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

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。

 

 

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。 

 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。

 

 

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。

  

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。

 

 

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。

 

 

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。

 

 

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。

 

 

 

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。

 

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。

 

 

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。

 

 

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。