改善高锰钢切削的有效途径

赵玉霞

（滁州职业技术学院，安徽滁州239000）

改善高锰钢切削的有效途径

赵玉霞

（滁州职业技术学院，安徽滁州239000）

高锰钢加工硬化严重，切削力大，切削温度高，断屑困难，加工精度不易保证，难以切削加工。在具体切削加工中采取适当热处理，选择合适刀具材料，选择合理刀具几何参数，合理切削用量及采取加热切削等有效途径改善切削加工困难。

高锰钢；切削加工；有效途径

在机械制造中，受强烈冲击载荷和严重磨损条件下工作的机械零件，如挖掘机的铲斗，铁道上的道岔，拖拉机和坦克的履带板，以及主动轮和履带支撑滚轮等需用高锰钢来制造。但是，高锰钢具有加工硬化严重，切削力大，切削温度高，断屑困难，加工精度不易保证等特点，因而难以切削加工成形，以达到图纸的要求。因此在切削加工中，必须采取一定的工艺方法，才可以加工。

一：高锰钢的种类与性能，

锰的含量在10%～18%的钢，称为高锰钢。高锰钢无论是铸造状态，还是锻造状态或热轧状态，其组织中或多或少都有碳化物，自奥氏体中析出。为了使高锰钢获得全部奥氏体组织，应进行“水韧处理”。即把钢加热到1000～1100℃，保温一段时间，使钢中碳化物全部溶于奥氏体中去，然后迅速把钢浸入水中冷却，碳化物来不及从奥氏体中析出。使高锰钢保持均匀的奥氏体状态。这时得到单一奥氏体组织的钢称为高锰奥氏体。其力学性能σb=980MPa，σb=392MPa，δ=80%，a≥2.94MJ/m2，210HBS。从力学性能看，当外力和冲击载荷作用下产生很大的塑性变形或严重的加工硬化现象高锰钢有非常高的塑性和韧性，，使奥氏体转变为马氏体，硬度显著提高，可达450~550H BW，因而有了高耐磨性，所以又称高锰耐磨钢。

二：高锰钢的切削加工特点，

1：加工硬化严重：在切削过程中，由于塑性变形大，奥氏体转变为马氏体，从而产生严重的硬化现象。这不仅使切削力增加，也加剧了刀具磨损，给后续工序的切削加工也带来了很大困难。

2：切削力大：切削ZG M n13时的切削力约比45钢增大60%左右。

3：切前温度高：切削高锰钢时，由于切削力和切削功率大，生成热量多，而它的导热系数又小，仅为45钢的1/4，故切削区切削温度高。

4：断屑困难：因高锰钢的韧性约是45钢的8倍，伸长率很大，不仅变形系数大，切削力大，而且切削不易折断，给切削处理带来了很大困难。

5：加工精度不易保证：高锰钢的线膨胀系数较大，在切削热作用下工件局部会产生热变形，因而影响加工精度。精加工时必须待工件冷至室温后再进行。

三：改善高锰钢切削加工的有效途径

1：进行适当的热处理

对高锰钢进行高温回火，即将钢加热至600～650℃，保温2小时后冷却，使钢的奥氏体组织转变为索氏体组织，然后进行切削加工。此时，高锰钢的加工硬化大大减弱，改善了加工性。

2：选择合适的刀具材料

切削高锰钢时应选用红硬性高，耐磨性好，并有较高强度，韧性和导热系数的刀具材料。大都采用通用类Y W硬质合金，这样选择刀具材料，切削效果良好，但切削速度不宜过高，一般20～40m/m i n为佳。在精加工时用热压陶瓷刀片，选用较高切削速度，刀具耐用度较高，表面质量也好。此外还有，涂层刀片CN 25，CBN超硬刀具等刀具，均可取得较好的切削效果。

3：选择合理的刀具几何参数

切削高锰钢，为减少加工硬化，切削刃应锋利，前角似应选较大值，但为增强刃口并改善散热条件，前角又不宜过大。硬度合金：

用钻头钻削高锰钢时，可用修磨横刃和前面等改善钻头的切削性能。

4：合理选择切削用量：

切削高锰钢时，切削速度不宜高，用硬质合金刀具时vc=20～40m/min。进给量和切削深度均不宜过小。f=0.2～0.8mm/r，粗车时ap=3～6mm，半精车时ap=1～3mm，用陶瓷刀具时，可用较高的切削速度，vc=72m/min，f=0.2mm/r，ap=0.3mm。

5：采用加热切削：

近些年来，把加热切削应用于高锰钢的切削加工中，可以取得较满意的效果。

在切削加工高锰钢时，通过以上五个有效途径可以克服高锰钢切削中的加工硬化，切削力大，切削温度高，断屑困难，加工精度不易保证等困难，从而有效的使切削加工取得良好的工艺效果。

[1]吴岳昆主编.金属切削原理与刀具[M].北京：机械工业出版社，1978.

[2]莫开旺主编.机械制造工艺学[M].合肥：安徽科学技术出版社，1984.

[3]许德珠主编.机械工程材料[M].北京：高等教育出版社，2000.

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1671-5993（2010）04-0067-01

2010-09-13

赵玉霞（1965-），女，安徽淮北人，滁州技师学院副教授。