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ISO P 钢

定义


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  • 钢是金属切削领域最大的工件材料组。

  • 钢可以是非淬硬钢或调质钢,硬度通常在HB 400以内。硬度大于HRC48高至HRC62-65的钢属于ISO H。

  • 钢是以铁为主要元素 (Fe基) 的合金。

  • 非合金钢的碳含量低于0.8%,而且只有铁(Fe)一种金属元素,没有其它合金元素。

  • 合金钢的碳含量低于1.7 %,材料中的合金元素有Ni、Cr、Mo、V和W等。

  • 低合金钢的合金元素含量低于5%。

  • 高合金钢的合金元素含量在5%以上。

 

切削加工性概述


  • 钢的切削加工性依其合金元素、热处理和制造工艺 (锻造、轧制、铸造等) 不同而不同。

  • 一般而言,切屑控制较容易和平顺。

  • 低碳钢粘性较大,易产生较长的切屑,需要锋利的切削刃。

  • 特定切削力kc1: 1400-3100 N/mm²。

  • 切削力以及切削所需的功率保持在限定范围内。

 

合金元素
C影响硬度 (较高的含量会增加磨料磨损)。碳含量低于0.2%,则会增加粘结磨损,从而导致积屑瘤和不良断屑。
Cr、Mo、W、V、Ti、Nb(硬质点形成元素) – 增加磨料磨损。
O对切削加工性有较大影响:它形成非金属、氧化和磨料夹杂物。
Al、Ti、V、Nb作为钢材的晶粒细化元素,使钢材韧性更强、更难于加工。
P、C、N这些元素在铁素体中,降低了材料的延展性,增加了粘结磨损。

积极作用
在易切削钢 (具有较低的熔点) 中,Pb元素可以减少切屑和刀片之间的摩擦,并降低磨损和改善断屑。
Ca、Mn (+S)形成有润滑作用的硫化物。高S含量提高切削加工性和改善断屑。
硫 (S)是有利于切削加工性的元素。即使很小的硫含量差异,如在0.01%和0.03%之间,也会对切削加工性产生重要影响。这一效应被用于易切削钢。典型的硫含量约为0.25%。硫形成软硫化锰 (MnS) 内含物,并在切屑和切削刃之间形成润滑层。MnS也能改善断屑。铅 (Pb) 有类似的作用,经常与S一起用于易切削钢中,含量约为0.25%。

既有正面作用也有负面作用
Si、Al、Ca 形成氧化物,增大磨损。钢中的氧化物对切削加工性有重要影响,尽管它们在总组成
中占的比例很小。这种影响有负面的,也有正面的。例如,铝 (Al) 用于还原铁水。然而,铝形成硬的有研磨性的氧化铝 (Al2O3),对切削加工性有不良影响 (与刀片上的氧化铝涂层比较)。然而,可以通过加入钙 (Ca) 在磨料粒子周围形成软壳来消除这一负面影响。

  • 铸钢表面上会有砂和炉渣,结构粗糙,对切削刃韧性要求很高。

  • 轧制钢表面结构因粒度十分大而不均匀,进而导致切削力变化较大。

  • 锻钢粒度较小,结构上较均匀,切削时产生的问题较少。

钢材MC代码

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从切削加工性来看,钢材分为非合金钢、低合金钢、高合金钢和烧结钢。

 


非合金钢 – P 1.1-1.5


定义

在非合金钢中,通常碳含量少于0.8%;而合金钢有附加合金元素。硬度从HB 90至350变化。较高的碳含量 (>0.2%),使材料可以进行硬化处理。

 

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常见零件

主要应用包括:建筑用钢、结构钢、深拉和冲压产品、压力容器钢和多种铸钢。常规应用包括:轮轴、轴类、管件、锻件和焊接结构件 (C<0.25%)。

 

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切削加工性

对于低碳钢 (< 0.25%),要特别注意断屑困难和粘结趋势 (积屑瘤)。使用高切削速度和锋利的切削刃和/或槽形,以及正前角刀片和薄涂层牌号,可降低粘结趋势。在车削时,建议切削深度接近或大于刀尖半径,以改善断屑。一般而言,淬硬钢的切削加工性很好,但是切削刃容易产生较大的后刀面磨损。

 


L低合金钢 – P 2.1-2.6


定义

低合金钢是当前在金属切削中应用最普遍的材料。此类材料既包括软材料又包括硬材料 (硬度可达HRc 50)。

 

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常见零件

Mo和Cr合金压力容器钢用于较高的温度。常规应用包括:轮轴、轴类、结构钢、管件和锻件。在汽车行业的典型部件有:连杆、凸轮轴、球笼式等速万向节、轮毂、转向部件等。

 

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切削加工性

低合金钢的切削加工性取决于合金含量和热处理 (硬度)。对于该组的所有材料,最普遍的磨损类型为月牙洼磨损和后刀面磨损。
 
硬材料在切削区域产生较高的热量,会引起切削刃塑性变形。
 

 


高合金钢 – P 3.0-3.2


定义

高合金钢包括总合金含量超过5%的碳钢。此类材料既包括软材料又包括硬材料 (硬度可达HRc 50)。

 

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常见零件

这些钢的典型应用包括:机床零件、冲模、液压零件、汽缸和切削刀具 (高速钢)。

 

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切削加工性

通常,具有较高合金含量和硬度的材料,切削加工性降低。例如,在合金含量为12-15%和硬度高达HB 450时,要求切削刃具有良好的耐热性,以抵抗塑性变形。


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