高强度钢和超高强度钢是含一定合金量的结构钢,它们的原始强度和硬度并不太高,但经过调质处理(中温回火)后,可获得很高的强度,最高可达1960MPa,硬度一般在35~50HRC。它主要用于制造高负荷的零部件。抗拉强度σb>1200MPa时,为高强度钢;抗拉强度σb>1500MPa时,为超高强度钢。
高强度钢和超高强度钢,由于加入不同量的合金元素,经热处理后,Si、Mo、Ni等元素使固溶体强化,金相组织多为马氏体,具有很高的强度(σb可达1960MPa)和硬度(大于35HRC),冲击韧度为45钢的1倍,切削加工性较差。
高强度钢和超高强度钢的切削特点。单位切削力(Kc=3000~3600N/mm2)比切削45钢的单位切削力高50%~80%;由于这种导热系数低[29.3W/(m·K)]切削力大,因此切削温度高;由于此种钢的切削力大,切削温度高,而且钢中存在一些硬质化合物,因此造成刀具磨料、扩散和氧化磨损,刀具耐用度低;由于这种钢不仅有较高的强度,而且有较高的韧性和塑性,使车削时断屑困难。
(1)刀具材料
高速钢,应选用高钒、高钴和含铝高速钢,如W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al、W9Mo3Cr4V3Co10、W2Mo3Cr4V3Co5Si、W10Mo4Cr4V3Al、W12Mo3Cr4V3N(V3N)等;硬质合金,粗车时选用YS8、YC45、YD15、758、726和707等;精车时选用YB21、CN15、CN25涂层硬质合金和YN05、YN10、YS8、YT05、643、726等;陶瓷刀具应选用Al2O3+TiC陶瓷,如AT6、AG2、LT35、LT55等;立方氮化硼(CBN)适用于高效率精车。
(2)刀具几何参数(见表1-1)。
3)切削用量
以车削45钢的切削速度为准,若刀具耐用度不变,车削高强度钢的切削速度需降低50%,车削超高强度钢的切削速度需降低70%。高速钢刀具vc=3~6m/min;硬质合金刀具vc=15~40m/min;陶瓷刀具vc=20~60m/min;CBN刀具vc=40~200m/min;切削深度ap和进给量f,无特别要求。