超硬与难磨削材料的分类

　　一般将相对切削加工性等级在5级以上的材料称为难加工材料。难切削材料，科学地说，就是切削加工性差的材料，即硬度>250HB，强度σb>1000Mpa，伸长率>80%，冲击值αk>0.98MJ/m2，热导率k<41.8W/(m·K)的材料。但在日常生产中，切削加工所用的材料种类繁多，性能各异。对某一种材料性能的有关数据并非全面达到或超过以上指标，有一项以上者超过上述指标，也属于难切削材料。

　　难切削材料种类很多，从金属刀非金属材料的范围也很广，初步可分为以下八大类。

　　1.微观高硬度材料。如玻璃钢、岩石、可加工陶瓷、碳棒、碳纤维、各种塑料、胶木、树脂、合成材料、硅橡胶、铸铁等。这类材料的特点是含有硬质点相，其中有的研磨性很强。由于这些材料的耐磨性很好，切削时起磨料作用，故刀具主要承受磨料磨损，在高速切削时也同时伴随物理、化学磨损。

　　2.宏观高硬度材料。如淬火钢、硬质合金、陶瓷、冷硬铸铁、合金铸铁、喷涂材料(镍基、钴基)等。这类材料的主要特点是硬度高(55~66HRC)。切削这类材料时，由于切削力大，切削温度高，刀具主要是磨料磨损和崩刃。

　　3.加工时硬化倾向严重的材料，如不锈钢、高锰钢、耐热钢、高温合金等。这类材料的塑性高、韧性好、强度高、强化系数高(一般为100%以上)。切削加工时的切削表面和已加工表面硬化现象严重。由于这类材料的强度高，热导率低，切削温度高，切削力大，刀具主要承受磨料磨损、黏结磨损和热裂磨损。

　　4.切削温度高的材料。如合成树脂、硬质橡胶、石棉、酚醛塑料、高温合金、钛合金等。这类材料的热导率很低。切削这类材料时，刀具易产生磨料磨损、黏结磨损、扩散磨损和氧化磨损。

　　5.高塑性材料。如纯铁、纯镍、纯铜等。由于这类材料伸长率大于50%，塑性很高，切削时塑性变形很大，易产生积屑瘤和鳞刺，刀具主要是磨料磨损和黏结磨损。

　　6.高强度材料。是指强度σb>1000Mpa的材料，如奥氏体不锈钢、高锰钢、高温合金和部分合金钢。由于它们的强度高，切削时的切削力大，切削温度高，不仅刀具易磨损，而且切屑不易处理。

　　7.化学活性大的材料。如钛、镍，钴及其他的合金。这类材料化学活性大、亲和性强，切削加工时易黏结在刀具上，与刀具材料产生化学、物理反应，相互扩散。

　　8.稀有高熔点材料。是指熔点高于1700℃的难熔金属材料，如钨、钼、铌、钽、锆、铪、钒、铼的纯金属及其合金。由于这些材料本身的熔点高，在切削加工时切削力大，切屑变形也大，刀具主要是磨料磨损和黏结磨损。

　　超硬与难磨削材料的切削特点

　　1.切削力大。难切削材料大豆木有高的硬度和强度，云子密度和结合力大，抗断韧性和持久塑性高，在切削过程中切削力大。一般难切削材料的单位切削力是45钢的单位切削力的1.25~2.5倍。

　　2.切削温度高。多数的难切削材料，不仅具有较高的常温硬度和强度，而且具有高温硬度和高温强度。因此，在切削过程中，消耗的切削变形功率大，加之材料本身的热导率小，切削区集中了大量的切削热，形成很高的切削温度。例如，当切削速度为75m/min时，不同材料的切削温度比切削45钢的且须温度高的情况是，TC-4高435℃，GH2312高320℃，Gh2036高270℃，1Cr18Ni9Ti高195℃。

　　3.加工硬化倾向大。一部分难切削材料，由于塑性、韧性高，强化系数高，在切削过程中切削力和切削热的作用下，产生巨大的塑性变形，造成加工硬化。无论是冷硬的程度还是硬化层深度都比切削45钢高好几倍。加之在切削热的作用下，材料吸收周围介质中的氢、氧、氮等元素的原子，而形成硬脆的表层，给切削带来很大的困难。如高温合金切削后的表层硬化程度比基体大50%~100%，1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢高85%~95%，高锰钢(Mn13)高200%，其硬化层深度达0.1mm以上。

　　4.刀具磨损大。切削难切削材料的切削力大，切削温度高，刀具与切屑之间的摩擦加剧，刀具材料与工件材料产生亲和作用，材料硬质点的存在和严重的加工硬化现象的产生，使刀具在切削过程中产生黏结、扩散、磨料、边界和沟纹磨损，而使刀具丧失切削的能力。

　　5.切屑难处理。材料的强度高，塑性和韧性大，切削时的切屑呈带状的缠绕屑，既不安全，又影响切削过程中的顺利进行，而且也不便于处理。