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1.概述

   通常，人们把含铬量＞12%或含镍量＞8%的合金钢称为不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐腐蚀能力，并在较高温度（＞450℃）下具有较高的强度。含铬量达16%～18%的钢，称为耐酸钢或耐酸不锈钢，通称为不锈钢。

    含铬量达12%以上的钢在与氧化性介质接触时，由于电化学作用，表面形成一层富铬氧化膜，可保护金属内部不受腐蚀。但在非氧化性腐蚀介质中，不能形成坚固的钝化膜。为提高钢的耐腐蚀能力，通常选择增大铬的比例或添加可促进钝化的合金元素，如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。这些合金元素不仅提高了钢的抗腐蚀能力，同时改变了钢的内部组织和物理力学性能。其在钢中的含量不同，对不锈钢性能产生的影响不同，有的有磁性，有的则无磁性，有的能够进行热处理，有的则不能进行热处理。

    不锈钢被越来越广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品机械行业中。其所含的合金元素对切削加工性能影响较大，文中主要对不锈钢的切削加工进行了分析。

    2.不锈钢的分类及性能

    （1）按不锈钢主要成分，分为以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢两大类。

    （2）按不锈钢金相组织分类：①马氏体不锈钢。其含铬量为12%～18%，含碳量为0.1%～0.5%（有时达1%）。其硬度为170～217HBW，抗拉强度σb为540～1 079MPa，伸长率δ为10%～25%，热导率к为25.12W/（m·K）。常见的牌号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。马氏体不锈钢通过淬火，可获得较高的硬度、强度和耐磨性。然而，当钢中含碳量低于0.3%时，组织不均匀，粘附性强，切削时易产生积屑瘤，且断屑困难，切削加工性较差。当含碳量达0.4%～0.5%时，切削加工性较好。②铁素体不锈钢。其含铬量为12%～13%。硬度为177～228HBW，抗拉强度σb为363～451MPa，伸长率δ为20%～22%，热导率к为16.7W/（m·K）。加热冷却时组织稳定，不发生相变，所以不能进行热处理强化，只能靠变形强化，切削加工性相对较好。常见的牌号有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奥氏体不锈钢。其含铬量为12%～25%，含镍量为7%～20%（或20%以上）。硬度为187～207HBW，抗拉强度σb为481～520MPa，伸长率δ为40%，热导率к为16.33W/（m·K）。典型牌号有1Cr18Ni9Ti，其他还有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奥氏体不锈钢含有较多的镍或锰，加热时组织不变，故淬火不能使其强化，可通过冷加工硬化来大幅度提高强度和硬度，其硬化程度为基体硬度的1.4～2.2倍，给下一次切削带来很大困难。其具有优良的力学性能和良好的耐腐蚀能力，无磁性。④奥氏体-铁素体双相不锈钢。与奥氏体不锈钢相似，仅在组织中含有一定量铁素体，常见牌号有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。这类不锈钢有硬度极高的金属间化合物析出，强度比奥氏体不锈钢高,切削加工性能比奥氏体不锈钢更差。其硬度＜277HBW，抗拉强度σb为589～736MPa，伸长率δ为18%～30%。⑤沉淀硬化不锈钢。这类不锈钢因含有较高的铬、镍和极低的碳，还含有能起沉淀硬化作用的、铝、钛和钼等合金元素，其在回火时析出，产生沉淀硬化，具有很高的硬度和强度。其硬度为363～388HBW，抗拉强度σb为1 138～1  324MPa，伸长率δ为5%～10%，这类钢具有良好的耐腐蚀性能。常见牌号有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。

   3.不锈钢的切削特点

   不锈钢的切削加工性能比45钢差。若以45钢的相对切削加工性Kr为1，则奥氏体不锈钢的相对切削加工性Kr为0.4，铁素体不锈钢的Kr为0.48，马氏体不锈钢的Kr为0.55。其中以奥氏体和奥氏体-铁素体双相不锈钢的切削加工性差，给切削加工带来很大困难，其特点如下：

    （1）切削加工硬化严重。以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的加工硬化现象为严重，硬化层的硬度比基体硬度高1.4～2.2倍，其抗拉强度σb为1 470～1 960MPa。这类不锈钢塑性大（δ＞35%），塑性变形时晶格扭曲，故强化系数大，且奥氏体不稳定，在切削力作用下，部分奥氏体转变为马氏体。

   （2）切削力大。不锈钢的高温强度和硬度高且韧性大，故在切削时所消耗的能量大，即切削抗力大。以奥氏体不锈钢为例，在切削过程中温度高达700℃时，其综合力学性能高于一般结构钢。加之其在切削过程中的塑性变形大、硬化现象严重，增大了切削力，所以不锈钢的单位切削力为45钢单位切削力的1.25倍。

   （3）切削温度高。由于不锈钢在切削时的塑性变形大，切屑与刀具间的摩擦大，加之其热导率仅为45钢热导率的1/3～1/4，散热条件差，大量切削热集中在切削区，在相同切削条件下，切削温度比切削45钢时高200℃。

车刀品种和用处

一、车刀是运用广的一种单刃刀具，也是学习、剖析各类刀具的基础。 车刀用于各种车床上，加工外圆、内孔、端面、螺纹、车槽等。 车刀按结构可分为整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。其中可转位车刀的运用日益广泛，在车刀中所占比例逐步添加。  

二、硬质合金焊接车刀 所谓焊接式车刀，就是在碳刚刀杆上按刀具几何视点的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后运用的车刀。  

三、机夹车刀 机夹车刀是选用普通刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上运用的车刀。此类刀具有如下特点：

（1）刀片不通过高温焊接，防止了因焊接而引起的刀片硬度下降、发生裂纹等缺点，进步了刀具的耐用度。

（2）由于刀具耐用度进步，运用时间较长，换刀时间缩短，进步了生产功率。

（3）刀杆可重复运用，既节省了钢材又进步了刀片的利用率，刀片由制作厂家收回再制，进步了经济效益，降低了刀具本钱。

（4）刀片重磨后，尺度会逐步变小，为了康复刀片的作业方位，往往在车刀结构上设有刀片的调整机构，以添加刀片的重磨次数。

（5）压紧刀片所用的压板端部，能够起断屑器效果。  

四、可转位车刀 可转位车刀是运用可转位刀片的机夹车刀。一条切削刃用钝后可迅速转位换成相邻的新切削刃，即可持续作业，直到刀片上一切切削刃均已用钝，刀片才作废收回。替换新刀片后，车刀又可持续作业。

1．可转位刀具的长处 与焊接车刀相比，可转位车刀具有下述长处:

（1）刀具寿命高 由于刀片防止了由焊接和刃磨高温引起的缺点,刀具几何参数完全由刀片和刀杆槽确保，切削性能安稳，然后进步了刀具寿命。

（2）生产功率高 由于机床操作工人不再磨刀，可大大削减停机换刀等辅助时间。

（3）有利于推广新技术、新工艺 可转位刀有利于推广运用涂层、陶瓷等新式刀具资料。

（4）有利于降低刀具本钱 由于刀杆运用寿命长，大大削减了刀杆的耗费和库存量，简化了刀具的管理作业，降低了刀具本钱。

2．可转位车刀刀片的夹紧特点与要求

（1）定位精度高 刀片转位或替换新刀片后，刀尖方位的改变应在工件精度允许的范围内。

（2）刀片夹紧可靠 应确保刀片、刀垫、刀杆接触面紧密贴合，经得起冲击和振荡，但夹紧力也不宜过大，应力分布应均匀，以免压碎刀片。

（3）排屑流通刀片前面上蕞好无障碍，确保切屑排出流通，并简略观察。

（4）运用便利转化刀刃和替换新刀片便利、迅速。对小尺度刀具结构要紧凑。 在满意以上要求时，尽可能使结构简略，制作和运用便利。  

五、成形车刀 成形车刀是加工回转体成形外表的专用刀具，其刃形是依据工件廓形设计的，可用在各类车床上加工内外回转体的成形外表。 用成形车刀加工零件时可一次构成零件外表，操作简便、生产率高，加工后能到达公差等级IT8～IT10、粗糙度为10～5μm，并能确保较高的互换性。但成形车刀制作较复杂、本钱较高，刀刃作业长度较宽，故易引起振荡。 成形车刀首要用在加工批量较大的中、小尺度带成形外表的零件。  

    工欲善其事，必先利其器，为了在车床上做杰出的切削，正确地预备和运用刀具是很重要的作业。不同的作业需要不同形状的车刀，切削不同的资料要求刀口具不同的刀角，车刀和作业物的方位和速度应有必定相对的关系，车刀自身也应具有足够的硬度、强度并且耐磨、耐热。因而，怎么选择车刀资料，刀具视点之研磨都是重要的考虑因素。  

车刀的品种和用处

    刀具原料的改进和开展是今天金属加工开展的重要课题之一，由于杰出的刀具资料能有用、迅速的完结切削作业，并坚持杰出的刀具寿命。一般常用车刀原料有下列几种：

1高碳钢： 高碳钢车刀是由含碳量0.8%~1.5%之间的一种碳钢，通过淬火硬化后运用，因切削中的冲突四很简略回火软化，被高速钢等其它刀具所取代。一般仅合适于软金属资料之切削，常用者有SK1，SK2、、、、SK7等。  

2 高速钢： 高速钢为一种钢基合金俗称白车刀，含碳量0.7~0.85%之碳钢中参加W、Cr、V及Co等合金元素而成。例如18-4-4高速钢资料中含有18%钨、4%铬以及4%钒的高速钢。高速钢车刀切削中发生的冲突热可高达至6000C，合适转速1000rpm以下及螺纹之车削，一般常用高速钢车刀如SKH2、SKH4A、SKH5、SKH6、SKH9等。  

3 非铸铁合金刀具： 此为钴、铬及钨的合金，因切削加工很难，以铸造成形制作，故又名超硬铸合金，蕞具代表者为stellite，其刀具耐性及耐磨性及佳，在8200C温度下其硬度仍不受影响，抗热程度远超出高速钢，合适高速及较深之切削作业。  

4烧结碳化刀具： 碳化刀具为粉未冶金的产品，碳化钨刀具首要成分为50%~90%钨，并参加钛、钼、钽等以钴粉作为结合剂，再经加热烧结完结。碳化刀具的硬度较任何其它资料均高，有硬高碳钢的三倍，适用于切削较硬金属或石材，因其原料脆硬，故只能制成片状，再焊于较具耐性之刀柄上，如此刀刃钝化或崩裂时，能够替换另一刀口或换新刀片，这种够车刀称为放弃式车刀。  

碳化刀具依(ISO)其切削性质的不同，分成P、M、K三类，并别离以蓝、黄、红三种色彩来标识： P类适于切削钢材，有P01、P10、P20、P30、P40、P50六类，P01为高速精车刀，号码小，耐磨性较高，P50为低速粗车刀，号码大，耐性高，刀柄涂蓝色以辨认之。 K类适于切削石材、铸铁等脆硬资料，有K01、K10、K20、K30、K40五类，K01为高速精车刀，K40为低速粗车刀，此类刀柄涂以红色以辨认。 M类介于P类与K类之间，适于切削耐性较大的资料如不?袗?等，此类刀柄涂以黄色来辨认之。

5 陶瓷车刀： 陶瓷车刀是由氧化吕粉未，添加少量元素，再经由高温烧结而成，其硬度、抗热性、切削速度比碳化钨高，可是由于质脆，故不适用于非连续或重车削，只合适高速精削。  

6 钻石刀具：作稿级外表加工时，可运用圆形或外表有刃缘的工业用钻石来进行光制。可得到更为润滑的外表，首要用来做铜合金或轻合金的精细车削，在车削时有必要运用高速度，蕞低需在60~100m/min，一般在200~300m/min。  

7 氧化硼：立方晶氧化硼(CBN)是近年来推广的资料，硬度与耐磨性仅次于钻石，此刀具适用于加工坚固、耐磨的铁族合金和镍基合金、钴基合金。  

车刀形状及运用情形

木匠刀具涂层技能研讨

“木匠刀具涂层技能研讨”

化学气相堆积法（CVD)和物理气相堆积法 (PVD)将较硬的资料涂到硬质合金、髙速刚刀具外表，提髙刀具耐磨性、化学稳定性等性能已在金属

切削刀具中得到了充分的证实。现在在发达国家，涂层高速刚刀具的使用率已占金属切削髙速刚刀具的50p%，涂层硬度合金刀片已占硬质合金

转位刀片的60p%。我国从八十年代初开端研 究涂层技能，八十年代中期涂层逐渐在工业生产中得到了使用，并开端从工业发达国家引入先进的涂层设备和技能。

1.涂层高速钢

由于CVD是一种高温工艺，高速刚刀具经涂层后需求从头热处理，这样就会发作变形，降低刀具的精度。因此.高速钢涂层常选用PVD涂层。

PVD法的堆积温度低于髙速钢回火温度，可使预先经热处理的髙速刚刀具机械性能不受影响，还可防止刀具变形。高速刚刀具选用的PVD涂层办法

包括多弧离子涂、空心阴极离子涂和阴极等离子涂技能。

髙速刚刀具常用涂层资料有TiN和TiC，实际使用证实TiN涂层性能较为明显，而TiC是金属成型东西、螺纹滚压成型模具等作业外表的理想涂层。除此之外，还在研讨开发TiCN、CrCN涂层材

料及TiC-TiCN、Ti-TiC-TiN等复合涂层。我国开

发研讨的（Ti，Ai)N新型涂层资料，其硬度和耐磨 性均高于TiN涂层，由于（Ti,Ai)N与基体之间有一过渡层（a —Ti FeTD,因此使涂层与基体之间具有较强的结合强度，提髙了涂层的耐磨性。

髙速刚刀具涂层目的是提髙刀具耐磨性和化学稳定性。但TiN和TiC化学稳定性并不令人满意，TiC涂层在300400C时就开端氧化，TiN涂层在450 C以上时也开端氧化。

2.涂层硬质合金

硬质合金是由硬度和熔点都很髙的碳化物和金属粘结剂组成，用粉末冶金工艺制成的。硬质合 金的硬度很高，可达HRC7482，耐磨性也较好，

特别是耐热性，它所答应的作业温度可达800‰1000C。因此，硬质合金涂层既可选用CVD技能，也可选用PVD技能。等离子辅佐化学气相堆积

(PCVD)利用CVD和PVD的利益，成功地用于硬质合金涂层。由于涂层温度（450650 C)低，在硬

质合金基体与涂层资料之间不会发作分散、相变或 交流反响，因此基本上坚持了刀片原有的韧性，具有良好的切削性能。此外，硬质合金刀具还可以采 用CVD和PVD联合涂层办法：经CVD涂层后又

进行PVD涂层。其间CVD涂层资料为TiC和TiN,主要目的是提髙刀片刃口的尖利性。

3.涂层木匠刀具

近来研讨标明TiN涂层高速刚刀具在切削山毛榉、栋木、云杉和翠柏时，刀具耐磨性都有不同程 度的提高。但是，关于硬质合金刀具而言，涂层后的

耐磨性，其成果比较复杂。在用TiN涂层硬质合金锯齿时，锯齿的耐磨性仅有轻微的改进。用A12Os- TiC复合涂层（CVD法）时，也只有轻微的提髙（涂在锯齿的前刀面，切削柏树）。另一研讨发现，在铣

削刨花板时，TiN涂层硬质合金刀具（CVD法）的耐磨性改进甚微；TiN涂层锯齿前刀面，耐磨性有

些改进。以上研讨显示?木匠刀具耐磨性和涂层的 关系并不能阐明涂层的真实价值。

在用PVD法涂层木匠刀具进行切削试验时，发现T!N涂层的碳化钨硬质合金锯片（涂覆前齿面）锯切硬质纤维板时，锯齿磨损量降低了，但锯切

刨花板、胶合板时，却没有明显的优越性。

硬质合金刀具通过涂层后，耐磨性之所以改进不明显，是因为刀具刃口邻近的涂层资料过早地脱落。CVD法涂层温度较髙，导致在基体和涂层之间

构成脆性的粘结相。在涂层剩余应力及切削热、切削力作用下，刃口上的涂层很快地脱落。和CVD法相比，PVD法涂层温度低得多。因此，PVD法涂层的刀具，可获得较好涂层结构和髙的涂层硬度，刀具刃口尖利度也改进了。此外，PVD法涂层刀具有较好抗龟裂的能力。

九十年代中期，研讨人员在用PVD法涂层木匠刀具方面进行了一些研讨，从硬质合金碳化物尺寸、粘结剂含量和涂层资料等方面进行研讨。碳化

物颗粒尺寸分别为0.8pm，1.7;im和1.7fxm,对应的钴含量分别为3%,4%,6%和10%。涂层资料为TiN，TiN-TiCN-TiN和TiAlN2，对应的涂层厚度为3. 5/xm，5.5pm和3/im。涂在刀具的前刀面上。试验成果标明三种涂层资料均出现涂层剝落，

但TiN和TKN、CN)要比TiAlN2小得多，并且细颗粒和低含钴量的刀具，耐磨性提髙了10%至30%。但关于含钴量髙的刀具，涂层反而降低了耐磨性。研讨还指出涂层粘结强度是涂层脱落的致命因素。