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超硬與難磨削材料的分類
一般將相對(duì)切削加工性登記在5級(jí)以上的材料稱為難加工材料。難切削材料，科學(xué)地說(shuō)，就是切削加工性差的材料，即硬度>250HB，強(qiáng)度σb>1000Mpa，伸長(zhǎng)率>80%，沖擊值αk>0.98MJ/m2，熱導(dǎo)率k<41.8W/(m·K)的材料。但在日常生產(chǎn)中，切削加工所用的材料種類繁多，性能各異。對(duì)某一種材料性能的有關(guān)數(shù)據(jù)并非全面達(dá)到或超過(guò)以上指標(biāo)，有一項(xiàng)以上者超過(guò)上述指標(biāo)，也屬于難切削材料。
難切削材料種類很多，從金屬刀非金屬材料的范圍也很廣，初步可分為以下八大類。
1.微觀高硬度材料。如玻璃鋼、巖石、可加工陶瓷、碳棒、碳纖維、各種塑料、膠木、樹(shù)脂、合成材料、硅橡膠、鑄鐵等。這類材料的特點(diǎn)是含有硬質(zhì)點(diǎn)相，其中有的研磨性很強(qiáng)。由于這些材料的耐磨性很好，切削時(shí)起磨料作用，故刀具主要承受磨料磨損，在高速切削時(shí)也同時(shí)伴隨物理、化學(xué)磨損。
2.宏觀高硬度材料。如淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、冷硬鑄鐵、合金鑄鐵、噴涂材料(鎳基、鈷基)等。這類材料的主要特點(diǎn)是硬度高(55~66HRC)。切削這類材料時(shí)，由于切削力大，切削溫度高，刀具主要是磨料磨損和崩刃。
3.加工時(shí)硬化傾向嚴(yán)重的材料，如不銹鋼、高錳鋼、耐熱鋼、高溫合金等。這類材料的塑性高、韌性好、強(qiáng)度高、強(qiáng)化系數(shù)高(一般為100%以上)。切削加工時(shí)的切削表面和已加工表面硬化現(xiàn)象嚴(yán)重。由于這類材料的強(qiáng)度高，熱導(dǎo)率低，切削溫度高，切削力大，刀具主要承受磨料磨損、黏結(jié)磨損和熱裂磨損。
4.切削溫度高的材料。如合成樹(shù)脂、硬質(zhì)橡膠、石棉、酚醛塑料、高溫合金、鈦合金等。這類材料的熱導(dǎo)率很低。切削這類材料時(shí)，刀具易產(chǎn)生磨料磨損、黏結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損和氧化磨損。
5.高塑性材料。如純鐵、純鎳、純銅等。由于這類材料伸長(zhǎng)率大于50%，塑性很高，切削時(shí)塑性變形很大，易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，刀具主要是磨料磨損和黏結(jié)磨損。
6.高強(qiáng)度材料。是指強(qiáng)度σb>1000Mpa的材料，如奧氏體不銹鋼、高錳鋼、高溫合金和部分合金鋼。由于它們的強(qiáng)度高，切削時(shí)的切削力大，切削溫度高，不僅刀具易磨損，而且切屑不易處理。
7.化學(xué)活性大的材料。如鈦、鎳，鈷及其他的合金。這類材料化學(xué)活性大、親和性強(qiáng)，切削加工時(shí)易黏結(jié)在刀具上，與刀具材料產(chǎn)生化學(xué)、物理反應(yīng)，相互擴(kuò)散。
8.稀有高熔點(diǎn)材料。是指熔點(diǎn)高于1700℃的難熔金屬材料，如鎢、鉬、鈮、鉭、鋯、鉿、釩、錸的純金屬及其合金。由于這些材料本身的熔點(diǎn)高，在切削加工時(shí)切削力大，切屑變形也大，刀具主要是磨料磨損和黏結(jié)磨損。
超硬與難磨削材料的切削特點(diǎn)
1.切削力大。難切削材料大豆木有高的硬度和強(qiáng)度，云子密度和結(jié)合力大，抗斷韌性和持久塑性高，在切削過(guò)程中切削力大。一般難切削材料的單位切削力是45鋼的單位切削力的1.25~2.5倍。
2.切削溫度高。多數(shù)的難切削材料，不僅具有較高的常溫硬度和強(qiáng)度，而且具有高溫硬度和高溫強(qiáng)度。因此，在切削過(guò)程中，消耗的切削變形功率大，加之材料本身的熱導(dǎo)率小，切削區(qū)集中了大量的切削熱，形成很高的切削溫度。例如，當(dāng)切削速度為75m/min時(shí)，不同材料的切削溫度比切削45鋼的且須溫度高的情況是，TC-4高435℃，GH2312高320℃，Gh2036高270℃，1Cr18Ni9Ti高195℃。
3.加工硬化傾向大。一部分難切削材料，由于塑性、韌性高，強(qiáng)化系數(shù)高，在切削過(guò)程中切削力和切削熱的作用下，產(chǎn)生巨大的塑性變形，造成加工硬化。無(wú)論是冷硬的程度還是硬化層深度都比切削45鋼高好幾倍。加之在切削熱的作用下，材料吸收周圍介質(zhì)中的氫、氧、氮等元素的原子，而形成硬脆的表層，給切削帶來(lái)很大的困難。如高溫合金切削后的表層硬化程度比基體大50%~100%，1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼高85%~95%，高錳鋼(Mn13)高200%，其硬化層深度達(dá)0.1mm以上。
4.刀具磨損大。切削難切削材料的切削力大，切削溫度高，刀具與切屑之間的摩擦加劇，刀具材料與工件材料產(chǎn)生親和作用，材料硬質(zhì)點(diǎn)的存在和嚴(yán)重的加工硬化現(xiàn)象的產(chǎn)生，使刀具在切削過(guò)程中產(chǎn)生黏結(jié)、擴(kuò)散、磨料、邊界和溝紋磨損，而使刀具喪失切削的能力。
5.切屑難處理。材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性大，切削時(shí)的切屑呈帶狀的纏繞屑，既不安全，又影響切削過(guò)程中的順利進(jìn)行，而且也不便于處理。
