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【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？

在金屬切削加工中，會有不同的工件材料，不同的材料其切削形成與去除特性各不相同，我們怎么來掌握不同材料的特性呢？ISO標準金屬材料分為6種不同的類型組，每種類型在可加工性方面都具有獨特的特性，本文將分別對它們進行總結。


金屬材料分為6大類：
1）P-鋼
2）M-不銹鋼
3）K-鑄鐵
4）N-有色金屬
5）S-耐熱合金
6）H-淬硬鋼
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖2)
不同材料的切削特性
01-P鋼
什么是鋼？
- 鋼是金屬切削領域中最大的材料組。
- 鋼可以是非淬硬鋼或調質鋼 (硬度達400HB)。
- 鋼是一種以鐵 (Fe) 元素為主要成分的合金。它通過熔煉過程制造而成。
- 非合金鋼的碳含量低于0.8%，只有Fe而沒有其他合金元素。
- 合金鋼的碳含量低于1.7%，加入了合金元素，如Ni、Cr、Mo、V、W等。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖3)
在金屬切削范圍內，P組是最大的材料組，因為它涵蓋了幾個不同的工業領域。
材料通常為長切屑材料，能夠形成連續、相對均勻的切屑。具體的切屑形式通常取決于碳含量。
– 含碳量低 = 堅韌的粘性材料。
– 含碳量高 = 脆性材料。
加工特性：
- 長切屑材料。
- 切屑控制相對容易、平穩。
- 低碳鋼有粘性，需要鋒利的切削刃。
- 單位切削力kc：1500–3100 N/mm2
- 加工ISO P材料需要的切削力及功率，都在有限值范圍內。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖4)
02-M不銹鋼
什么是不銹鋼？
- 不銹鋼是帶有最少11–12%鉻的合金材料。
- 碳含量通常很低 (低至最大0.01%)。
- 合金主要是Ni (鎳)、Mo (鉬) 和Ti (鈦)。
- 在鋼表面形成一層致密的Cr2O3，使其耐腐蝕。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖5)
在M組中，大部分應用都屬于石油和天然氣、管件、法蘭、加工行業以及制藥行業。
材料形成不規則的薄片狀切屑，與普通鋼材相比，其切削力更高。不銹鋼有許多種不同的類型。斷屑性能 (從容易到幾乎無法斷屑) 因合金特性和熱處理的不同而不同。

加工特性：
- 長切屑材料。
- 切屑控制在鐵素體中相對平順， 在奧氏體和雙相中較困難。
- 單位切削力：1800-2850 N/mm2
- 加工時產生高切削力、積屑瘤、熱量和加工硬化。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖6)
03-K鑄鐵
什么是鑄鐵？
- 鑄鐵有3種主要類型：灰口鑄鐵 (GCI)、球墨鑄鐵 (NCI) 和蠕墨鑄鐵 (CGI)。
- 鑄鐵以Fe-C為主成分，帶相對高的硅含量 (1–3%)。
- 碳含量超過2%，這是C在奧氏體相中最大的溶解度。
- Cr (鉻)、Mo (鉬) 和V (釩) 加入形成碳化物，增加了強度和硬度，但降低了機械加工性。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖7)
K組主要應用在汽車部件、機器制造業和煉鐵業。
材料的切屑成形有所不同，從近似粉末狀的切屑到長切屑。加工該材料組所需的功率通常較小。
注意，灰口鑄鐵 (通常切屑近似粉末狀) 與球墨鑄鐵之間差別很大，后者的斷屑許多時候比較類似于鋼。
加工特性：
- 短切屑材料。
- 在所有工況下都具有良好的切屑控制。
- 單位切削力：790-1350 N/mm2
- 以較高速度加工會產生磨料磨損。
- 中等切削力。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖8)
04-N有色金屬
什么是有色金屬材料？
- 這一類包含有色金屬、硬度低于130 HB的軟金屬。
- 含近22%硅 (Si) 的有色金屬 (Al) 合金組成其中最大的部分。
- 銅、青銅、黃銅。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖9)
飛機制造業和鋁合金汽車車輪制造商在N組占主要地位。
雖然每mm3 (立方英寸) 需要的功率低，但為獲得高金屬去除率，仍需要計算所需的最大功率。

加工特性：
- 長切屑材料。
- 如果是合金，則切屑控制相對容易。
- 有色金屬 (Al) 具有粘性，需要使用鋒利的切削刃。
- 單位切削力：350-700 N/mm2
- 加工ISO N材料需要的切削力及功率，都在有限值范圍內。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖10)
05-S耐熱合金
什么是耐熱合金？
- 耐熱合金 (HRSA) 包括許多高合金鐵、鎳、鈷或鈦基材料。
組：鐵基、鎳基、鈷基
工況：退火，固溶熱處理，時效處理，輥軋，鍛造，鑄造。
特性：
- 更高的合金含量 (鈷高于鎳) 可確保更好的耐熱性、更高的抗拉強度和更高的耐腐蝕性。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖11)
加工困難的S組材料主要應用在航空航天、燃氣輪機和發電機行業。
范圍較寬，但通常會存在高切削力。
加工特性：
- 長切屑材料。
- 切屑控制困難 (鋸齒狀切屑)。
- 對于陶瓷需要使用負前角，對于硬質合金需要使用正前角。
- 單位切削力：
對于耐熱合金：2400–3100 N/mm2
對于鈦合金：1300-1400 N/mm2
- 需要的切削力和功率很高。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖12)
06-H淬硬鋼
什么是淬硬鋼？
- 從加工的角度看，淬硬鋼是最小的一個分組。
- 該分組包含硬度>45–65 HRC的調質鋼。
- 通常，被車削的硬零件的硬度范圍一般在55–68 HRC之間。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖13)
H組中的淬硬鋼應用在各種行業，如汽車行業及其分包商，以及機器制造業和模具業務。
通常是連續的、紅光熾熱的切屑。這種高溫有助于降低kc1值，對于幫助解決應用難題很重要。
加工特性：
- 長切屑材料。
- 相對好的切屑控制。
- 要求負前角。
- 單位切削力：2550-4870 N/mm2
- 需要的切削力和功率很高。
【巨高機床】不同的金屬材料，切削起來有什么不同？(圖14)




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