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1、第一章金属材料切削加工性切削加工性：Machinability，指金属材料被切削加工成合格零件的难易程度。例如：以车削45#钢为例：材料硬度HB200 (正火)2单位切削力 K=200kg/mm用 YT15 车刀车削：IT8 1 电/ v=1200=800 oC此种车削方法家喻户晓，人人皆知，谁都会做，没什么难点。1. 铝合金，这是比较好加工的，k=70， v=800m/min时，0也不高，T很长。2. 灰口铸铁HT200 k=114断屑切削加工性评价指标： 刀具耐用度高；T 许用切削速度高；v 已加工表面易于达到；1.6 车削时断屑； 切削力小，切削温度低。FC 03. 45# 淬火 HRC
2、50切削力Fc大，切削温度0高，刀具耐用度T低。一般情况下不车，只能磨削。IT8 0.8 1衡量切削加工性指标以车削45#钢(HB200)为参照基准：刀具材料：YT15;刀具耐用度：T=60min ；voj=1OOm/min ；当切削LY12 vo=3OOm/min相比6060300100、称相对加工性被加工材料K相对加工性45# （正火）1铝合金钛合金0.5咼温合金0.5相对加工性比较表、衡量指标:1.刀具耐用度T：T较长，加工性较好。#例：45 钢T=60min30CrMnSiA T=20mi n 加工性差。2.切削速度v：例：45 钢v=100m/minYT15LY12v=300m/mi
3、 n YG153003100加工性好。泰勒公式:0.4切削速度是根据刀具耐用度确定的定刀具耐用度下有一个允许的切削速度V。3.切削力FC (或者k)凡切削力大者，加工性差单位切削力K比较被加工材料K（kg/mm 2）45#钢200HT200114铝合金784. 切削温度(0)凡是切削温度高者，加工性差切削温度比较表被加工材料切削温度0oC)45#钢630HT2005001Cr18Ni9Ti860GH131900条件：v=60m/minap=3f=0.1 见图（一）1200100090012900（100,800）80086070060050040030020063050010203040506
4、0708090100 110120 130m/min图（一）JX1 GH1312 1Cr18Ni9Ti345 钢（正火）4 HT200YT1545# YG8 GH1311Cr18Ni9Ti HT200Y=15o a=8o k=75o 入=0o 丫=0.2 ap=3f=0.15.已加工表面质量：包括：表面粗糙度1.6表面残余应力4加工硬化程度及深度Ra4 Ctg r Ctg :亦r 时 ctg K=0 f决定R。0G12Ni12M。v=60 f=ap=0.50.10.20.3残余应力:在没有外力作用的情况下，物体内部保持平衡而存在的应力。产生的原因有：热塑变形效应，里层金属弹性的恢复，表层金属在
5、切削热的 作用下发生相变。+科kg/mm 2 残余应力150-(T0.511.52 mm-5距表面深度车削v=32m/mi n加工硬化程度及深度冷硬层的硬度为材料的2倍；深度为：0.120.246. 断屑：f0.2时(v=100)车削45#钢断屑。7. 还可以用加工费用和加工时间对比。 2 工件材料对加工性的影响一、金属材料的化学成份对加工性的影响1. 碳C10#钢为低碳钢，含C0.1%韧性好，难断屑。采用正火方法，提高其硬度。45#钢为中碳钢，含C0.45%综合性能好，易切，硬度 HB200。80#钢为高碳钢，含C0.8%含FesC多，材料硬，刀具磨损严重。加工前采用 退火处理，使其软些。2
6、. 铬 Cr在铁素体中固溶；形成CrC; HB和提高。3. 镍 Ni在铁素体中固溶；, S提高，导热系数 入下降。当Ni8%时，变为奥氏体钢，加工硬化严重，切削加工性变差。4. 锰 Mn随着Mn含量增加，HB, 增大，延伸率S下降。当Mn1.5%时，加工性差。也就是高锰钢。5. 钒V形成vc，细化晶粒，HBT 3当V 1%时，加工性差。6. 钼 Mo形成 MoC, HBt (Mo0.5%时，k I7. 硅 Si在铁素体中固溶HBt (3),入SiO2加剧刀具磨损。8. 其它：MnS非金属夹杂物，呈微粒均匀分布，塑性好，有润滑作用。 铅Pb单相微粒均匀分布，破坏铁素体连续性，有润滑作用。 相对加
7、工性计算公式：k=1.57(1.6)0.7C 0.15 Mn0.1S0.1Ni0.06Cr 0.06Mo 例子：30CrMnSiMoVk=1.57 0.7X).40.15X1 0.1 X1.40.06 X1.4 0.06X0.5=0.9二、热处理状态和金相组织对K的影响：1. 铁素体：80HBS ob=29kg/mmC溶解于a Fe中为固溶体。723oC溶解量最高为0.02%接近纯铁，韧性好,（3=50%）难断屑。2. 珠光体（正火）：HBS260 05=1283=20%由铁素体和FeC层片交替组成。是铁素体和 FeC的共析物。3. 索氏体和屈氏体（调质）铁素体和FeC混合物。比珠光体细。45
8、0-600oC回火 索氏体300450oC回火 托氏体4. 马氏体（HRC50）淬火C在a Fe中的过饱和固溶体。奥氏体急冷形成马氏体。100 250oC回火获针状马氏体。760HBS 帧=206 3=2.8%5. 奥氏体C在y Fe中的固溶体。含（NiCrMn）在常温下形成。碳钢在高温下（727oC）奥氏体稳定。220HBS 0=103 350%三、材料力学性能和物理性能材料的化学成分和热处理方法决定了材料的力学性能。例如：45#钢正火HBS2000=60kg/mm调质HRC300=75淬火HRC500=140ob=3.6HBSJX45 冈 ob=3.4HBS80# 钢 ob=3.25HBS
9、1. 硬度(160 200HBS)强度 HB1kJHBFcHBrHB T淬火钢(HRC50)为难加工2. 塑性S塑性材料随着延伸率增大，需要的变形能增大；且加工硬化严重，切削力Fc增大，切削温度B升高，刀具磨损严重。例：45#钢8=16%1Cr18Ni9Ti 8=50% 难加工材料固溶强化奥氏体不锈钢。3. 导热系数入(物理性能)45#钢/=0.12cal/cm s oc凡是导热差的材料，切削热散不出去，由刀具导热，使切削区温度B升高，加工性变差。例如：YL12, HT60散热快一k=31Cr18Ni9Ti，TC4，GH135 k=0.5#2=(1/3 1/5) 45 第二章钛合金切削加工2
10、1钛合金的分类及力学性能一、钛合金分类：钛是同素异构体。是 a Ti是低温稳定结构，呈密排六方晶格；f Ti是咼温稳定结构，呈体心立方晶格；882oC为同素异构转变温度。在这两种组织中加 入各种不同原素，室温下获得三种基本组织：1. a钛合金a相固溶体组成的单相合金。500 600 cC保持强度；抗蠕变能力强；抗氧化能力强；不能热处理强化。TA8 5AI2.5Sn 3Cu 1.5Zr2. f钛合金B相固溶体组成的单相合金。淬火时效强化可达167kg/mm 2 ；热稳定性差。TB2: 5Mo 5V 8Cr 3AI3. a+ f钛合金a和f两相组成，a为主，仟30%高温变形好；塑性好；淬火+时效强
11、化；400 500 OC长期工作。TC4 Ti6Al4V二、钛合金的力学性能及物理性能TC4与TC10比较:随着合金原素增加，e增大S下降。见表2 1牌号化学成份热处理ekg/mm 2%Kw/ m C咼温 ObTAi纯钛650700 cC1h空冷3425TA3纯钛650700 cC1h空冷5415TA5Ti 4AI700850 cC1h空冷6915TA8Ti 5AI2.5S n3Cu 1.5Zr650700 cC1h空冷98107.5500cC69TB3AI8Mo 11CrTB25Mo 5V8Cr3AI800850 cC 淬火时效450500 cC 8h 空冷13718TCi2AI 1.5 M
12、n1h空冷700750 cC59159.6350cC34TC46AI4V700800 cC2h空冷90105.4400cC62TC86.5AI3.5Mo 800900 cC103107.1450cC2.5Sn 0.3Si71TGo6Al6V2Sn0.5Cu 0.5Fe700800 OC1h空冷10312400OD83钛合金化学成份及力学性能表2 1Fe0.3TC4 AL5.5 6.75V3.54.5稳定a1.O20.2C0.1比强度:N0.05H0.013 （杂质）强度/密度=比强度2.#345 钢：g=7.8g/cm3TC4 g=4.5g/cm直7.77.8耐蚀性:6=60ob=90904.520表面可生成致密坚固氧化膜。3.热强性:300400oC为铝合金的4倍,可用于高速飞机蒙皮。4.化学活性大:与空气中的氧和氮生成硬脆化合物、加剧刀具磨损。5.导热性差，弹性模量小。入为钢的1/6?=0.02cal/cm s oCE为钢的1/22E=11000kg/mm加工时切削温度高，变形大。后角选择要大a=15o立一2钛合金切削加工特点、变形系数小1. 硬度为HB300左右2. TC4 3=10%3. 800oC af 切屑增长（B体积大）4. 800oC塑性小，屑收缩也小5. 800oC吸收02、N，脆断TC6各种v
