高锰钢的切削加工.doc

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1、高锰钢的切削加工1．高锰钢有哪几种？其性能如何？    锰含量约为11％～18％的钢称高锰钢。常用的铸造高锰钢ZGMn13的化学成分为：Mn含量11％～14％，c含量1.0％～1.4％，Si含量0.3％～1.0％，P含量<0.03％，S含量<0.05％。     高锰钢是一种耐磨钢，经过水韧处理的高锰钢可以得到较高的塑性和冲击韧性。所谓水韧处理，就是把钢加热到1000℃～1100℃，保温一段时间，使钢中的碳化物全部溶入奥氏体中，然后迅速冷却，使碳化物来不及从奥氏体中析出，从而保持了单一的均匀的奥氏体组织。经过水韧处理的高锰钢称为高锰奥氏体钢。其力学性能为：σb=980MPa，σs=3

2、92MPa，HB210，δ=80％，αk=2.94MJ／m2。   高锰钢具有很高的耐磨性，虽然它的硬度只有HB210，但它的屈服点σs较低，只有σb的40％，因此具有较高的塑性和韧性。高锰钢在受到外来压力和冲击载荷时，会产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象，钢被剧烈强化，硬度显著提高，可达HB450～550，因此有了较高的耐磨性。    高锰钢可分为高碳高锰耐磨钢、中碳高锰无磁钢、低碳高锰不锈钢和高锰耐热钢。几种高锰钢的牌号和性能见表5-1。   2．高锰钢有哪些切削加工特点？    高锰钢锰含量高达11％～18％，具有较高的塑性和韧性，在切削加工中有以下特点：   (1)加工硬

3、化严重：高锰钢在切削过程中，由于塑性变形大，奥氏体组织转变为细晶粒的马氏体组织，从而产生严重的硬化现象。加工前硬度一般为HB200～220，加工后表面硬度可达HB450～550，硬化层深度0.1～0.3mm，其硬化程度和深度要比45号钢高几倍。严重的加工硬化使切削力增大，加剧了刀具磨损，也容易造成刀具崩刃而损坏。   (2)切削温度高：由于切削功率大，产生的热量多，而高锰钢的导热系数比不锈钢还低，只有中碳钢的1/4，所以切削区温度很高。当切削速度Vc<50m/min时，高锰钢的切削温度比45号钢高200℃～250℃，因此，刀具磨损严重，耐用度降低。    (3)断屑困难：高锰钢的韧性

4、是45号钢的8倍，切削时切屑不易拳曲和折断。    (4)尺寸精度不易控制：高锰钢的线膨胀系数与黄铜差不多，在高的切削温度下，局部产生热变形，尺寸精度不易控制。切削高锰钢时，应先进行粗加工，工件冷却后再进行精加工，以保证工件的尺寸精度。   3．怎样通过热处理改善高锰钢的切削性能？   金属材料的切削性能主要取决于材料的力学、物理性能，如：强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性及线膨胀系数等。通过热处理可以改变金属材料的力学、物理性能，从而改善其切削性能。改善高锰钢的切削性能可以通过高温回火来实现。将高锰钢加热至600℃～650℃，保温两小时后冷却，使高锰钢的奥氏体组织转变为索氏体组织，其加

5、工硬化程度显著降低，加工性能明显改善。加工完成的零件在使用前应进行淬火处理，使其内部组织重新转变为单一的奥氏体组织。   4．切削高锰钢时怎样选择刀具材料？   高锰钢属难加工材料，对刀具材料要求较高。一般来说，要求刀具材料红硬性高、耐磨性好，有较高的强度、韧性和导热系数。切削高锰钢可选用硬质合金、金属陶瓷做刀具材科，也可以用CN25涂层刀片或CBN(立方氮化硼)刀具。目前应用最普遍的还是硬质合金，其中YG类硬质合金具有较高的抗弯强度和冲击韧性(与YT类硬质合金比较)，可减少切削时的崩刃。同时，YG类硬质合金的导热性较好，有利于切削热从刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。YG类

6、硬质合金的磨加工性较好，可以磨出锐利的刃口。一般情况下，刀具的耐用度取决于刀具材料的红硬性、耐磨性和冲击韧性。YG类硬质合金中含钴量较多时，抗弯强度和冲击韧性好，特别是提高了疲劳强度，因此适于在受冲击和震动的条件下作粗加工用；含钴量较少时，其硬度、耐磨性和耐热性较高，适合作连续切削的精加工。   YT类硬质合金具有较高的硬度和较高的耐热性，但与YG类硬质合金相比，其强度低、脆性大，导热性差。因此，切削高锰钢时通常选用韧性好的YG类硬质合金作刀具材料。应当注意的是，YG类硬质合金不适于高速切削，因为在高速切削钢料时，切削时的高温将使刀具前刀面上形成强烈的月牙洼磨损，并加速后刀面磨损，刀

7、具耐用度降低。在切削速度较高且切削过程较平稳的情况下可考虑选用YT类硬质合金作刀具材料。   YG类硬质合金中添加适量的(一般为0.5％～3％左右)TaC(碳化钽)或NbC(碳化铌)，可提高其硬度和耐磨性而不降低其韧性。随着硬质合金中含钴量的增加，这些优点更为显著。因此，以Tac和NbC为添加剂的通用型硬质合金也适于高锰钢的切削加工。   切削高锰钢常用的硬质合金牌号有：YG8、YG6A、YG6X、YG8N、YW1、YW2A、YW3、YC45、767、79