1．高錳鋼有哪幾種苔巍？其性能如何？ 錳含量約為11%～18%的鋼稱高錳鋼。常用的鑄造高錳鋼ZMn13的化學(xué)成分為:Mn含量11%～14%,c含量1.0%～1.4%,Si含量0.3%～1.0%,P含量<0.03%,S含量<0.05%佩抹。

高錳鋼是一種耐磨鋼,經(jīng)過水韌處理的高錳鋼可以得到較高的塑性和沖擊韌性。所謂水韌處理,就是把鋼加熱到1000℃～1100℃,保溫一段時間,使鋼中的碳化物全部溶入奧氏體中,然后迅速冷卻,使碳化物來不及從奧氏體中析出,從而保持了單一的均勻的奧氏體組織虽柜。經(jīng)過水韌處理的高錳鋼稱為高錳奧氏體鋼飒晴。其力學(xué)性能為:σb=980 MPa,σs=392 MPa,HB210,δ=80%,αk=2.94 MJ／m2。

高錳鋼具有很高的耐磨性,雖然它的硬度只有HB210,但它的屈服點σs較低,只有σb的40%,因此具有較高的塑性和韌性财偶。高錳鋼在受到外來壓力和沖擊載荷時,會產(chǎn)生很大的塑性變形或嚴重的加工硬化現(xiàn)象,鋼被劇烈強化,硬度顯著提高,可達HB450～550,因此有了較高的耐磨性拙位。

高錳鋼可分為高碳高錳耐磨鋼、中碳高錳無磁鋼课枉、低碳高錳不銹鋼和高錳耐熱鋼属胖。幾種高錳鋼的牌號和性能見表5-1。

2．高錳鋼有哪些切削加工特點杆赃？

高錳鋼錳含量高達11%～18%,具有較高的塑性和韌性,在切削加工中有以下特點:

(1)加工硬化嚴重:高錳鋼在切削過程中,由于塑性變形大,奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榧毦Я５鸟R氏體組織,從而產(chǎn)生嚴重的硬化現(xiàn)象莲疤。加工前硬度一般為HB200～220,加工后表面硬度可達HB450～550,硬化層深度0.1～0.3 mm,其硬化程度和深度要比45號鋼高幾倍。嚴重的加工硬化使切削力增大,加劇了刀具磨損,也容易造成刀具崩刃而損壞宣忧。

(2)切削溫度高:由于切削功率大,產(chǎn)生的熱量多,而高錳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)比不銹鋼還低,只有中碳鋼的1/4,所以切削區(qū)溫度很高砍机。當切削速度Vc<50 m/min時,高錳鋼的切削溫度比45號鋼高200℃～250 ℃,因此,刀具磨損嚴重,耐用度降低。

(3)斷屑困難:高錳鋼的韌性是45號鋼的8倍,切削時切屑不易拳曲和折斷耽盛。

(4)尺寸精度不易控制:高錳鋼的線膨脹系數(shù)與黃銅差不多,在高的切削溫度下,局部產(chǎn)生熱變形,尺寸精度不易控制叉屠。切削高錳鋼時,應(yīng)先進行粗加工,工件冷卻后再進行精加工,以保證工件的尺寸精度。

3．怎樣通過熱處理改善高錳鋼的切削性能忿檩？

金屬材料的切削性能主要取決于材料的力學(xué)尉尾、物理性能,如:強度、硬度燥透、塑性沙咏、韌性、耐磨性及線膨脹系數(shù)等班套。通過熱處理可以改變金屬材料的力學(xué)肢藐、物理性能,從而改善其切削性能故河。改善高錳鋼的切削性能可以通過高溫回火來實現(xiàn)。將高錳鋼加熱至600℃～650℃,保溫兩小時后冷卻,使高錳鋼的奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w組織,其加工硬化程度顯著降低,加工性能明顯改善吆豹。加工完成的零件在使用前應(yīng)進行淬火處理,使其內(nèi)部組織重新轉(zhuǎn)變?yōu)閱我坏膴W氏體組織鱼的。

4．切削高錳鋼時怎樣選擇刀具材料？

高錳鋼屬難加工材料,對刀具材料要求較高痘煤。一般來說,要求刀具材料紅硬性高凑阶、耐磨性好,有較高的強度、韌性和導(dǎo)熱系數(shù)衷快。切削高錳鋼可選用硬質(zhì)合金宙橱、金屬陶瓷做刀具材科,也可以用CN25涂層刀片或CBN(立方氮化硼)刀具。目前應(yīng)用最普遍的還是硬質(zhì)合金,其中YG類硬質(zhì)合金具有較高的抗彎強度和沖擊韌性(與YT類硬質(zhì)合金比較),可減少切削時的崩刃贬市。同時,YG類硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱性較好,有利于切削熱從刀尖散走,降低刀尖溫度,避免刀尖過熱軟化版掘。YG類硬質(zhì)合金的磨加工性較好,可以磨出銳利的刃口。一般情況下,刀具的耐用度取決于刀具材料的紅硬性劈警、耐磨性和沖擊韌性昔疆。YG類硬質(zhì)合金中含鈷量較多時,抗彎強度和沖擊韌性好,特別是提高了疲勞強度,因此適于在受沖擊和震動的條件下作粗加工用；含鈷量較少時,其硬度椿啦、耐磨性和耐熱性較高,適合作連續(xù)切削的精加工墨仰。

YT類硬質(zhì)合金具有較高的硬度和較高的耐熱性,但與YG類硬質(zhì)合金相比,其強度低、脆性大,導(dǎo)熱性差估董。因此,切削高錳鋼時通常選用韌性好的YG類硬質(zhì)合金作刀具材料拯耿。應(yīng)當注意的是,YG類硬質(zhì)合金不適于高速切削,因為在高速切削鋼料時,切削時的高溫將使刀具前刀面上形成強烈的月牙洼磨損,并加速后刀面磨損,刀具耐用度降低。在切削速度較高且切削過程較平穩(wěn)的情況下可考慮選用YT類硬質(zhì)合金作刀具材料胃愉。

YG類硬質(zhì)合金中添加適量的(一般為0.5%～3%左右)TaC(碳化鉭)或NbC(碳化鈮),可提高其硬度和耐磨性而不降低其韌性射粹。隨著硬質(zhì)合金中含鈷量的增加,這些優(yōu)點更為顯著。因此,以Tac和NbC為添加劑的通用型硬質(zhì)合金也適于高錳鋼的切削加工现粗。

切削高錳鋼常用的硬質(zhì)合金牌號有:YG8雅镊、YG6A、YG6X刃滓、YG8N仁烹、YW1、YW2A咧虎、YW3卓缰、YC45、767砰诵、798征唬、813等。

采用金屬陶瓷刀片進行高錳鋼的精車、半精車,可選用較高的切削速度,加工表面質(zhì)量好,刀具耐用度高总寒。例如利用Al2O3基陶瓷刀具切削50Mn18Cr4高錳鋼比用硬質(zhì)合金刀具效率提高1～4倍扶歪。

切削加工高錳鋼還可選用CN25涂層刀片和CBN(立方氮化硼)刀具。在使用CBN刀具時應(yīng)注意被切削材料含錳量不能高于14%,否則,CBN可能與Mn元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使刀具磨損嚴重,切削性能下降摄闸。

5．切削加工高錳鋼時怎樣選擇刀具幾何參數(shù)？

高錳鋼具有較高的塑性和韌性,加工硬化嚴重,切削溫度高,斷屑困難,容易造成崩刃,因此合理選擇刀具的幾何參數(shù)尤為重要崭夺。

(1)前角與后角:切削高錳鋼時,為了減輕加工硬化,要求刀具保持鋒利。但一般不可以采用大前角,因為前角大不利于保證刃口強度和改善散熱條件感栋。常采用較小前角或負前角及較大后角,但后角太大也會削弱刃口強度引起崩刃姥仍。采用硬質(zhì)合金刀具時,γ0=-3°～3°,α0=8°～12°；采用陶瓷刀具時,γ0=-5°～-10°,α0=5°～10°比摆。粗車時取小值,精車時取大值傻牙。

(2)主偏角與副偏角:切削高錳鋼時,主偏角應(yīng)小些,這樣可以增加刀具散熱面積和刀尖強度,副偏角也不宜過大。選用硬質(zhì)合金刀具時,一般取κr=25°～45°,κ′r=10°～20°休台。工藝系統(tǒng)剛性好時取小值,反之可適當加大主偏角和副偏角阐泻。選用陶瓷刀具時,主偏角還可大些,一般取κr=45°～60°,精車時可取κr=60°～90°。

(3)刃傾角:為了保持刀尖部分的強度,切削高錳鋼時一般應(yīng)選擇負刃傾角征啦。選用硬質(zhì)合金刀具時,λs =-5°～0°担急；選用陶瓷刀具時,λs =-10°～-5°。

(4)刀尖圓弧半徑:切削高錳鋼時,不論采用何種刀具材料,刀尖部分都應(yīng)修磨出較大的圓弧半徑,以加強刀尖強度,提高刀具耐用度侠坎。一般粗車時rε=1～2 mm蚁趁；半精車時rε=0.5～1 mm；精車時rε=0.2～0.5mm实胸。工藝系統(tǒng)剛性好時取大值,反之取小值他嫡。

(5)刃口倒棱:為了保證刃口有足夠的強度,減少崩刃現(xiàn)象,一般應(yīng)將刃口修磨出負倒棱。硬質(zhì)合金刀具倒棱寬度bγ1=0.2～0.8 mm,倒棱前角γ01=-10°～-5°庐完；如采用陶瓷刀具,bγ1=0.2 mm,γ01=-20°。 6．切削高錳鋼時怎樣選擇切削用量淆党？

高錳鋼的切削加工性很差,為了維持一定的刀具耐用度,切削速度應(yīng)低些生音。采用硬合金刀具時, Vc=20～40 m/min,其中,較低的速度用于粗車,較高的速度用于半精車和精車。采用陶瓷刀具時,可以選用較高的切削速度,一般Vc=50～80 m/min(如用Si3N4陶瓷刀具,Vc≤60 m/min)缀遍。 高錳鋼在切削過程中,由于塑性變形和切削力的影響,切削層及表層下一定深度范圍內(nèi)會產(chǎn)生嚴重的硬化現(xiàn)象饱须。為了使刀尖避開毛坯表層和前一次走刀造成的硬化層,應(yīng)選擇較大的切削深度和進給量果孝。一般粗車時αp =3～6 mm,f=0.3～0.8 mm/r贵式；大件粗車時可取αp =6～10 mm；半精車時αp =1～3 mm衬榕；f=0.2～0.4 mm/r；精車時口杈夜〕⒄裕≤1 mm弓呵；f≤0.2mm/r。

7．鉆高錳鋼硬質(zhì)合金群鉆有哪些特點哄避？

在工程機械、礦山機械和越野車輛的制造中,常采用ZGMn13類高錳鋼碉就。ZGMn13高錳鋼錳含量達11%～14%,這類鋼經(jīng)過水韌處理后在受到劇烈沖擊壓力時,會產(chǎn)生很強的硬化現(xiàn)象,硬度可達HB450～550,硬化層深度達0.3 mm左右描融。高錳鋼在受到?jīng)_擊壓力發(fā)生變形的過程中,會消耗那些對鋼材表面繼續(xù)作用的沖擊力,阻止作用力傳到更深的內(nèi)層去。加之高錳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)很低,只有碳鋼的1/3～1/4,給切削帶來很大困難窿克。特別是鉆削時,刀具磨損嚴重,耐用度較低。因此,常采用硬質(zhì)合金群鉆進行高錳鋼的鉆削具被。

鉆高錳鋼硬質(zhì)合金群鉆的本體為40Cr制造,切削部分為YG8或YW硬質(zhì)合金只损。切削部分形狀與鑄鐵群鉆近似,只是將鉆尖高h加大到0.08 D,圓弧刃的圓弧半徑加大到0.4 D,以加大B點刃尖的刀尖角,提高刀尖強度,改善散熱條件,同時也起到分屑作用。同樣,在外緣處磨出雙重鋒角,并磨出負前角,把外緣處后角加大到20°,如圖1所示叮叹。鉆頭磨好后,要用油石仔細鐾研刃口,不得有鋸齒。

8．使用硬質(zhì)合金群鉆鉆削高錳鋼時應(yīng)注意什么遮店？

高錳鋼具有較高的塑性和韌性,切削溫度高,用硬質(zhì)合金群鉆鉆高錳鋼時,應(yīng)注意以下問題:

(1)合理選擇切削用量:切削速度太低或進給量太大,都會使切削力增加,容易造成切削刃崩碎吝殖。一般取Vc=30～40m/min,f=0.07～0.1 mm/r。

(2)要充分使用冷卻液:高錳鋼的線膨脹系數(shù)大,鉆孔時應(yīng)充分使用冷卻液,有條件的可將工件浸在冷卻液中鉆孔,以防止因孔的收縮將鉆頭咬死損壞伟杂。

(3)嚴格控制鉆頭磨鈍標準:鉆削過程中如聽到刺耳的尖叫聲或發(fā)現(xiàn)鉆頭外緣轉(zhuǎn)角處后角和棱邊磨損約1 mm時,應(yīng)及時將鉆頭進行重磨,否則繼續(xù)使用會加快鉆頭磨損以致?lián)p壞饮噪。

(4)嚴禁中途停車:用硬質(zhì)合金群鉆鉆削高錳鋼時,應(yīng)采用自動進給,盡量不用手動進給,否則會加重硬化現(xiàn)象,使鉆削更加困難。操作中要嚴禁中途停車,防止因切削力過大造成“悶車”,使鉆頭崩碎糜透。

除以上幾點外,在使用硬質(zhì)合金群鉆鉆削高錳鋼時,還要求機床剛性好、振動小臭杰。硬質(zhì)合金的硬度、耐熱性比高速鋼高,但韌性比高速鋼低很多,強烈的振動和切削時的高溫,會加快鉆頭磨損,造成崩刃或開焊,使鉆削無法進行谚中。

9．高錳鋼車削實例有哪些? 工件材料為40Mn18Cr3,刀具材料為YW2,刀具幾何參數(shù)見圖2。切削用量為Vc=45 m/min,αp=4 mm,f=0.2 mm/r宪塔。

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