碳鋼是金屬加工行業(yè)的“主力”材料铆农，也是迄今為止切削加工最多的鋼種丢习。美國生產(chǎn)的鋼約有87％都是碳鋼。   

　　使用碳鋼的可行性取決于其機械特性（如抗拉強度锁施、屈服強度陪踩、疲勞強度、抗沖擊性以及所需要的熱處理）是否適合制造某種零件悉抵。如果碳鋼的特性可以滿足零件的要求肩狂，大多數(shù)用戶都會選用碳鋼，因為其價格比其它鋼材更便宜姥饰。   

　　本文旨在幫助加工碳鋼零件的用戶了解各種碳鋼牌號的成分傻谁，以提高車削加工效率；同時還給出了與切深列粪、進給率有關(guān)的切削速度參數(shù)和刀具材料與碳鋼的硬度审磁。   

　　早在66年前，金屬切削領(lǐng)域的先驅(qū)M. Eugene Merchant和Hans Ernst博士就已經(jīng)闡述了切屑的形成岂座、切屑與刀具間的摩擦态蒂、表面質(zhì)量和金屬去除效率。在研究中厘乱，Merchant博士采用了多種金屬材料雅跺，其中就包括1020低碳鋼和1112易切鋼√杜基于大量的試驗枕篡，Merchant博士建立了一個金屬切削過程的數(shù)學模型并沿用至今，該模型可用于設計刀具的斷屑器捍秃。   

　　將AISI 1212易切削碳鋼的平均可加工性設定為100％生香，就可以用百分數(shù)來表示鐵和非鐵合金材料的可加工性等級。以AISI 1045中碳鋼作為標準工件材料印洒，在規(guī)定切削條件下進行車削試驗藐病，即可確定各種牌號可轉(zhuǎn)位刀片的使用壽命。   

　　碳鋼分為6大類：低碳鋼瞒谱、中碳鋼赏庙、高碳鋼栋昙、再硫化易切鋼、再硫化及再回磷易切鋼和無硫化高錳鋼（含錳量超過1％）鸯乃。   

　【ㄗ琛（1）低碳鋼   

　　低碳鋼（AISI 1005～1026）的含碳量為0.06％～0.28％，含錳量為0.25％～1％缨睡，含磷量不超過0.04％鸟悴，含硫量不超過0.05％。目前低碳鋼共有16個標準牌號奖年。   

　　車削低碳鋼時细诸，如果刀具斷屑器不能形成足夠大的剪切角使切屑卷曲而脫離刀片前刀面，就會產(chǎn)生長切屑陋守，并在可轉(zhuǎn)位刀片表面生成積屑瘤震贵。低速切削則是產(chǎn)生積屑瘤的另一個原因。積屑瘤會起到刀具延伸的作用嗅义，從而改變零件加工尺寸屏歹，并會使被加工表面光潔度惡化。在這種情況下之碗，需將切削速度提高15％～20％或更高蝙眶，直至加工表面質(zhì)量獲得改善。   

　　合適的切削速度取決于切深褪那、進給率牵深、刀具材料和工件的硬度。選擇切削速度是一項具有挑戰(zhàn)性的工作喷围。通常粉越，可根據(jù)加工精度要求（粗加工、半精加工或精加工）比較保守地預選切深和進給率參數(shù)码杆。加工低碳鋼采用的切削速度略有不同薄罕，據(jù)此可分為兩組。典型的低碳鋼粗加工磁应、半精加工和精加工切削妆崇。   

　　如果切深、進給率之一（或二者）與表中數(shù)據(jù)不同部糠，就需要調(diào)整切削速度猜休，以使按表中切削參數(shù)計算出的金屬切除率（mrr）保持不變。

　√嵘酢（2）中碳鋼   

　　中碳鋼（AISI 1029～1053）的含碳量為0.25％～0.55％飞灰，含錳量為0.30％～1.00％，含磷量不超過0.04％褪储，含硫量不超過0.05％卵渴。中碳鋼有16個標準牌號慧域。   

　　車削中碳鋼時會產(chǎn)生不連續(xù)的切屑，被加工表面質(zhì)量優(yōu)于低碳鋼奖恰，但切削力和刀具磨損會隨著含碳量和硬度的增加而加大吊趾。因此宛裕，當工件硬度增大時瑟啃，應減小切削速度。   

　】（3）高碳鋼   

　　高碳鋼（AISI 1055～1095）的含碳量為0.60％～1.03％蛹屿，含錳量為0.30％～0.90％，含磷量不超過0.04％岩榆，含硫量不超過0.05％错负。高碳鋼有14個標準牌號。   

　　車削高碳鋼時勇边，因含碳量較高犹撒，切削力和刀具磨損比車削中碳鋼時要大。因此應采用較低的切削速度以減小刀具磨損畴垃。與加工低栈站、中碳鋼時類似，對不同硬度的工件應采用相應的切削速度鲫畸。   

　⌒獭（4）易切鋼   

　　易切鋼分為再硫化易切鋼（11XX系列）和再硫化、再回磷易切鋼（12XX系列）霜宙。   

　　再硫化易切鋼（AISI 1108～1151）包括14個標準牌號章慌。含硫量達到0.33％時可改善材料的可加工性（AISI 1119和AISI 1144）。大部分11XX系列牌號都將含錳量由1.30％提高到1.65％堕武，以便有足夠的錳與硫反應生成MnS顆粒恳繁。由于MnS顆粒在切屑成形過程中會形成一些微孔和微裂紋，而這些微觀缺陷擴散到工件的切除層中夫泛，加大了切屑的剪切角擎骄，加速了切屑斷裂過程，從而可獲得良好的加工表面什箭。   

　　再硫化棋捷、再回磷易切鋼包括4種無鉛標準牌號（AISI 1211、1212最仑、1213和1215）和3種含鉛標準牌號（AISI 12L13藐俺、12L14和12L15），含鉛量為0.15％～0.35％泥彤。12XX系列牌號增加了含硫量（0.10％～0.35％）和含磷量（0.04％～0.12％）欲芹。增加含硫量的效果與AISI 11XX牌號的情況類似卿啡。   

　　增加磷含量后，磷溶解于鐵可促進斷屑菱父，有利于避免形成長的卷須狀切屑颈娜，可獲得較好的加工表面光潔度。   

　　在車削加工中浙宜，鉛在12XX系列牌號中的作用類似于一種內(nèi)潤滑劑官辽，可以降低刀具與工件間的摩擦，減少發(fā)熱粟瞬。含鉛牌號主要用于大批量加工同仆。使用含鉛牌號可提高切削速度，獲得良好的加工表面裙品，加工效率可提高25％以上俗批。   

　　再硫化、再回磷易切鋼廣泛用于加工螺紋制品斩憾。由于經(jīng)濟性的原因式亥，限制了含鉛易切鋼在螺紋高速加工中的應用，但其出色的加工特性在螺紋高速加工中可以得到充分的體現(xiàn)淳习。   

　　在所有易切鋼中纸藕，12LXX牌號最適于高速車削。車削易切鋼時產(chǎn)生不連續(xù)切屑馆梦，因此不存在切屑控制問題蕾胶。   

　　（5）高錳鋼   

　　高錳鋼的含錳量為0.75％～1.65％桐继，含碳量為0.10％～0.71％刘耀，磷和硫的含量與低、中蚤弃、高碳鋼相同召藻，共有12個標準牌號。大部分牌號含有0.0005％～0.30％的硼偿尘，加入硼可提高淬硬層的厚度忆某。   

　　15XX系列低碳高錳鋼（AISI 1513～1527）主要用于加工對表面淬硬性要求高于普通碳鋼的滲碳零件。   

　　中碳高錳鋼（含碳量0.30％～0.35％）一般用于棒料加工的零件阔蛉，是否需要熱處理取決于應用場合和所需要的強度弃舒。   

　　高碳高錳鋼（AISI 1547～1566）比普通碳鋼牌號有更高的強度和耐磨性。   

　　含硼高錳鋼（如AISI 15B48H）一般用于軸類制品状原。這種鋼可替代合金鋼和高碳鋼制造需要熱處理的螺釘聋呢。   

　　車削高錳鋼類似于車削10XX系列中碳鋼。   

　　刀具材料牌號說明   

　　刀具材料的技術(shù)規(guī)范來源于ANSI（美國國家標準學會）和ISO（國際標準化組織）颠区。ANSI采用的是行業(yè)代碼削锰，可以標示出未涂層硬質(zhì)合金牌號（C-1通铲、C-2等）和涂層硬質(zhì)合金牌號（CC-5、CC-6等）器贩。代碼的數(shù)字部分僅僅給出了硬質(zhì)合金的基本特性颅夺，如韌性和硬度。C-1～C-4牌號都是采用鈷結(jié)合劑的純碳化鎢蛹稍，但鈷含量和碳化鎢粒度有所不同吧黄。   

　　CC-5～CC-8牌號包括了采用鈷結(jié)合劑的復合碳化鎢、碳化鉭队乔、碳化鈦和碳化鈮隅贫。這些牌號與C-1～C-4相比具有更好的抗月牙洼磨損性能，因此推薦用于加工鋼件拾肚。從CC-5到CC-8牌號，材料的硬度依次增大所惶，而韌性依次減小奶匆。   

　　CC-6牌號是通用硬質(zhì)合金材料，具有中～高水平的抗沖擊性和中等水平的抗磨損性桦溃，推薦用于粗加工和半精加工晕围。CC-7牌號具有中等水平的抗沖擊性和抗磨損性，適用于精加工呐相。牌號數(shù)字較大的硬質(zhì)合金的抗磨損性較好黑寻，可采用較高切削速度。牌號數(shù)字較小的硬質(zhì)合金的韌性較好汞小，可采用較大進給量晶恨。   

　　ISO標準代碼由字母和兩位數(shù)字組成。字母C表示涂層硬質(zhì)合金蛛挚，后面的字母P表示該牌號適合加工碳鋼抗斤。CP-10牌號表示適用于高速切削，切屑橫截面小～中丈咐；CP-20表示適用于中速切削瑞眼，切屑橫截面中等；CP-30表示適用于中～低速切削棵逊，切屑橫截面中～大伤疙。牌號的數(shù)字越大，表示該硬質(zhì)合金韌性越大辆影、硬度越小徒像。牌號數(shù)字較小的硬質(zhì)合金具有較好的抗磨損性，可提高切削速度秸歧；牌號數(shù)字較大的硬質(zhì)合金韌性好厨姚，可增大進給量衅澈。   

　　需要說明的是，不同生產(chǎn)廠商專門命名的硬質(zhì)合金牌號與ANSI和ISO代碼不一定相同谬墙。   

　　前面表中給出的切削速度只是起始推薦值今布，因為隨著新的機床和涂層硬質(zhì)合金刀具的采用，切削速度可以提高15％～30％育另，但這樣做必須考慮機床功率掩半。   

　　涂層硬質(zhì)合金刀具不僅使用壽命長，而且還可進行高速切削以提高加工效率衷谋。切削速度提高30％溉谣，加工成本可降低15％。   

　　在各種涂層材料中榜寸，采用PVD工藝的TiAlN涂層最為常用胧含，一般用于干式高速精加工和普通加工中。采用CVD工藝的3層涂層（外層為TiN怠竞，中間層為Al2O3费控，內(nèi)層為TiCN）一般用于粗加工和半精加工。   

　　雖然碳鋼的車削加工并不復雜哨遭，但零件制造商需要了解碳鋼的牌號和材料特性咸培，通過合理選擇刀具、車床（或車削中心）和工件夾緊裝置骑跳，就能大大提高加工效率疑跑。

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