高锰钢切削加工工艺性能的分析

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1、万方数据72高锰钢切削加工工艺性能的分析工具技术张世杰河北廊坊职业技术学院摘要：介绍了高锰钢切削加工工艺性能的特点，加工中常见的不良现象和原因及改善其切削加工工艺性能的主要途径。通过实际测定并结合常用切削加工工艺参数，给出了合理的切削加工工艺参数参考值，有效地解决了高锰钢的高难加工问题。关键词：高锰钢，切削加工工艺性能，切削加工工艺参数Analysis佃MachiIlingProce鲻pe啪珊anceofHiglIManga曲eseSteelzllangShijieAbstl‘act：nehighm明g柚e

2、∞steelcuniIIgoftheperfbm锄cecharacteristicsof山epmce明iIIgofcom瑚nadVer鸵phe一∞men∞明ditsc跏跎8粕dimpmvetIlepe而咖ance0fcuningthemainwayareinhDduced．Dete珊i眦tiontll

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4、enceValueand硪bctive∞1uti∞totlleIlighmang明e∞steelprocessingofextremelydi佑cllltissues．Keywords：hjghnmng葛me肥steel，machi血ngprDc部spedbrmallce，cuttingproce弱pm锄e6e瑁1引言高锰钢是指锰的含量约为ll％一18％的合金钢，是一种典型的耐磨钢。在常温下，高锰钢经水韧处理后获得均匀的单相奥氏体组织，这时其强度、硬度并不高，而塑性、韧性却很好(盯b≥637—735N／mm

5、2，硬度≤229HBS，艿5≥20％一35％，AK≥118J)。但遇到强烈冲击、巨大压力或摩擦后，其表面因塑性变形被剧烈强化，硬度显著提高，可达450—550HBw，因而获得较高的耐磨性，心部仍保持塑性、韧性良好的奥氏体组织。因此，这种钢具有很好的耐磨性和抗冲击能力。但由于其易加工硬化、导热系数低、伸长率大、线膨胀系数大等特点，导致了在常温切削时出现切削力大、切削温度高、刀具易磨损、断屑难、工件热变形大、加工精度不易保证等现象，是典型的难加工材料，其切削加工工艺性能很差。工程上常用的高锰钢典型牌号有：zGM

6、nl3、70Mnl5Cr2A13WMOV2、1Crl4Mnl4Ni、6Mnl8A15Si2Ti等。下面就以工程上广泛应用的zGMnl3为例，探讨其切削加工工艺性能。2高锰钢切削加工工艺性能的特点(1)加工硬化严重经水韧处理后，ZGMnl3为单相奥氏体组织，具有面心立方晶格，在压力作用下易产生滑移，同时诱发奥氏体转变为马氏体，使加工表面严重硬化，硬度收稿日期：2008年8月可增加2倍以上(达500HBW左右)。严重的加工硬化使切削力增大，加剧了刀具磨损，容易造成刀具崩刃而损坏。(2)切削力大切削过程中，工件表

7、面形成大约0．1一O．3姗高硬度的氧化层(Mn203)，使切削力剧烈增加。试验证明，用硬质合金刀具进行高锰钢外圆车削时，比加工45钢增加约64％；钻削时，切削转矩与轴向力增加约3—4倍。(3)切削温度高高锰钢切削时，由于切削力和切削功率大，产生的热量多，而其导热系数又低(仅为45钢的l／4)，不易散热，导致切削区的温度很高，切削刃的热磨损剧烈。通过试验测定，当切削速度在50zn／IIlin以下时，高锰钢的切削温度比45钢高出约200～300℃，致使刀具耐用度降低和工件容易变形、尺寸精度降低。(4)加工精度不

8、易保障由于高锰钢的线膨胀系数大、导热系数低，在切削热作用下，工件局部易产生热变形，影响尺寸精度。同时，刀具和切屑之间由于高温、高压作用，易形成积屑瘤和鳞刺，影响工件表面粗糙度，很难保证工件加工质量。切削高锰钢时，应先进行粗加工，待工件冷却后再进行精加工，以保证工件的尺寸精度。(5)断屑困难高锰钢的韧性约为45钢的8倍，且伸长率大、变形系数大，切削时切屑不易卷曲和折断，切屑处理困难。(6)刀尖处应力集中现象严重万方数据2啷年第43卷№3试验表明，用YG类硬质合金刀具车削高锰钢时，在低速范围内(y≤20ln／I

9、nin)，其切削力特别大，切屑硬化严重。刀具前刀面上的平均应力约为1000MPa，是45钢的3～4倍，在刀尖附近会形成应力集中，致使刀具切削条件恶化，刀具耐用度降低。以上是高锰钢切削加工工艺性能的特点、常见不良现象及产生原因，为了改善高锰钢的切削加工工艺性能，可以通过以下几个途径来实现。3改善高锰钢切削加工工艺性能的主要途径(1)进行适当的热处理高锰钢加工之前，可对其进行高温回火处理，即将高锰钢加热至600～65