改善高錳鋼切削的有效途徑

趙玉霞

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽滁州239000）

改善高錳鋼切削的有效途徑

趙玉霞

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽滁州239000）

高錳鋼加工硬化嚴(yán)重，切削力大，切削溫度高，斷屑困難，加工精度不易保證，難以切削加工。在具體切削加工中采取適當(dāng)熱處理，選擇合適刀具材料，選擇合理刀具幾何參數(shù)，合理切削用量及采取加熱切削等有效途徑改善切削加工困難。

高錳鋼；切削加工；有效途徑

在機(jī)械制造中，受強(qiáng)烈沖擊載荷和嚴(yán)重磨損條件下工作的機(jī)械零件，如挖掘機(jī)的鏟斗，鐵道上的道岔，拖拉機(jī)和坦克的履帶板，以及主動輪和履帶支撐滾輪等需用高錳鋼來制造。但是，高錳鋼具有加工硬化嚴(yán)重，切削力大，切削溫度高，斷屑困難，加工精度不易保證等特點(diǎn)，因而難以切削加工成形，以達(dá)到圖紙的要求。因此在切削加工中，必須采取一定的工藝方法，才可以加工。

一：高錳鋼的種類與性能，

錳的含量在10%～18%的鋼，稱為高錳鋼。高錳鋼無論是鑄造狀態(tài)，還是鍛造狀態(tài)或熱軋狀態(tài)，其組織中或多或少都有碳化物，自奧氏體中析出。為了使高錳鋼獲得全部奧氏體組織，應(yīng)進(jìn)行“水韌處理”。即把鋼加熱到1000～1100℃，保溫一段時(shí)間，使鋼中碳化物全部溶于奧氏體中去，然后迅速把鋼浸入水中冷卻，碳化物來不及從奧氏體中析出。使高錳鋼保持均勻的奧氏體狀態(tài)。這時(shí)得到單一奧氏體組織的鋼稱為高錳奧氏體。其力學(xué)性能σb=980MPa，σb=392MPa，δ=80%，a≥2.94MJ/m2，210HBS。從力學(xué)性能看，當(dāng)外力和沖擊載荷作用下產(chǎn)生很大的塑性變形或嚴(yán)重的加工硬化現(xiàn)象高錳鋼有非常高的塑性和韌性，，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，硬度顯著提高，可達(dá)450~550H BW，因而有了高耐磨性，所以又稱高錳耐磨鋼。

二：高錳鋼的切削加工特點(diǎn)，

1：加工硬化嚴(yán)重：在切削過程中，由于塑性變形大，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的硬化現(xiàn)象。這不僅使切削力增加，也加劇了刀具磨損，給后續(xù)工序的切削加工也帶來了很大困難。

2：切削力大：切削ZG M n13時(shí)的切削力約比45鋼增大60%左右。

3：切前溫度高：切削高錳鋼時(shí)，由于切削力和切削功率大，生成熱量多，而它的導(dǎo)熱系數(shù)又小，僅為45鋼的1/4，故切削區(qū)切削溫度高。

4：斷屑困難：因高錳鋼的韌性約是45鋼的8倍，伸長率很大，不僅變形系數(shù)大，切削力大，而且切削不易折斷，給切削處理帶來了很大困難。

5：加工精度不易保證：高錳鋼的線膨脹系數(shù)較大，在切削熱作用下工件局部會產(chǎn)生熱變形，因而影響加工精度。精加工時(shí)必須待工件冷至室溫后再進(jìn)行。

三：改善高錳鋼切削加工的有效途徑

1：進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?/h3>

對高錳鋼進(jìn)行高溫回火，即將鋼加熱至600～650℃，保溫2小時(shí)后冷卻，使鋼的奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w組織，然后進(jìn)行切削加工。此時(shí)，高錳鋼的加工硬化大大減弱，改善了加工性。

2：選擇合適的刀具材料

切削高錳鋼時(shí)應(yīng)選用紅硬性高，耐磨性好，并有較高強(qiáng)度，韌性和導(dǎo)熱系數(shù)的刀具材料。大都采用通用類Y W硬質(zhì)合金，這樣選擇刀具材料，切削效果良好，但切削速度不宜過高，一般20～40m/m i n為佳。在精加工時(shí)用熱壓陶瓷刀片，選用較高切削速度，刀具耐用度較高，表面質(zhì)量也好。此外還有，涂層刀片CN 25，CBN超硬刀具等刀具，均可取得較好的切削效果。

3：選擇合理的刀具幾何參數(shù)

切削高錳鋼，為減少加工硬化，切削刃應(yīng)鋒利，前角似應(yīng)選較大值，但為增強(qiáng)刃口并改善散熱條件，前角又不宜過大。硬度合金：

用鉆頭鉆削高錳鋼時(shí)，可用修磨橫刃和前面等改善鉆頭的切削性能。

4：合理選擇切削用量：

切削高錳鋼時(shí)，切削速度不宜高，用硬質(zhì)合金刀具時(shí)vc=20～40m/min。進(jìn)給量和切削深度均不宜過小。f=0.2～0.8mm/r，粗車時(shí)ap=3～6mm，半精車時(shí)ap=1～3mm，用陶瓷刀具時(shí)，可用較高的切削速度，vc=72m/min，f=0.2mm/r，ap=0.3mm。

5：采用加熱切削：

近些年來，把加熱切削應(yīng)用于高錳鋼的切削加工中，可以取得較滿意的效果。

在切削加工高錳鋼時(shí)，通過以上五個有效途徑可以克服高錳鋼切削中的加工硬化，切削力大，切削溫度高，斷屑困難，加工精度不易保證等困難，從而有效的使切削加工取得良好的工藝效果。

[1]吳岳昆主編.金屬切削原理與刀具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1978.

[2]莫開旺主編.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，1984.

[3]許德珠主編.機(jī)械工程材料[M].北京：高等教育出版社，2000.

TG506

A

1671-5993（2010）04-0067-01

2010-09-13

趙玉霞（1965-），女，安徽淮北人，滁州技師學(xué)院副教授。