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「材料知識」不同的金屬材料，切削起來有什麼不同？
- 由 新蛋產品研習社 發表于 垂釣
- 2021-12-27
偏粘性鋼材是碳含量偏高嗎
在金屬切削加工中，會有不同的工件材料，
不同的材料其切削形成與去除特性各不相同，我們怎麼來掌握不同材料的特性呢？
ISO標準金屬材料分為6種不同的型別組，每種型別在可加工性方面都具有獨特的特性，本文將分別對它們進行總結。
金屬材料分為6大類：
（1）P-鋼
（2）M-不鏽鋼
（3）K-鑄鐵
（4）N-有色金屬
（5）S-耐熱合金
（6）H-淬硬鋼
不同材料的切削特性
01-P鋼
什麼是鋼？
- 鋼是金屬切削領域中最大的材料組。
- 鋼可以是非淬硬鋼或調質鋼 （硬度達400HB）。
- 鋼是一種以鐵 （Fe） 元素為主要成分的合金。它透過熔鍊過程製造而成。
- 非合金鋼的碳含量低於0。8%，只有Fe而沒有其他合金元素。
- 合金鋼的碳含量低於1。7%，加入了合金元素，如Ni、Cr、Mo、V、W等。
在金屬切削範圍內，P組是最大的材料組，因為它涵蓋了幾個不同的工業領域。
材料通常為長切屑材料，能夠形成連續、相對均勻的切屑。具體的切屑形式通常取決於碳含量。
– 含碳量低 = 堅韌的粘性材料。
– 含碳量高 = 脆性材料。
加工特性：
- 長切屑材料。
- 切屑控制相對容易、平穩。
- 低碳鋼有粘性，需要鋒利的切削刃。
- 單位切削力kc：1500–3100 N/mm2
- 加工ISO P材料需要的切削力及功率，都在有限值範圍內。
02-M不鏽鋼
什麼是不鏽鋼？
- 不鏽鋼是帶有最少11–12%鉻的合金材料。
- 碳含量通常很低 （低至最大0。01%）。
- 合金主要是Ni （鎳）、Mo （鉬） 和Ti （鈦）。
- 在鋼表面形成一層緻密的Cr2O3，使其耐腐蝕。
在M組中，大部分應用都屬於石油和天然氣、管件、法蘭、加工行業以及製藥行業。
材料形成不規則的薄片狀切屑，與普通鋼材相比，其切削力更高。不鏽鋼有許多種不同的型別。斷屑效能 （從容易到幾乎無法斷屑） 因合金特性和熱處理的不同而不同。
加工特性：
- 長切屑材料。
- 切屑控制在鐵素體中相對平順， 在奧氏體和雙相中較困難。
- 單位切削力：1800-2850 N/mm2
- 加工時產生高切削力、積屑瘤、熱量和加工硬化。
03-K鑄鐵
什麼是鑄鐵？
- 鑄鐵有3種主要型別：灰口鑄鐵 （GCI）、球墨鑄鐵 （NCI） 和蠕墨鑄鐵 （CGI）。
- 鑄鐵以Fe-C為主成分，帶相對高的矽含量 （1–3%）。
- 碳含量超過2%，這是C在奧氏體相中最大的溶解度。
- Cr （鉻）、Mo （鉬） 和V （釩） 加入形成碳化物，增加了強度和硬度，但降低了機械加工性。
K組主要應用在汽車部件、機器製造業和鍊鐵業。
材料的切屑成形有所不同，從近似粉末狀的切屑到長切屑。加工該材料組所需的功率通常較小。
注意，灰口鑄鐵 （通常切屑近似粉末狀） 與球墨鑄鐵之間差別很大，後者的斷屑許多時候比較類似於鋼。
加工特性：
- 短切屑材料。
- 在所有工況下都具有良好的切屑控制。
- 單位切削力：790-1350 N/mm2
- 以較高速度加工會產生磨料磨損。
- 中等切削力。
04-N有色金屬
什麼是有色金屬材料？
- 這一類包含有色金屬、硬度低於130 HB的軟金屬。
- 含近22%矽 （Si） 的有色金屬 （Al） 合金組成其中最大的部分。
- 銅、青銅、黃銅。
飛機制造業和鋁合金汽車車輪製造商在N組佔主要地位。
雖然每mm3（立方英寸） 需要的功率低，但為獲得高金屬去除率，仍需要計算所需的最大功率。
加工特性：
- 長切屑材料。
- 如果是合金，則切屑控制相對容易。
- 有色金屬 （Al） 具有粘性，需要使用鋒利的切削刃。
- 單位切削力：350-700 N/mm2
- 加工ISO N材料需要的切削力及功率，都在有限值範圍內。
05-S耐熱合金
什麼是耐熱合金？
- 耐熱合金 （HRSA） 包括許多高合金鐵、鎳、鈷或鈦基材料。
組：鐵基、鎳基、鈷基
工況：退火，固溶熱處理，時效處理，輥軋，鍛造，鑄造。
特性：
- 更高的合金含量 （鈷高於鎳） 可確保更好的耐熱性、更高的抗拉強度和更高的耐腐蝕性。
加工困難的S組材料主要應用在航空航天、燃氣輪機和發電機行業。
範圍較寬，但通常會存在高切削力。
加工特性：
- 長切屑材料。
- 切屑控制困難 （鋸齒狀切屑）。
- 對於陶瓷需要使用負前角，對於硬質合金需要使用正前角。
- 單位切削力：
對於耐熱合金：2400–3100 N/mm2
對於鈦合金：1300-1400 N/mm2
- 需要的切削力和功率很高。
06-H淬硬鋼
什麼是淬硬鋼？
- 從加工的角度看，淬硬鋼是最小的一個分組。
- 該分組包含硬度>45–65 HRC的調質鋼。
- 通常，被車削的硬零件的硬度範圍一般在55–68 HRC之間。
H組中的淬硬鋼應用在各種行業，如汽車行業及其分包商，以及機器製造業和模具業務。
通常是連續的、紅光熾熱的切屑。這種高溫有助於降低kc1值，對於幫助解決應用難題很重要。
加工特性：
- 長切屑材料。
- 相對好的切屑控制。
- 要求負前角。
- 單位切削力：2550-4870 N/mm2
- 需要的切削力和功率很高。
