1、 金属加工性能 1. 简介 加工条件和材料的物理性能对材料的切削加工有直接影响。被 描述为 ” 加工的物质条件 ” 的各种条件和特性，它们单独或累加地直接影响和决定加工材料的加工性能。运转条件、刀具材料、几何尺寸和加工工件的需求作业间接影响加工性能，并且经常用于克服加工材料所呈现的复杂情况。另一方面如果忽视它们这些因素，这些因素可以导致出现增加加工难度的情况。对影响加工性能和加工工艺所有因素的完全理解有助于选择材料和工件设计，已达到最佳加工方案和最大生产效率的目的。 2 加工材料的条件 以下八个因素决定加 工材料的的条件，显微结构、晶粒尺寸、热处理、化学成分、制造、硬度、屈服强度、拉伸强度。
2、显微结构：一种金属的显微结构是指通过蚀刻和抛光表面，在显微镜下检测金属的晶粒或晶体结构。具有相似晶粒显微结构的金属由相似的加工性能特性，但是在同一个加工工件上有多种影响加工性能的晶粒显微结构。 粒度：金属的晶粒尺寸和机构是金属加工性能的一般衡量指标。晶粒规则和细小的金属更加容易切削和抛光。这种金属不但延展性好，而且具有“粘性”晶粒尺寸中等大小的金属呈现折中的金属切削和抛光加工特性。金属硬度一定与晶粒尺寸相关，并且 它是一般作为机械加工的指标。 热处理：提供所需的金属特性，在固态状态下，金属经过间或的一系列加热和冷却处理。金属可以改善加工性能，如减少脆性、消除应力、增强硬度或其他变化。 化学成分
3、：金属的化学成分是决定金属加工性能的主要因素。化学成分的影响不总是很明确。因为多种元素构成的金属合金，每种元素都对金属加工性能有影响，而他们影响的叠加则不确定。关于钢铁的化学成分与加工性能联系可以这样归纳，但非铁合金过于复杂多样而不能这样归纳。 制造：无论金属是被热轧、冷轧、冷拉、熔炼、锻造都会影响它的晶 粒尺寸、塑性、硬度、晶体结构和其加工性能。“加工”是指用传统的加工工艺，捶打或材料成型为可以随时改变的组件或构件。加工金属分为棒材、钢坯、卷板、条料、板材 1 或管材。 铸造要将熔融金属浇铸到一个模具中以得到要求低的、相似的形状，有些情况是不需要加工的。浇铸需要的模具可以用沙子、石膏、金属或
4、其他材料制作而成。 硬度：书本上硬度的定义材料抵抗变形的趋势。硬度的衡量经常用布氏硬度或洛氏硬度方法。测量硬度的方法是采用预订的负载或重力，用一个特定尺寸和形状的压头压紧测试材料的表面。布氏硬度或洛氏硬度读数与压痕到材料表面的 距离有关。越大的压痕，布氏硬度或洛氏硬度读数越小；大的布氏硬度或洛氏硬度读数，则压痕到材料表面的距离就很小。根据定义，是一种硬度极大的金属。图 1 展示了如何测量硬度。 布氏硬度测试要嵌入一个特定直径的钢球，用一公斤的负载在材料表面测试。布氏硬度值（ BHN）是在测试工件表面留下的球形压痕的每单位面积负载（平方毫米）。这种标准化的测量方法提供了统一的方法来测量比较不同加
5、工材料的硬度或某种材料硬化过程。 洛氏硬度测试可以采用多种尺寸的压头和多种负载测试。硬度测试或洛氏硬度有几种不同的硬度等级。就 实际应用来说有三种最受流行的等级。 这个测试的设计如下： 洛氏硬度 测试 等级 应用 A 钨合金、其他薄的、硬的、条状硬质材料。 B 中等硬度、退火条件下的低碳钢。 C 材料硬度大于洛氏硬度 100HBS 在一般实际加工中，低硬度材料可以使生产效率提高，因为切削速度依据硬度 2 选择（硬度越小，切削速度越高）。加工工件硬度的增加对刀具的使用寿命产生不利影响。对于既定的切削速度和硬度，切削应力和温度的只能更加使刀 具的使用寿命减少。对于钻孔和车削，切削温度的增加是对刀具
6、寿命不利的，因为它产生的额外热量使刀具边缘磨损加速。在切削过程中，材料硬度的增加使负荷增加，导致刀具边缘过早的磨钝。 屈服应力：拉伸测试是比较金属材料物理性质的方法。拉伸测试可以得出屈服强度、拉伸强度和其他热处理金属材料多的物理性质。还有，这种测试经常用于比较不同的金属材料的物理性质。拉伸测试要采用一个圆柱棒或轴，在液压机上用一个逐渐增大的力从另一端拉伸。 在测试开始前，在圆柱棒上二英寸和八英寸处各做一记号，当圆柱棒受到逐渐增大的力作用 时，两个记号的距离变大。如果负载可以使圆柱棒和记号回到原来的位置，则材料在弹性变形区域。测试有这样一个过程，如果负载使圆柱棒的记号回不到原来位置，则发生永久变
7、形。 屈服强度的测量就在永久变形前那个点。图 2 展示屈服强度如何测试。 屈服强度的测试在永久变形发生点之前。屈服强度用每平方英寸多少磅（ PSI）来描述。永久变形之前过渡区横截面积除以负载来决定。这种材料特性视具体情况而定，因为它的屈服强度在热处理后可以改变。硬度增大导致屈服强度增大。因为硬度增加，它需要更大的力来产生永久变形。屈服强度不能与 弯曲强度和拉伸强度混淆，因为这些特性与屈服强度不同，与当前状态无关。 通过定义可以知道，具有高屈服强度（产生永久变形的力）的材料在加工作业中切削开始时需要一个更大的力。这表明一个材料的屈服强度增加，产生更强切削应力的刀头形状和切削更小的切削尺寸来抵御加工区域增加的负荷。因此具有相对较高屈服强度的金属比中行等屈服强度的金属更难加工，刀具的使用寿命更短。 拉伸强度：一个材料的拉伸强度随着热处理使其屈服强度的增加而增加。这个
