022Cr22Ni5Mo3N材料属于奥氏体 铁素体共存的双相不锈钢,其硬度大、强度高、延伸率大、冲击值大以及导热系数小的特性,因多种性能组合,决定了该材料机加工性能较差的特性。要提高零件的加工效率,首先需研究影响材料加工性能的因素,上海隆继金属了解各种因素对加工性能的影响机理,再详细分析022Cr22Ni5Mo3N材料的加工特性,逐一找出最适合的刀具材料、刀具角度组合、切削三要素等,以达到提高该材料加工效率目的。

20crnimo材料特性表(影响022Cr22Ni5Mo3N材料加工性能的因素有哪些)(1)

影响材料加工性能的因素主要有化学成分、力学性能、导热系数、线膨胀系数等,通过对各个因素的详细分析,找出影响022Cr22Ni 5Mo3N材料切削加工困难的原因。

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从表1中可看出,该材料的碳元素含量为0.03%,质量份数极小,Cr、Ni、Mo等元素质量分数较高,从而材料的强度高、塑性和韧性都较好,因此加工过程中不宜断屑,容易形成硬质点和产生加工硬化,导致该材料的切削变形系数大、切削力大、切削温度高。由于切削热的作用,切削表面和已加工表面吸收周围介质中的H、0、N等原子,形成硬脆层,加工表面硬度是基体硬度的1.1~2.2倍,深度可接近1mm,引起刀具磨损严重,加工效率低下。

力学性能

材料的力学性能主要包括强度、塑性、韧性和硬度等,是影响其加工性的主要因素。

1强度

强度分为抗拉强度和屈服强度,包括常温强度和高温强度。常温强度高,切削力则大,切削温度风高:其法升高,高温强度高,则切削力一直保持较大,切削温度持续开向,刀具磨损会更严重。

2塑性与韧性

塑性以伸长率来表示,伸长率值越大,塑性越好,切削时变形就越大,消耗的变形功越多,切削力越大,切削温度越高,基体与刀具发生粘接的可能性越大,加工表面粗糙就难以保证。韧性以ak 值表示, ak值越大,表示材料在破断之前吸收的能量越多,消耗切削功越多,切削力大,且韧性对断屑的影响较大,韧性越大,切削加工性越差。

3硬度

材料的硬度越高,切屑与前刀面的接触长度则减小,前刀面上应力增大,摩擦热量集中在较小的刀屑接触面上,切断温度增高,刀具磨损加剧。

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其力学性能与022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢材料的力学性能如下表2。

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从表2可以看出,022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢材料与45钢材料相比较,022Cr22Ni5Mo3N材料的强度、塑性、韧性和硬度都比45 钢材料好,产生的切削力较大,切削温度较高,对刀具的磨损较大,其该材料的加工性较差。

导热系数

材料的导热系数越大,由切屑带走的热量和由工件传导出的热量就越多,越有利于降低切削区温度,刀具的磨损降低。因此,导热系数高的材料,允许的切削速度就高,其切削加工性就越好。同样与45 钢比较,022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢的导热系数为2OW/m.k,45钢材料的导热系数是50.2W/m.k左右。其022Cr22Ni5Mo3N材料的导热系数只有45钢的2/5,因此022Cr22Ni5Mo3N材料的导热性能比45钢差的较多,于是加工性能也就差的多。

从影响材料机械加工性能的多种因素分析﹐022Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢材料受硬度、强度、塑性等因素影响,切削过程中,需要的切削力大,产生的切削温度高,刀具磨损快。受导热系数不高的影响使加工过程刀具与零件的加工面切削温度高,易形成加工硬化层,刀具磨损快,允许的切削速度较低。

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