，粘附磨損通常是最主要的磨損機理。這會導(dǎo)致涂層的剝落問題。 ? 對于珠光體含量較高的硬球墨鑄鐵，這種粘附問題就不太明顯。此時更易發(fā)生磨料磨損和 /或塑性變形。 蠕墨鑄鐵 (CGI) ? CGI材料可以滿足不斷增加的提高強度和降低重量要求，但仍保持合理的切削加工性。 CGI的導(dǎo)熱性和減振性介于 NCI和 ADI之間?？菇饘倨谀芰κ腔诣T鐵的兩倍。與灰口鑄鐵一樣， CGI中的石墨顆粒被拉長并隨機定向，但 CGI的石墨顆粒更短而厚并有圓邊。 CGI中的蠕蟲狀石墨及其圓邊和起伏不平表面，在石墨和鐵基之間提供了很強的附著力。這就是為什么 CGI的機械性能大大高于灰口鑄鐵的原因。珠光體含量低于 90%的CGI最常用。 常見零件 ? GCI非常適合用于制造發(fā)動機零件，為輸出更高的動力，要求材料更輕、強度更高。與使用 GCI材料相比，僅發(fā)動機缸體重量就可以降低大約20%。其它應(yīng)用還有缸蓋和制動盤。 切削加工性 ? 根據(jù)切削加工性，蠕墨鑄鐵位于灰口鑄鐵和球墨鑄鐵之間。 CGI的抗拉強度是灰口鑄鐵的兩到三倍，并且熱導(dǎo)率較低，所以加工 CGI會產(chǎn)生較高的切削力，并在切削區(qū)域產(chǎn)生較多的熱量。 CGI材料中的鈦含量增加對刀具壽命有負面影響。 ? 最常見的 CGI加工為面銑和鏜孔缸削。用螺旋插補銑的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的缸孔鏜削，既 可以提高刀具壽命，又可以提高生產(chǎn)效率。 鑄鐵加工刀片經(jīng)典槽型分析 精 鑄鐵半精加工經(jīng)典槽型 鑄鐵加工粗加工經(jīng)典槽型 鋼（ P類） 合金滲碳鋼 ? 用于制造滲碳零件的合金鋼，稱為合金滲碳鋼，它屬于低碳合金鋼。滲碳零件要求具有高的表面硬度及耐磨性，而心部具有較高的強度和適當(dāng)?shù)捻g性，通常采用低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火和低溫回火來實現(xiàn)這種雙重性能。例如汽車、拖拉機上的變速齒輪；內(nèi)燃機上的凸輪等。常用材料牌號如15Cr、 20Cr 、 20CrMnTi、 20CrMnMo等。 工件加工工藝路線 ? 一般滲碳零件的工藝路線為：鍛造 ——正火 ——機加工 ——滲碳 ——淬火、回火 ——精加工（磨削）。也就是說，滲碳鋼的切削加工是在滲碳以前進行，所以這里主要分析滲碳鋼滲碳前的切削加工性 合金滲碳鋼切削特點 ? 由于低碳鋼加入了一定量的合金元素，使鋼的強度提高，塑性和韌性有所下降。大部分滲碳鋼的硬度在 179217HB之間，延伸率 δ在 10%左右。因此，大部分滲碳鋼的切削加工性高于同樣含碳量的碳素結(jié)構(gòu)鋼。如錳滲碳鋼，由于加入錳以后，鐵素體被強化，韌性降低，因此切削加