1.概述
通常，人们把含铬量＞12%或含镍量＞8%的合金钢称为不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐腐蚀能力，并在较高温度（＞450℃）下具有较高的强度。含铬量达16%～18%的钢，称为耐酸钢或耐酸不锈钢，通称为不锈钢。
含铬量达12%以上的钢在与氧化性介质接触时，由于电化学作用，表面形成一层富铬氧化膜，可保护金属内部不受腐蚀。但在非氧化性腐蚀介质中，不能形成坚固的钝化膜。为提高钢的耐腐蚀能力，通常选择增大铬的比例或添加可促进钝化的合金元素，如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。这些合金元素不仅提高了钢的抗腐蚀能力，同时改变了钢的内部组织和物理力学性能。其在钢中的含量不同，对不锈钢性能产生的影响不同，有的有磁性，有的则无磁性，有的能够进行热处理，有的则不能进行热处理。
不锈钢被越来越广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品机械行业中。其所含的合金元素对切削加工性能影响较大，文中主要对不锈钢的切削加工进行了分析。
2.不锈钢的分类及性能
（1）按不锈钢主要成分，分为以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢两大类。
（2）按不锈钢金相组织分类：①马氏体不锈钢。其含铬量为12%～18%，含碳量为0.1%～0.5%（有时达1%）。其硬度为170～217HBW，抗拉强度σb为540～1 079MPa，伸长率δ为10%～25%，热导率к为25.12W/（m·K）。常见的牌号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。马氏体不锈钢通过淬火，可获得较高的硬度、强度和耐磨性。然而，当钢中含碳量低于0.3%时，组织不均匀，粘附性强，切削时易产生积屑瘤，且断屑困难，切削加工性较差。当含碳量达0.4%～0.5%时，切削加工性较好。②铁素体不锈钢。其含铬量为12%～13%。硬度为177～228HBW，抗拉强度σb为363～451MPa，伸长率δ为20%～22%，热导率к为16.7W/（m·K）。加热冷却时组织稳定，不发生相变，所以不能进行热处理强化，只能靠变形强化，切削加工性相对较好。常见的牌号有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奥氏体不锈钢。其含铬量为12%～25%，含镍量为7%～20%（或20%以上）。硬度为187～207HBW，抗拉强度σb为481～520MPa，伸长率δ为40%，热导率к为16.33W/（m·K）。典型牌号有1Cr18Ni9Ti，其他还有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奥氏体不锈钢含有较多的镍或锰，加热时组织不变，故淬火不能使其强化，可通过冷加工硬化来大幅度提高强度和硬度，其硬化程度为基体硬度的1.4～2.2倍，给下一次切削带来很大困难。其具有优良的力学性能和良好的耐腐蚀能力，无磁性。④奥氏体-铁素体双相不锈钢。与奥氏体不锈钢相似，仅在组织中含有一定量铁素体，常见牌号有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。这类不锈钢有硬度极高的金属间化合物析出，强度比奥氏体不锈钢高，切削加工性能比奥氏体不锈钢更差。其硬度＜277HBW，抗拉强度σb为589～736MPa，伸长率δ为18%～30%。⑤沉淀硬化不锈钢。这类不锈钢因含有较高的铬、镍和极低的碳，还含有能起沉淀硬化作用的、铝、钛和钼等合金元素，其在回火时析出，产生沉淀硬化，具有很高的硬度和强度。其硬度为363～388HBW，抗拉强度σb为1 138～1 324MPa，伸长率δ为5%～10%，这类钢具有良好的耐腐蚀性能。常见牌号有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。
3.不锈钢的切削特点
不锈钢的切削加工性能比45钢差。若以45钢的相对切削加工性Kr为1，则奥氏体不锈钢的相对切削加工性Kr为0.4，铁素体不锈钢的Kr为0.48，马氏体不锈钢的Kr为0.55。其中以奥氏体和奥氏体-铁素体双相不锈钢的切削加工性差，给切削加工带来很大困难，其特点如下：
（1）切削加工硬化严重。以奥氏体和奥氏体 铁素体不锈钢的加工硬化现象为严重，硬化层的硬度比基体硬度高1.4～2.2倍，钨钢铣刀研磨，其抗拉强度σb为1 470～1 960MPa。这类不锈钢塑性大（δ＞35%），塑性变形时晶格扭曲，故强化系数大，且奥氏体不稳定，在切削力作用下，部分奥氏体转变为马氏体。
（2）切削力大。不锈钢的高温强度和硬度高且韧性大，故在切削时所消耗的能量大，即切削抗力大。以奥氏体不锈钢为例，在切削过程中温度高达700℃时，其综合力学性能高于一般结构钢。加之其在切削过程中的塑性变形大、硬化现象严重，增大了切削力，所以不锈钢的单位切削力为45钢单位切削力的1.25倍。
（3）切削温度高。由于不锈钢在切削时的塑性变形大，切屑与刀具间的摩擦大，加之其热导率仅为45钢热导率的1/3～1/4，散热条件差，大量切削热集中在切削区，在相同切削条件下，切削温度比切削45钢时高200℃。
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刀具目前正在向微精化发展，从小型、微型到毫微刀具，φ0.1mm的刀具已经不再稀奇，对刀具刃口的要求也越发严苛。刀具在粗开槽后，为达到更好的尺寸和精度，需要通过抛光工序来获得更好的表面光洁度。抛光砂轮的粒度从D20、D10发展到D3、D1就是为了追求更的刃口质量。
圣戈班Flute Polish砂轮是一款德国研发的橡胶结合剂砂轮产品，主要应用于钻头类旋转刀具的抛光应用。Flute Polish砂轮采用圣戈班公司研发、富有弹性的橡胶结合剂，能够非常好的贴合工件表面，轻松应对各种较大抛光面积的工件表面；耐磨性好，能达到的镜面抛光效果；能缩短抛光工序加工节拍，提高生产效率，进一步降低刀具加工的综合成本。
应用案例：硬质合金刀具的开槽磨削
砂轮规格：开槽砂轮D54 Q-Flute2 抛光砂轮Flute Polish
磨床型号：Walter Helitronic Power
冷却液：油
工件：硬质合金钻头 φ10mm
开槽磨削参数：
进给速率：Vf=100mm/min
开槽余量：Ae=3.5mm
砂轮线速度：Vc=18m/s
抛光加工参数：
进给速度：Vf=150mm/min
抛光余量：Ae=0.02mm
砂轮线速度：Vc=22m/s
价值体现：
·工件有非常好的刃口品质并达到镜面抛光效果
·相比普通树脂砂轮，抛光工序用时缩短50%以上
刀具的涂层技能，有用，小径钨钢铣刀，要转发收藏！
1.刀具涂层的特点
（1）力学和切削功用好。涂层刀具将基体资料和涂层资料的优良功用结合起来，既坚持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低冲突系数。因而，涂层刀具的切削速度与未涂层的相比，切削速度可进步2~5倍，运用涂层刀具能够获得明显的经济效益。
（2）通用性强。涂层刀具通用性广，加工范围明显扩展，一种涂层刀具能够替代数种非涂层刀具运用，因而能够大大削减刀具的品种和库存量，简化刀具管理，下降刀具和设备本钱。
2.涂层的分类
依据涂层办法不同，涂层刀具可分为化学气相堆积涂层刀具、物理气相堆积，高硬度钨钢铣刀，涂层刀具及混合工艺及组合技能。CVD涂层原理如图1a所示，PVD涂层原理如图1b所示。混合工艺是等离子辅助CVD技能与传统的PVD技能进行有用的结合。比如先堆积传统的CrN硬质涂层，再在上面堆积一层用于削减冲突的DLC涂层。组合技能是涂层前对东西或零部件的外表层进行氮化，能够进步涂层的成效。
CVD能够涂覆耐磨损性优异的TiCN、耐热性非常优异的Al2O3厚膜，因而在发生高温的高速、率切削加工中能显示出长寿命，CVD涂层如图2a所示。
PVD一般用在与无涂层硬质合金、高速钢相同或较高速的切削速度条件下，以延常刀具寿命为方针。对基体制约少、损伤小，因而特别适合用于要求耐磨损性、耐崩刃性的刀具，也适用于要求锋利刃口的低进给加工与精加工或螺纹加工东西等，PVD涂层如图2b所示。
依据涂层刀具基体资料的不同，涂层刀具可分为硬质合金涂层刀具、高速钢涂层刀具以及在陶瓷和超硬资料（金刚石和立方氮化硼）上的涂层刀具等。涂层硬质合金刀具一般选用化学气相堆积法，堆积温度在1 000℃左右。涂层高速刚刀具一般选用物理气相堆积法，堆积温度在500℃左右。
金刚石涂层选用CVD（化学蒸镀法）在硬质合金基体上组成。组成的涂层具有与天然金刚石相匹敌的硬度与导热系数，在非铁资料的加工中发挥着优异的功用。金刚石涂层刀具由于其良好的切削功用，在切削加工范畴具有广阔的使用前景，是加工石墨、金属基复合资料、高硅吕合金及许多其他耐磨蚀资料的理想刀具，目前其主要使用范畴是轿车和航空航天工业。金刚石涂层刀具的组织如图3所示。
依据涂层资料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具寻求的主要方针是高的硬度和耐磨性，其主要长处是硬度高、耐磨性好，典型的是TiC和TiN涂层，各种涂层刀具如图4所示。“软”涂层刀具是选用固体润滑剂如MoS2、WS2等制备的刀具，“软”涂层寻求的方针是低冲突系数，也称为自润滑刀具，它与工件资料的冲突系数很低，只有0.1左右，可减小粘、减轻冲突、下降切削力和切削温度。
对刀具进行涂层处理是进步刀具功用的重要途径之一，钨钢铣刀，涂层刀具的出现，使刀具切削功用有了较大的进步，使用范畴不断扩展，涂层刀具在数控加工范畴有巨大潜力，将是往后数控加工范畴中重要的刀具品种。目前国外硬质合金可转位刀片的涂层份额在70%以上，欧洲齿轮刀具的涂层份额高达90%。涂层技能已使用于立铣刀、铰刀、复合孔加工东西、齿轮滚刀、剃齿刀、成形拉刀及各种机夹可转位刀片，满意高速切削加工各种钢和铸铁、耐热合金和有色金属等资料的需求。
3.涂层刀具的制备
精密东西、零部件和功用件的新式高功用涂层都是由涂层炉出产出来的。由于不同的使用需求不同品种的涂层，且需求快速的交货期，因而涂层炉有必要要有满足的灵活性，以保证出产不同系列的涂层都能有蕞佳的本钱效益。现代化的涂层设备能够在金属、陶瓷乃至是塑料的外表进行快速、稳定且全自动的涂层。现代涂层设备有必要满意以下原则：①单炉时间短。②日常运营本钱低。③灵活性高。④设备保养和备件费用本钱规划低。⑤出产可靠性高。⑥全自动操作。⑦CE认证，工作安全标准高。
4.涂层的选用
为了更好地挑选和开展刀具及零部件的蕞佳成效，需求辨别其主要及特定的磨损性和失效机理。磨损、粘附、腐蚀和疲惫都视为磨损机理，而且都取决于实践的使用。经历指出，资料的冲突和磨损都不是资料的原因，而是整个系统的原因。因而，在挑选涂层前就有必要分析整个冲突系统，包括零部件的技能功用、抗压力范围以及磨损机理的类型。
5.结语
正确选用涂层是合理运用涂层刀具和充分发挥涂层功用的前题。现在的涂层主要是以TiN和CrN为主。当然DLC涂层和用于铝压铸模具的新式微合金涂层的使用也越来越广泛。在曩昔几十年间，为了满意对功用涂层不断的要求，工业等离子外表技能获得了十分迅猛的开展。面向未来，新的挑战也会推进现行的涂层技能和新涂层概念及其使用向更先进的方向开展。经过使用新的蒸发设备和溅射理念以及脉冲技能，电弧PVD和溅射工艺也将愈加先进。经过选用超高密度的等离子体和优化的电弧蒸发技能能够生成微合金涂层和专用规划的多结构涂层。涂层的纳米规划也将成为东西开展方向之一。
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