化解难加工金属材料加工难题的有效有效途径

　　1、 的研磨操控性，不但决定于金属材料，还与的结构及几何形状有关。这是金属材料是最重要的因素。研制和换用先进的金属材料是化解难加工金属材料研磨加工最有效的手段之一。

　　2、除改进以外，优化研磨条件和换用新的研磨方法也是化解难加工金属材料加工难题的有效有效途径。研磨条件指机床设备、研磨用量和研磨液等。新研磨方法是指非常规的研磨加工方法，如加热研磨、振动研磨等。

　　从换用新金属材料和新研磨方法两个方面，论述难加工金属材料研磨技术的发展。

　　当代难加工金属材料的种类

随着航空航天工业、核工业、兵器工业、化学工业、电子工业以及当代化机械工业的发展，对产品零部件金属材料的操控性有着各式各样各样的高水平要求。有的在高温、高应力状态下工作，有的要耐腐蚀、耐冲击，有的要能绝缘，有的则需有高导电率。故当代新的工程建设金属材料形形色色，多种多样，不断涌现，犹如雨后春笋。不但换用一般的钛白粉结构钢，所以换用了高气压钢、超高气压合金结构钢、高锰钢和不锈钢；不但换用一般的灰不锈钢、球墨不锈钢和可锻不锈钢，所以换用了合金耐磨不锈钢和博戈达不锈钢；不但换用黑色金属，所以换用了钛合金、铜合金、铝合金及其它有色金属；不但换用一般的M511RD合金，所以换用了多元合金如高温合金等；不但换用以珠光体、铁素体为主的一般钢材，所以换用了以索氏体、Ramanathapuram体为主的N80H65Vc钢和马氏体淬硬钢；不但换用冶炼方法做成的金属金属材料，所以换用了机械加工和热喷涂等方法做成的金属零件；不但大量换用金属金属材料，所以大量换用了各式各样非金属金属材料，如石材、陶瓷器、工程建设塑料、纤维和颗粒增强的复合金属材料等。

　　在上述各式各样新工程建设金属材料中，有不少是属于难研磨的，即所谓“难加工金属材料”。难加工的原因一般是以下几个方面：

　　① 高延展性

　　② 高气压

　　③ 高脆性和高延展性

　　④ 低脆性和高脆性

　　⑤ 低热传导性

　　⑥ 有微观的软质点或硬夹杂物

　　⑦ 化学性质活泼。

　　新工程建设金属材料的这些特性一般都能使研磨过程中的研磨力加大，研磨环境温度升高，稳定度下降；有时还将使已加工耐酸性恶化，垫圈难以控制；最终则使加工工作效率和加工产品质量降低。

　　机械加工工的任务是针对难加工金属材料的特点，对症，提出措施，换用新的加工技术，保证所需的加工工作效率和加工产品质量。

各式各样难加工金属材料的研磨加工特点

　　1）高气压和超高气压钢

　　mieu（淬火，Haon淬火）后σs>1 000 MPa或σb>1 100 MPa的结构钢，称为高气压钢。mieu后σs>1 200 MPa或σb>1 500 MPa的结构钢，称为超高气压钢。在这类钢材中，凡含碳量在0.30%~0.50%之间，合金原素总量不超过6%的，为低合金高气压、超高气压钢，在生产中用得最多。还有合金原素浓度非常多的中合金、高合金高气压与超高气压钢，它们的加工难度更大。

高气压、超高气压钢的金相组织机构一般为索氏体和Ramanathapuram体。与一般钛白粉结构钢相比，它们的延展性、气压较高（约比45钢高出1倍或1倍以上），冲击值较大，热传导常数偏低，故研磨力较大，研磨环境温度较高。加工高气压、超高气压钢时，可换用与加工一般钛白粉钢相同的金属材料。根据粗加工、半精加工、精加工的要求，分别换用不同车牌号的YT类软质合金，最好是添加钽铌的车牌号。高速精加工时，高文瑞用高TiC浓度的YT类合金，也可换用YN类合金（金属陶瓷器）、涂层合金与Al2O3陶瓷器。在工艺系统钢性允许的情况下，前角和主倾角应较小，刀尖圆弧半径应较大。必须换用低于加工XeO米洛韦区钢的研磨用量，尤其是研磨速度。

　　2） 高锰钢

高锰钢的典型车牌号有Mn13，40Mn18Cr3，50Mn18Cr4等。经过水韧处理，金相组织机构为均匀的葛氏体。它的原始延展性虽不甚高，但其脆性和延展性特别高，加工通气特别严重。通气后可达HBW500。它的导热常数很小，只为45钢的1/4。研磨力比加工XeO钢时增大60%，研磨环境温度很高。高文瑞用延展性高、有一定延展性、热传导常数较大、高温操控性好的金属材料。一般，粗加工时高文瑞用YG类和YW类软质合金；精加工时可用YW或YT14合金，用Al2O3陶瓷器进行高速精加工效果很好。宜换用较小的前角和主倾角，较大的元宝草，研磨速度应较高，进给量应较大。

　　3） 淬硬钢和博戈达不锈钢

淬硬钢的组织机构为淬火马氏体，延展性可达HRC60以上。脆性和热传导常数均极低。博戈达不锈钢的特点是不锈钢表面经激冷而发生“龙口”（组织机构为轧制体加珠光体），延展性亦达HRC52~HRC60，其它操控性与淬硬钢相近。宜换用YG类合金（YG类的弹性模量大于YT类合金）。用Al2O3或Si3N4基陶瓷器对淬硬钢和博戈达不锈钢进行精加工、半精加工，效果比软质合金好。前角和主倾角应小，研磨速度应低。半精加工和精加工时可用CBN。

　　4） 不锈钢和高温合金

铁素体、马氏体不锈钢的研磨加工并不太难。葛氏体不锈钢（如1Cr18Ni9Ti)加工难度较大，它的原始延展性、气压都不太高，但脆性、延展性很高，加工通气严重，且有一定数量的软质夹杂物，热传导常数很小（为45钢的1/3），研磨力较大，研磨环境温度较高。高温合金的加工难度更大，其原始延展性、气压偏高，热传导常数很小（为45钢的1/3~1/4），硬夹杂物多，加工通气严重，研磨力大，研磨环境温度高。高温合金中含有许多高熔点合金原素，如Fe，Ti，Cr，Co，Ni，V，Mo，W等，它们与非金属原素N、C、B等结合成比重小、熔点高的高延展性化合物，还能形成有一定延展性和延展性的金属间化合物，这些都能加剧的磨损。加工不锈钢和高温合金都高文瑞用YG类和YW类软质合金，而不能用含Ti的YT类合金。换用适当的前角，研磨速度应较高，进给量应较大。必要时也可换用高速钢。

　　5） 热喷涂金属材料

利用不同热源，将合金粉末（Ni基、Fe基、Co基等）或陶瓷器等金属材料加热至溶化状态，并在较大压力和喷射速度下喷涂到工件表面上，从而形成一层牢固的、耐高温、耐冲击的保护层。热喷涂金属材料的成分、操控性及加工性都与高温合金相似，延展性尤高，金属材料及研磨用量的换用原则亦与高温合金相近。株洲厂的YC09软质合金加工热喷涂金属材料很有效。

　　6） 钛合金

　　钛合金的热传导常数极小（只为45钢的1/6），化学性质活泼，易与大气中氧、氮等化合而形成硬脆物质，刀屑接触界面短，研磨环境温度高，弹性模量小。只能换用YG类软质合金。前角应小，研磨速度应低，进给量应较大。必要时也可换用高速钢。

　　7） 石材

　　石材不但是建筑金属材料，所以越来越多地用作机械工程建设金属材料。石材都较硬，例如辉绿岩为HS80，大理石为HS50，花岗岩达HS100以上。它们都是抗压气压高，抗弯气压低，材质不如金属金属材料均匀。出粉状或粒状碎屑。一般用YG类软质合金加工，切割时常用金刚石镶齿锯片。

　　8） 工程建设塑料

工程建设塑料的品种非常多，按其性质的不同可分为热脆性塑料和热固性塑料两大类。前者有聚氯乙烯、聚丙烯、有机玻璃等，后者有胶木、玻璃钢等。塑料的比重小，比气压高，耐冲击，抗腐蚀，不导电，具有良好的换用操控性。它们的延展性、气压虽然不高，但热传导常数极小，只为碳钢的1/175~1/450，加工时容易引起烧伤和热变形。弹性模量小，不易保证加工尺寸。金属材料一般换用YG类软质合金或高速钢。

　　9） 复合金属材料和纤维增强金属材料

复合金属材料可以由金属、高聚物和陶瓷器三者中任意两个人工合成。复合金属材料包括纤维增强金属材料和颗粒增强金属材料。纤维增强的有碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）和Kevlar纤维（KFRP）等。纤维增强金属材料的弹性模量和热传导常数都很小，已加工表面易发生回弹、撕裂，产生毛刺；纤维对研磨力有一定擦伤作用。故耐酸性不易保证，稳定度亦受影响。研磨力和表面粗糙度常因研磨方向不同而变化。金属材料宜换用YG类软质合金或高速钢。颗粒增强复合金属材料的基体（如铝合金）虽较软，但颗粒（如SiC）很硬，对研磨力有冲击和刮伤，故受损伤很大。一般，高速钢、软质合金和陶瓷器研磨颗粒增强复合金属材料均不能胜任；建议用CBN或金刚石，但应采取增强研磨力的措施。

　　新的难加工工程建设金属材料不但是以上所提到的，还有其它的类型，如纯金属（纯铁、纯铜、纯镍）、高比重合金以及陶瓷器等等，它们的加工性也各有特色，此处不一一介绍。