苏州硬质合金刀具材料厂家报价 昂迈工具查看

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***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***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，***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***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***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***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℃。

刀具刃口钝化是一个不被普遍重视，而又十分重要的问题。它之所以重要就在于：经钝化后的刀具能有用进步刃口强度、进步刀具寿数和切削进程的稳定性。

大家知道刀具是机床的“牙齿”，影响刀具切削功能和刀具寿数的首要因素，除了刀具资料、刀具几许参数、刀具结构、切削用量优化等，通过很多的刀具刃口钝化试验显现：一个好的刃口型式和刃口钝化质量也是刀具能否多快好省进行切削加工的条件。

何谓刀具刃口钝化？

刀具钝化是指刀具或刀片在精磨之后，涂层之前的一道工序，通过对刀具进行去毛刺、平整、抛光的处理，从而进步刀具质量和延伸使用寿数。其名称现在国内外尚不一致，有称“刃口钝化”、“刃口强化”、“刃口珩磨”、“刃口准备”或“ER（Edge

Radiusing）处理”等。

为什么要进行刀具刃口钝化？

经一般砂轮或金刚石砂轮刃磨后的刀具刃口，存在程度不同的微观缺口(即细小崩刃与锯口)。前者可用肉眼和一般放大镜观察到，后者用100倍(带0.010mm刻线)显微镜能够观察到，其微观缺口一般在0.01-0.05mm，严重者高达0.1mm以上。在切削进程中刀具刃口微观缺口极易扩展，加快刀具磨损和损坏。

现代高速切削加工和自动化机床对刀具功能和稳定性提出了更高的要求，特别是涂层刀具在涂层前必须通过刀口的钝化处理，才干保证涂层的牢固性和使用寿数。

刀具钝化的意图

刃口钝化技术，其意图就是处理刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺点，使其锋值削减或消除，到达圆滑平整，既尖利坚固又经用的意图。

常见刃口方式

锐刃

【锐刃】刃磨前、后刀面相交而自然构成的税刃，其刃口尖利、强度差、易磨损。一般用于精加工刀具。

倒棱刃

【倒棱刃】在刃口邻近前刀面上，刃磨出很窄的负前角棱边，大大进步了刃口的强度。用于粗加工和半精加工等刀具。

消振棱刃

【消振棱刃】在刃口邻近的后刀面上磨出一条很窄的负后角棱边，切削时增大刀具与工件的触摸面积，消除切削进程振荡。用于工艺体系刚性不足时所用的单刃刀具。

百刃

【百刃】在刃口邻近的后刀面上磨有一条后角为0°的窄边或刃带，可起到支撑导向和挤压光整作用，用于铰刀、拉刀等多刃刀具。

倒圆刃

【倒圆刃】在对口上刃磨或钝化成必定参数的圆角，添加刃口强度，进步刀具寿数，用于各种粗加工和半精加工的可转位刀具。

刃口钝化形状

刃口钝化几许形状，对刀具寿数有很大影响：一种为圆弧刃，一种为瀑布型刃。

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圆弧形刃口

瀑布型刃口

【圆弧型刃口】在刃口转角处构成对称圆弧，占80%以上的刀具所采用，适用于粗精加工。

【瀑布型刃口】在刃口转角处的顶面与侧面比率一般为2:1，为不对称圆弧，适用于恶劣的冲击性加工。

刀具钝化的首要效果

刃口的圆化：去除刃口毛刺、到达准确一致的倒圆加工。

刃口毛刺导致刀具磨损，加工工件的表面也会变得粗糙，经钝化处理后，刃口变得很润滑，极大削减崩刃，工件表面光洁度也会进步。

对刀具凹槽均匀的抛光，进步表面质量和排削功能。

槽表面越平整润滑，排屑就越好，就可完成更高速度的切削。一起表面质量进步后,也减小了刀具与加工资料咬死的***性。并可削减40%的切削力，切削更流通。

钝化参数的选择

通过刀片刃口钝化机的研制和生产使用实践，开始掌握了一些规则。针对不同加工条件，选择刃口型式和钝化参数十分重要。由于刀片材质不同，加工条件不同，所选用的刃口型式和刃口钝化形状的参数也不同，否则达不到延伸刀具寿数的预期效果。见如下参数推荐表：

与国外刃口钝化参数相对照，占70%刀具钝化值是在0.0254-0.0762之间。蕞大值：0.127-0.2032mm。蕞小值： 0.0127mm。即使钝化那么小，也明显地强化了刀具刃口。

从很多的刃口钝化实践经验证实：

1）刃口不必定越尖利越好，也不必定是越钝越好。针对不同加工条件确定不同钝化值才是蕞好。

2）刃口钝化与刃口型式相结合，是普遍有用进步刃口强度和进步刀具寿数下降刀具费用的办法。

3）用微粉砂轮刃磨负倒棱，其微观缺口小(可达0.005-0.010mm)，加上小钝化参数(0.010-0.030mm),使刃口即尖利坚固又经用。

涂层的抛光

去除刀具涂层后发生的杰出小滴，进步表面光洁度、添加润滑油的吸附。

涂层后的刀具表面会发生一些细小的杰出小滴，进步了表面粗糙度，使得刀具在切削进程简单发生较大的摩擦热，下降切削速度。通过钝化抛光后，小滴被去除，一起留下了许多小孔，在加工时可以吸附更多的切削液，使得切削时发生的热量大大削减，可以极大得进步切削加工的速度。

降低本钱！数控刀具的重磨与再涂层技能

硬质合金和高速刚刀具的重磨和再涂层是现在常见的工艺。虽然刀具重磨或再涂层的价格仅为新刀具制作本钱的一小部分，但却能延伸刀具寿数。重磨工艺是特别刀具或价格昂贵刀具的典型处理办法。可进行重磨或再涂层的刀具包括钻头、铣刀、滚刀以及成形刀具等。

刀具的重磨

在钻头或铣刀的重磨过程中，需要磨削切削刃以除掉原涂层，因而所用砂轮有必要具有足够的 硬度。重磨对切削刃的预处理是十分要害的，不仅要保证刀具重磨后原始切削刃的几何形状 能被完全准确地保留，并且要求重磨对PVD涂层刀具有必要是“安全”的。因而，有必要防止不合理的磨削工艺（例如：高温导致刀具表层受损的粗磨或干磨）。

涂层之前，可用化学办法去除原有的悉数涂层。化学去除法常用于复杂刀具（如滚刀、拉刀），或屡次复涂的刀具以及因涂层厚度而发生问题的刀具。化学去除涂层的办法通常仅限于高速刚刀具，由于该办法会危害硬质合金基体：选用化学去除涂层法将从硬质合金 基体上滤除钴，导致基体外表疏松、发生气孔以至难以进行再涂层。

“化学去除法手选用于高速钢硬涂层的腐蚀去除”巴尔查斯涂层公司的技能主管Dennis Quinto先生指出。“由于硬质合金基体中含有与涂层中类似的化学成分，因而化学去除溶剂更简单危害硬质合金基体而不是高速钢基体”。

“刀具在涂层去除溶液中逗留的时间是至关重要的”金星涂层公司的副总裁Bill

Langendor fer先生指出。“把刀具留在溶液中的时间越长，对刀具的腐蚀就越严重。虽然对高速钢而言，腐蚀率要低得多，但当刀具上的原涂层被去除后仍应立即将刀具取出并进行清洗”。

此外，还有一些适用于去除PVD涂层的具有专利的化学办法。在这些化学办法中涂层去除溶液与硬质合金基体仅有微小的化学反应，但现在这些办法没有广泛运用。别的，还有其它清洗涂

层的办法，如激光加工、研磨喷砂等。化学去除法是常用的办法，由于它能够提供良好的 外表涂层去除一致性。

现在典型的再涂层工艺是通过重磨工艺去除刀具原有涂层。

再涂层的经济性

常见的刀具涂层有TiN、TiC和TiAlN。其它超硬氮/碳化物的涂层也有运用，但不太遍及。PVD金刚石涂层刀具也能够进行重磨和再涂层。在再涂层过程中，刀具应被“维护”以防止临界外表的损伤。

常常有这种状况：用户购买了未涂层的刀具后，在刀具需要重磨时再进行涂层，或在新刀具或重磨后的刀具上进行不同的涂层。

Bill Langendorfer先生说：“在许多状况下，我们去除刀具上的TiN涂层，从头涂上TiAlN 涂层。由于用户期望进步刀具的生产功率，而TiAlN涂层东西比TiN涂层东西切削速度更高、也更耐高温。用户常常期望能够从刀具制作商那里取得功能更好的新的涂层刀具，因而‘刀具制作商可能不得不从头开发一种带有TiAlN涂层的新刀具’。但与从头开发这种新刀具相比，从旧刀具上去除TiN涂层并涂上TiAlN涂层所花的时间要短得多。”

再涂层的约束像一把刀具能够屡次重磨一样，刀具的切削刃也能够进行屡次涂层。而“在已经重磨过的刀具外表取得粘着功能良好的涂层是进步刀具功能的要害。”IonBond LLC公司国内出售总监Rob Bokram先生指出。

除切削刃以外，在刀具每次修磨时，刀具外表的其余部分或许并不需要去除涂层或再涂层，这取决于刀具的类型以及加工中所运用的切削参数。滚刀和拉刀是进行再涂层时需去除一切原涂层的刀具，否则刀具功能将会降低。在应力导致的粘附问题变得杰出之前，刀具可进行少数几次再涂层而不需除掉旧涂层 。虽然PVD涂层具有有利于金属切削的剩余压应力，但这种压力会随涂层厚度的增加而增大，并且在超越某个固定的限值后涂层将开端出现分层现象。在未去除旧涂层而进行再涂层时，刀具的外径上就增加了一个厚度。关于钻头而言，就意味着所钻的孔径在变大。因而有必要考虑涂层附加的厚度对刀具外径的影响，同时还要考虑这二者对被加工孔径尺度公役的影响。

一个钻头可在不去除旧涂层的状况下再涂层5～10次 ，但在此之后将面对严重的差错问题。Spec东西公司副总裁Dennis Klein则认为：在±1μm 的差错范围内，涂层厚度不会成为问题；但当差错在0.5～0.1μm范围内时，有必要考虑涂层厚度带来的影响。只需涂层厚度不成为问题，那么再涂层、重磨的刀具完全可能比原来的功能更好。