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TC4鈦合金與1Cr18Ni9Ti奧氏體鉻鎳不銹鋼的切削加工性分析比較
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2014-06-25
由于鈦合金TC4與不銹鋼1Cr18Ni9Ti加工難度大、切削加工效率低、刀具磨損快、使兩種材料成為典型難加工材料。
鈦合金TC4是一種中等強(qiáng)度的α-β型兩相鈦合金，含有6%α穩(wěn)定元素Al和4%β穩(wěn)定元素V。TC4具有優(yōu)異的耐腐蝕、耐高溫和高比強(qiáng)度，在航空航天中獲得最廣泛的應(yīng)用。TC4的比重較小、強(qiáng)度高、高溫強(qiáng)度突出。
1Cr18Ni9Ti是奧氏體鉻鎳不銹鋼，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、良好的耐蝕能力、較突出的冷變形能力、無(wú)磁性等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、機(jī)械制造及人們?nèi)粘Ｉ钪械玫搅藦V泛應(yīng)用。
由于鈦合金TC4與不銹鋼1Cr18Ni9Ti加工難度大、切削加工效率低、刀具磨損快、使兩種材料成為典型難加工材料。這兩種材料在物理、化學(xué)和機(jī)械性能上差異較大，對(duì)它們的加工性能進(jìn)行研究，選擇合適的加工刀具材料，優(yōu)化加工幾何參數(shù)，提高加工效率是迫切需要解決的問(wèn)題。鈦合金TC4與不銹鋼1Cr18Ni9Ti切削加工性分析比較見(jiàn)表1。
表1?鈦合金TC4與不銹鋼1Cr18Ni9Ti切削加工性分析比較
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材料
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強(qiáng)度和硬度
不同
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塑性變形
不同
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導(dǎo)熱系數(shù)
不同
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彈性模量
不同
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活性
不同
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TC4
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硬度和強(qiáng)度較高，硬度359HV，常溫下抗拉強(qiáng)度≥895MPa
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延伸率小
（為10%）
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導(dǎo)熱系數(shù)很小
（為7.955W/m·K）
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彈性模量為110GPa
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化學(xué)活性大
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1Cr18Ni9Ti
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硬度為187HV，
抗拉強(qiáng)度為520MPa
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延伸率大
（為45%）
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導(dǎo)熱系數(shù)大
（為16.2W/m·K）
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彈性模量為206GPa
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加工硬化性大，親和性大
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根據(jù)以上對(duì)兩種材料切削加工性的比較分析，不難發(fā)現(xiàn)TC4主要為材料硬度高、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量大、化學(xué)活性大，特別是高溫強(qiáng)度高，導(dǎo)致切削力大；材料導(dǎo)熱性能差、摩擦現(xiàn)象嚴(yán)重，易造成刀尖和切削刃上切削熱非常集中，致使切削溫度很高；高溫下刀具材料和TC4材料雙方化學(xué)元素的相互擴(kuò)散造成擴(kuò)散磨損，高溫還使刀具材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成化學(xué)磨損。而1Cr18Ni9Ti主要為材料延伸率大、加工硬化性大、親和性大，故在切削過(guò)程中的塑性變形較大、使車削力增加；工件材料塑性變形大，與刀具之間的摩擦也大，切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱多，致使切削溫度較高；不銹鋼親和性大，粘附性強(qiáng)，因而刀具在切削過(guò)程中易形成積屑瘤，使表面的粗糙度降低；不銹鋼中由碳化物形成的硬質(zhì)點(diǎn)使刀具磨損加劇。
因此，合理選擇刀具材料成為解決這兩種材料加工效率低的關(guān)鍵。刀具材料的選擇應(yīng)首先以降低切削溫度、減小刀具磨損為首要考慮的因素。要求刀具材料有高的硬度和強(qiáng)度，良好的耐磨性以及韌性，較高的耐熱性等。除此之外，選擇刀具材料時(shí)還應(yīng)特別注意避免因刀具材料和工件材料之間某些元素的親和作用致使刀具磨損加劇。
????TC4和1Cr18Ni9Ti都不能使用YT類硬質(zhì)合金加工，要選用與Ti元素親和作用小、導(dǎo)熱性能好、強(qiáng)度高的細(xì)晶粒YG類硬質(zhì)合金如YG6、YG8、YG6X、YG6A等刀具材料。按照國(guó)際上對(duì)加工材料的分類選擇刀具材料，TC4一般選擇S類刀具材料；1Cr18Ni9Ti一般選擇M類刀具材料。
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