工件材料

工件材料组

金属切削行业生产的零件种类繁多，由许多不同的材料加工而成。每种材料都有其独特的特性，会受到合金元素、热处理、硬度等因素的影响。这些因素进而影响切削刀具槽型、材质和切削参数的选择。为了使这种选择变得更简单，工件材料按照ISO标准被分为6个主要组别，每个组别在机械加工性方面都有其独特的特性：

ISO P – 钢是最大的材料组，范围从非合金到高合金材料，包括铸钢以及铁素体和马氏体不锈钢。机械加工性通常良好，但会因材料硬度、碳含量等的不同而有很大区别。

ISO M – 不锈钢是至少含有 12% 铬的合金材料。其他合金可能包括镍和钼。铁素体、马氏体、奥氏体和奥氏体-铁素体（双相）等不同条件可产生多种材料。所有这些材料的一个共同点是，切削刃暴露在大量的热量、沟槽磨损和积屑瘤中。

ISO K – 与钢不同，铸铁是一种短切屑型材料。灰口铸铁 （GCI） 和可锻铸铁 （MCI） 非常容易加工，而球墨铸铁 （NCI）、紧密铸铁 （CGI） 和等温淬火铸铁 （ADI） 则更难加工。所有铸铁都含有碳化硅，碳化硅对切削刃具有非常强的磨蚀性。

ISO N – 有色金属是较软的金属，如铝、铜、黄铜等。硅含量为13%的铝具有非常强的磨粒磨损性。通常，具有锋利切削刃的刀片有望实现高切削速度和长刀具寿命。

ISO S – 耐热优质合金包括许多高合金铁、镍、钴和钛基材料。它们具有粘性，会产生积屑瘤，在加工过程中硬化（加工硬化）并产生热量。它们与ISO M材料非常相似，但更难切削，并缩短刀片刃口的刀具寿命。

ISO H – 这一组包括硬度在45-65 HRc之间的钢，以及硬度在400-600 HB左右的冷硬铸铁。硬度使它们难以加工。这些材料在切削过程中会产生热量，对切削刃具有非常强的磨蚀性。

O（其他）：非 ISO。热塑性塑料、热固性塑料、GFRP（玻璃纤维增强聚合物/塑料）、CFRP（碳纤维增强塑料）、碳纤维复合材料、芳纶纤维增强塑料、硬橡胶、石墨（技术）。如今，各行各业都越来越广泛地使用复合材料，尤其是航空航天业。

使用MC代码对工件材料进行分类

仅仅将材料分为六个不同的组并不能提供足够的信息来选择正确的切削刀具槽型、材质和切削参数。因此，需要将材料组进一步细分为子组。Sandvik Coromant使用CMC代码系统（Coromant Material Classification）来识别和描述来自不同供应商、标准和市场的材料。CMC系统可根据切削加工性对材料进行分类，Sandvik Coromant还可提供合适的刀具和加工参数建议。

为了给出更具体的建议，以帮助提高生产率，Sandvik Coromant开发了一种新的材料分类方法。它具有更详细的结构，包括更多的子组，并且具有有关类型、碳含量、制造工艺、热处理、硬度等的单独信息。

MC代码结构

该结构的设置使得MC代码能够使用字母和数字组合来表示各种工件材料的特性和特征。

示例 1

代码 P1.2.Z.AN
P 是钢的ISO代码
1 、材料组 非合金钢
2 是碳含量>0.25% ≤ 0.55 % C 的材料子组
Z 为制造工艺：锻造/轧制/冷拔
AN 是热处理，退火，提供硬度值

示例 2

N1.3.C.AG
N 是有色金属的ISO代码
1 是铝材料组
3 是硅含量为1-13%的亚组铝
C 是制造工艺：铸造
AG 用于热处理： 老化

通过描述材料成分，以及无疑会影响机械性能的制造工艺和热处理，可以获得更准确的描述。然后可以用它来生成改进的切削参数建议。

切削加工性定义

为了确定材料的可加工性，通常必须确定三个主要因素，即其加工能力。

1. 从冶金/机械角度对工件材料进行分类。
2. 在微观和宏观层面上使用的切削刃槽型。
3. 切削刀具材料（材质）及其适当的成分，例如涂层硬质合金、陶瓷、CBN或PCD等。

以上选项将对所用材料的可加工性产生最大影响。其他涉及的因素包括：切削参数、切削力、材料的热处理、表面皮肤、冶金夹杂物、工具系统和一般加工条件等。

与材质或数字不同，可加工性没有直接的定义。从广义上讲，它包括工件材料的加工能力、它在切削刃上造成的磨损以及可获得的切屑形成。在这些方面，与要求更高的奥氏体不锈钢相比，低合金碳钢更容易切削。与不锈钢相比，低合金钢被认为具有更好的可加工性。“良好的可加工性”这一概念通常意味着不受干扰的切削作用和公平的刀具寿命。对某种材料的大多数可加工性评估都是通过实际测试进行的，并将结果与另一种材料在大致相同条件下的结果进行比较。在这些测试中，还考虑了其他因素，例如微观结构、粘结倾向、机床、稳定性、噪声、刀具寿命等。

ISO P钢

• 钢的MC代码
• 非合金钢 – P 1.1-1.5
• 低合金钢 – P 2.1-2.6
• 高合金钢 – P 3.0-3.2

什么是ISO P钢？

• 钢是金属切削领域中最大的工件材料组
• 钢可以是非淬硬钢，也可以是普通硬度高达400 HB的淬火和回火钢。硬度高于约48 HRC且硬度高达62-65 HRC的钢属于ISO H
• 钢是一种以铁为主要成分（铁基）的合金
• 非合金钢的碳含量低于 0.8%，仅由铁 （Fe） 组成，不含其他合金元素
• 合金钢的碳含量低于1.7%，含有Ni、Cr、Mo、V和W等合金元素
• 低合金钢的合金元素含量低于5%
• 高合金钢含有5%以上的合金元素

一般可加工性

• 钢的可加工性因合金元素、热处理和制造工艺（锻造、轧制、铸造等）而异。
• 一般来说，切屑控制相对容易和平稳
• 低碳钢产生的切屑较长，具有粘性，需要锋利的切削刃
• 特定切削力 k_c1： 1400-3100 N/mm
• 切削力以及加工切削力所需的功率保持在有限范围内

合金元素

C 会影响硬度（含量越高，磨粒磨损越大）。含碳量低<0.2%）会增加粘着磨损，从而导致积屑瘤和不良断屑。

Cr、Mo、W、V、Ti、Nb （硬质合金形成剂）——增加磨粒磨损。

O 对切削加工性有较大的影响;它形成非金属、氧化和磨蚀性夹杂物。

Al、Ti、V、Nb 用作钢的晶粒细化处理。它们使钢材更坚韧，更难加工。

铁素体中的P、C、N会降低延展性，从而增加粘着磨损。

积极效果

易切钢（低熔点）中的铅可减少切屑与刀片之间的摩擦，降低磨损并改善断屑。

Ca， Mn （+S） 形成软润滑硫化物。高含硫量可改善切削加工性和断屑性能。

硫（S） 对可加工性有有益的影响。微小的差异，比如0.001%到0.003%之间的差异，都可能对切削加工性产生重大影响。这种效应用于易切钢。典型的硫含量约为0.25%。硫形成软硫化锰（MnS）夹杂物，在切屑和切削刃之间形成润滑层。MnS还将改善断屑。铅（Pb）也有类似的作用，在易切钢中经常与硫结合使用，含量约为0.25%。

正面和负面

Si、Al、Ca 会形成氧化物夹杂物，从而增加磨损。钢中的夹杂物对可加工性有重要影响，尽管它们只占总成分的很小的百分比。这种影响既可以是消极的，也可以是积极的。例如，铝 （Al） 用于使铁熔体脱氧。但是，铝会形成坚硬的磨蚀性氧化铝（Al2O3），这会对机械加工性产生不利影响（比较刀片上的氧化铝涂层）。然而，这种负面影响可以通过添加钙 （Ca） 来抵消，钙 （Ca） 将在研磨颗粒周围形成软壳。

• 铸钢 具有粗糙的表面结构，其中可能包括沙子和炉渣，并且对切削刃的韧性提出了很高的要求
• 轧钢 表现出相当大的晶粒尺寸，这使得结构不均匀，导致切削力变化
• 锻钢 晶粒尺寸较小，组织更均匀，切削时产生的问题较少

钢的MC代码

从可加工性的角度来看，钢分为非合金钢、低合金钢、高合金钢和烧结钢。

非合金钢 – P 1.1-1.5

定义

在非合金钢中，碳含量通常仅为0.8%，而合金钢中则含有额外的合金元素。硬度从90到350HB不等。较高的碳含量（>0.2%）可使材料硬化。

常见部件

主要用途包括：建筑钢、结构钢、深冲和冲压产品、压力容器钢和各种铸钢。一般用途包括：轴、轴、管、锻件和焊接结构（C<0.25%）。

切削

在低碳钢（<0.25%）中，需要特别注意断屑困难和粘结趋势（积屑瘤）。高切削速度和锋利的切削刃和/或槽形，以及正前刀面和薄涂层牌号，将减少粘结趋势。在车削中，建议切削深度保持接近或大于刀尖半径，以改善断屑。一般来说，淬硬钢的可加工性非常好。但是，它们往往会在切削刃上产生相对较大的后刀面磨损。

低合金钢 – P 2.1-2.6

定义

低合金钢是目前金属切削中最常见的材料。该组包括软材料和淬硬材料（HRc含量高达50）。

常见部件

Mo 和 Cr 合金压力容器钢用于更高的温度。一般用途包括：轮轴、轴、结构钢、管材和锻件。汽车工业零件示例包括：连杆、凸轮轴、等速万向节、轮毂、转向小齿轮。

切削

低合金钢的可加工性取决于合金含量和热处理（硬度）。对于该组中的所有材料，最常见的磨损机理是月牙洼磨损和后刀面磨损。

淬硬材料在切削区域产生更大的热量，并可能导致切削刃的塑性变形。

高合金钢 – P 3.0-3.2

定义

高合金钢包括总合金含量超过5%的碳钢。该组包括软材料和硬材料（HRc含量高达50）。

常见部件

这些钢的典型用途包括：机床零件、模具、液压元件、油缸和切削工具（HSS）。

切削

一般来说，当合金含量和硬度较高时，切削加工性会降低。例如，当合金元素含量为12-15%且硬度高达450 HB时，切削刃需要良好的耐热性才能承受塑性变形。

ISO M不锈钢

• 不锈钢的MC代码
• 铁素体和马氏体不锈钢 – P5.0-5.1
• 奥氏体和超级奥氏体不锈钢 – M1.0-2.0
• 双相不锈钢 – M 3.41-3.42

什么是ISO M不锈钢？

• 一种以铁（Fe）元素为主要成分的合金
• 铬含量高于 12%
• 碳含量一般较低 （C ≤ 0.05 %）
• 镍 （Ni）、铬 （Cr）、钼 （Mo）、铌 （Nb） 和钛 （Ti） 的各种添加提供了不同的特性，例如耐腐蚀性和高温强度
• 铬与氧 （O） 结合在钢表面形成一层 Cr2O3 钝化层，为材料提供无腐蚀性

一般可加工性

不锈钢的可加工性因合金元素、热处理和制造工艺（锻造、铸造等）而异。一般来说，合金含量越高，切削加工性越低，但易切削性或切削加工性改进的材料可用于所有不锈钢组。

• 长屑材料
• 切屑控制在铁素体/马氏体材料中相对平顺，在奥氏体和双相材料中变得更加复杂
• 特定切削力：1800-2850 N/mm
• 加工时会产生高切削力、积屑瘤、热量和加工硬化表面
• 较高的氮（N）含量奥氏体组织可提高强度并提供一定的耐腐蚀性，但会降低机械加工性，而变形硬化会增加
• 添加硫 （S） 用于改善机械加工性
• 高C含量（>0.2%）导致相对较大的后刀面磨损
• Mo和N会降低切削加工性。然而，它们具有抗酸侵蚀性并有助于高温强度
• SANMAC（Sandvik商品名）是一种通过优化硫化物和氧化物的体积份额而不牺牲耐腐蚀性而提高可加工性的材料

不锈钢的MC代码

工件材料组识别

不锈钢的微观结构主要取决于其化学成分，其中主要合金成分铬（Cr）和镍（Ni）最为重要（见图）。实际上，由于其他合金成分的影响，这种变化可能很大，这些合金成分努力稳定奥氏体或铁素体。也可以通过热处理或在某些情况下通过冷加工来改变结构。沉淀硬化、铁素体或奥氏体不锈钢具有更高的抗拉强度。

奥氏体钢

奥氏体-铁素体（双相）钢

铁素体铬钢

马氏体铬钢

铁素体和马氏体不锈钢 – P5.0-5.1

定义

从可加工性的角度来看，铁素体和马氏体不锈钢被归类为ISO P，正常的Cr含量为12-18%。仅存在少量其他合金元素的添加。

马氏体不锈钢的碳含量相对较高，因此具有硬化性。铁素体钢具有磁性。铁素体和马氏体的可焊接性都很低，耐腐蚀性为中到低，铬含量越高，耐焊接性就越高。

常见部件

通常用于对耐腐蚀性要求有限的应用。由于镍含量有限，铁素体材料的成本相对较低。应用示例包括：泵轴、蒸汽轮机和水轮机、螺母、螺栓、热水器、纸浆和食品加工行业，因为它们对耐腐蚀性的要求较低。

马氏体钢可以淬硬，用于餐具钢、剃须刀片、外科器械等的边缘。

切削

一般来说，其可加工性良好，与低合金钢非常相似。因此，它被归类为ISO P材料。含碳量高（>0.2%）可使材料硬化。加工会产生后刀面和月牙洼磨损，并伴有一些积屑瘤。ISO P材质和槽型效果良好。

奥氏体和超级奥氏体不锈钢 – M1.0-2.0

定义

奥氏体钢是不锈钢的主要材料组;最常见的成分是18%的铬和8%的镍（例如18/8-钢，304型）。通过添加 2-3% 的钼来制造具有更好耐腐蚀性的钢，这通常被称为“耐酸钢”（316 型）。MC组还包括镍含量超过20%的超级奥氏体不锈钢。奥氏体沉淀淬硬钢（PH）在热处理条件下具有奥氏体结构，铬含量为>16%，镍含量为>7%，铝（Al）含量约为1%。典型的沉淀硬化钢是17/7 PH钢。

常见部件

用于需要良好耐腐蚀性的零件。在高温下具有非常好的可焊性和良好的性能。应用包括：化工、纸浆和食品加工行业以及飞机排气歧管。冷作提高了良好的机械性能。

切削

加工硬化会产生硬表面和硬切屑，进而导致沟槽磨损。它还会产生附着力并产生积屑瘤 （BUE）。它具有60%的相对可加工性。硬化条件会从边缘撕裂涂层和基体材料，从而导致崩刃和表面质量差。奥氏体会产生坚韧、长、连续的切屑，这些切屑不易断裂。添加S可提高机械加工性，但会降低耐腐蚀性。使用具有正前角槽形的锋利切削刃。在加工硬化层下切削。保持切削深度恒定。加工时会产生大量热量。

双相不锈钢 – M 3.41-3.42

定义

通过在铁素体不锈钢铬基钢中添加镍，将形成含有铁素体和奥氏体的混合基础结构/基体。这称为双相不锈钢。双相材料具有很高的抗拉强度，并保持非常高的耐腐蚀性。超级双相和超双相等名称表示更高的合金元素含量和更好的耐腐蚀性。铬含量在18%到28%之间，镍含量在4%到7%之间是双相钢的常见成分，将产生25-80%的铁素体份额。铁素体和奥氏体相通常分别在室温下以 50-50% 的百分比存在。

常见部件

用于化工、食品、建筑、医疗、纤维素和造纸行业的机器以及含有酸或氯的工艺。通常用于与海上石油和天然气行业相关的设备。

切削

由于高屈服点和高拉伸强度，相对可加工性通常较差（30%）。铁素体含量越高（超过60%）可改善机械加工性。加工时会产生很强的切屑，从而引起切屑冲击并产生高切削力。在切削过程中会产生大量热量，从而导致塑性变形和严重的月牙洼磨损。

小主偏角为首选，以避免沟槽磨损和毛刺形成。刀具夹紧和工件固定的稳定性至关重要。

ISO K铸铁

• 铸铁的MC代码
• 可锻铸铁 （MCI） K 1.1-1.2 和灰口铸铁 （GCI） K 2.1-2.3
• 球墨铸铁 （NCI） K 3.1-3.5
• 蠕墨铸铁 （CGI） K 4.1-4.2
• 等温淬火球墨铸铁 （ADI） K 5.1- 5.3

什么是ISO K铸铁？

铸铁主要有5种类型：

• 灰口铸铁 （GCI）
• 可锻铸铁 （MCI）
• 球墨铸铁 （NCI）
• 蠕墨铸铁 （CGI）
• 等温淬火球墨铸铁 （ADI）

铸铁由Fe-C组成，硅含量相对较高（1-3%）。碳含量超过2%，这是C在奥氏体相中的最大溶解度。Cr（铬）、Mo（钼）和V（钒）形成碳化物，增加了强度和硬度，但降低了机械加工性。

一般可加工性

• 短切屑材料，在大多数工况下都具有良好的切屑控制。特定切削力： 790 – 1350 N/mm
• 以较高速度进行加工，特别是在加工含有沙子的铸铁时，会产生磨料磨损
• NCI、CGI和ADI需要格外注意，因为与普通GCI相比，它们具有不同的机械性能以及基质中石墨的存在
• 铸铁通常使用负前角类型的刀片进行加工，因为这些刀片具有坚固的切削刃和安全的应用
• 硬质合金基体应坚硬，涂层应为厚的氧化铝类型，以获得良好的耐磨料磨损性
• 铸铁传统上是干式加工，但也可用于湿式加工，主要是为了将碳和铁粉尘污染降至最低。此外，还提供适合带冷却液供应的应用的牌号

硬度的影响

• 与铸铁切削加工性相关的硬度影响遵循与任何其他材料相同的规则
• 例如，ADI（等温淬火球墨铸铁）和CGI（蠕墨铸铁）以及NCI（球墨铸铁）的硬度高达300-400 HB
• 乙型肝炎。MCI 和 GCI 平均 200-250 HB
• 白口铁在快速冷却速率下可以达到超过 500 HB 的硬度，其中碳与铁反应形成碳化物 Fe3C（渗碳体），而不是以游离碳的形式存在。白口铁磨蚀性很强，难以加工

铸铁的MC代码

从切削加工性的角度来看，铸铁分为可锻铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、致密石墨铸铁 （CGI） 和等温淬火球墨铸铁 （ADI） 类型。球墨铸铁和ADI中含有一些较高硬度的金属。

等温淬火热处理将球墨铸铁 （NCI） 转化为等温淬火球墨铸铁 （ADI）。

可锻铸铁 （MCI） K 1.1-1.2 和灰口铸铁 （GCI） K 2.1-2.3

定义

可锻铸铁由接近白铁的基体制成，然后分两步进行热处理，产生铁素体+珍珠岩+回火碳结构，与灰口铸铁中更易断裂的层状结构相比，可产生不规则的石墨颗粒。这意味着可锻性材料对开裂的敏感度较低，并且其断裂强度和伸长率值更高。

灰口铸铁具有典型的鳞片状石墨，其主要特性是：低冲击强度（脆性）;导热性好，发动机运转时热量少，切削过程中热量低;良好的减振性能，可吸收发动机中的振动。

常见部件

MCI制造的零件包括：车桥轴承、履带轮、管件和高强度齿轮。GCI制造的部件包括：煎锅、发动机缸体、压缩机气缸、齿轮和变速箱箱。

切削

可锻铸铁具有比GCI更高的拉伸强度，并且在切削加工性上与NCI相似，但两者通常都具有优良的加工性能。一般来说，具有珠光体结构的铸铁会增加磨料磨损，而铁素体结构会增加粘着磨损。

灰口铸铁冲击强度低，产生的切削力低，切削加工性非常好。在切削过程中，磨损仅因磨损而产生;没有化学磨损。灰口铸铁通常与铬合金化，以改善机械性能。然后，更高的强度将导致更低的可加工性。

球墨铸铁 （NCI） K 3.1-3.5

定义

球墨铸铁具有球形石墨，主要特性是刚度好（Young's module）;良好的冲击强度=坚韧的材料，不脆性;良好的抗拉强度;阻尼性能差，不能吸收发动机中的振动;导热性差，切削过程中热量较高。与GCI相比，NCI中的石墨以结核的形式出现，这有助于提高拉伸性能和韧性。

常见部件

轮毂、油管、滚轮、排气歧管、曲轴、差速器壳体、轴承盖、排气歧管、底板、涡轮增压器壳体、离合器盘和飞轮。

涡轮增压器壳体和排气歧管通常由耐热性更高的SiMo合金铸铁制成。

切削

球墨铸铁极易形成积屑瘤。对于铁素体含量较高的较软NCI材料，这种趋势更为明显。当加工铁素体含量高的零件和间断切削时，粘附磨损通常是主要的磨损机理。这可能会导致涂层剥落问题。

对于珠光体含量较高的较硬NCI材料，粘附问题不太明显。在这里，更容易发生磨料磨损和/或塑性变形。

蠕墨铸铁 （CGI） K 4.1-4.2

定义

CGI是一种既能满足日益增长的强度要求，又能减轻重量的材料，同时仍能保持合理的可加工性。CGI的热特性和阻尼特性介于NCI和GCI之间。耐金属疲劳性能是灰口铸铁的两倍。与灰口铸铁一样，CGI中的石墨颗粒是细长且随机定向的，但它们更短、更厚并且边缘更圆润。CGI中的珊瑚状形态，加上石墨颗粒的圆形边缘和不规则的凹凸不平的表面，在石墨和铁基体之间提供了很强的粘附性。这就是与灰口铸铁相比，CGI的机械性能如此提高的原因。珠光体含量低于 90% 的 CGI 最为常见。

常见部件

CGI非常适合需要更轻、更坚固、更能吸收更多功率的材料的发动机制造。与GCI发动机相比，仅发动机缸体的重量就可减轻约20%。其他示例包括气缸盖和盘式制动器。

切削

从可加工性的角度来看，压实石墨铸铁介于灰口铸铁和球墨铸铁之间。CGI的抗拉强度是灰口铸铁的两到三倍，导热系数更低，因此在切削区域产生更高的切削力和更多的热量。CGI材料中钛含量的增加会对刀具寿命产生负面影响。

最常见的加工工序是面铣和缸镗。改用圆弧铣削方法，代替镗削，既能延长刀具寿命，又能提高生产率。

等温淬火球墨铸铁 （ADI） K 5.1- 5.3

定义

等温淬火球墨铸铁是热处理铸铁的一个系列。等温淬火热处理将球墨铸铁转化为等温淬火球墨铸铁 （ADI），其特性包括优良的强度、韧性和疲劳特性。ADI的单位重量比铝更强，并且与钢一样耐磨。其抗拉强度和屈服强度值是标准球墨铸铁的两倍。疲劳强度提高了50%，并可通过喷丸或圆角轧制来增强。

常见部件

ADI铸件由于其卓越的性能，正越来越多地取代钢锻件和铸件、焊接制造、渗碳钢和铝。它的主要用途是汽车工业，用于悬架和传动零件等。它还用于电力/能源以及采矿和建筑部门。

切削

与NCI相比，刀具寿命可缩短40-50%。ADI的拉伸强度和延展性接近于钢，但切屑形成过程将ADI归类为球墨铸铁（分段切屑形成）。与同等硬度的钢相比，ADI的显微硬度更高。较高的ADI牌号在微观结构中含有硬颗粒。由于高强度和高延展性，高热负荷和机械负荷将由于分段切屑形成过程而将磨损集中在切削刃附近，并导致前倾角磨损。切屑成形过程中的淬硬会产生高动态切削力。切削刃温度是决定磨损的重要因素。

ISO N有色金属材料

什么是ISO N有色金属材料？

• 该组包含硬度低于130 HB的有色软金属，但高强度青铜（>225HB）除外
• 硅（Si）含量低于12-13%的铝（Al）合金是最大的部分
• MMC： 金属基复合材料： 铝 + 碳化硅 （20-30%）
• 镁基合金
• 铜：铜含量为99.95%的电解铜
• 铜：含锡（Sn）（10-14%）和/或铝（3-10%）
• 黄铜：铜（60-85%）和锌（Zn）（40-15%）

铝的可加工性

• 长屑材料
• 如果是合金，则切屑控制相对容易
• 纯铝具有粘性，需要锋利的切削刃和较高 的 v_c
• 单位切削力：350–700 N/mm
• 切削力和加工它们所需的功率都很低
• 当硅含量低于7-8%时，可以使用细晶粒无涂层硬质合金牌号加工该材料，而对于硅含量较高的铝，则可使用PCD镶尖牌号进行加工
• 硅含量较高>12%的共晶铝具有非常强的磨粒磨损性

常见部件

发动机缸体、气缸盖、变速箱壳体、机壳、航空航天框架零件。

N-材料的MC代码

ISO S、耐热优质合金和钛合金

• S材料的MC代码
• HRSA材料 – S 1.0-3.0
• 钛– S 4.1-4.4

什么是ISO S、HRSA和钛？

• ISO S组可分为耐热合金（HRSA）和钛
• HRSA材料可分为三类： 镍基、铁基和钴基合金
• 条件：退火，固溶热处理，时效处理，轧制，锻造，铸造
• 特性：更高的合金含量（钴含量高于镍），从而获得更好的耐热性、更高的抗拉强度和更高的耐腐蚀性

一般可加工性

= 不锈钢

= 热处理（时效处理）

= 固溶处理（退火）

• 由于合金的化学性质及其在制造过程中接受的精确冶金处理，每种合金的物理性质和加工性能差异很大
• 退火和时效处理对后续加工性能的影响尤为明显
• 切屑控制困难（分段切屑）
• 特定切削力：HRSA为2400–3100 N/mm，钛为1300–1400 N/mm
• 所需的切削力和功率相当高

老化

为了获得更高的强度，可以对耐热合金进行“沉淀硬化”。

通过在高温下处理材料，即时效处理，小的金属间颗粒在合金中析出。这些颗粒将阻碍晶体结构中的运动，从而使材料更难变形。

S-材料的MC代码

从切削加工性的角度来看，HRSA钢分为铁基、镍基和钴基材料。钛分为商业纯α合金和近α合金、α/β合金和β合金。

HRSA材料 – S 1.0-3.0

定义

高耐腐蚀性材料，在较高温度下仍能保持其硬度和强度。该材料在高达1000°C的温度下使用，并通过老化过程硬化。

• 镍基 版本使用最广泛 - 超过飞机发动机重量的 50%。沉淀硬化材料包括：Inconel 718、706 Waspalloy、Udimet 720。固溶强化（不可淬硬）包括： Inconel 625
• 铁基 材料由奥氏体不锈钢演变而来，热强度性能最差：Inconel 909 希腊 Ascolloy 和 A286
• 钴基 材料具有最佳的耐热温度性能和耐腐蚀性，主要用于医疗行业：Haynes 25 （Co49Cr20W15Ni10）、Stellite 21、31
• HRSA材料中的主要合金元素
  Ni：在高温下稳定金属结构和材料性能
  Co、Mo、W：在高温下提高强度
  Cr、Al、Si：提高抗氧化性和耐高温腐蚀性
  C：提高蠕变强度

常见部件

燃烧和轮机部分的航空航天发动机和动力燃气轮机、石油和天然气船舶应用、医疗关节植入物以及高耐腐蚀应用。

切削

HRSA材料的切削加工难度按以下顺序增加：铁基材料、镍基材料和钴基材料。所有材料在高温下都具有高强度，并在切削过程中产生分段切屑，从而产生高动态切削力。

导热性差和硬度高会在加工过程中产生高温。高强度、加工硬化和粘附硬化特性在最大切削深度时会产生沟槽磨损，并为切削刃提供极其粗糙的环境。

硬质合金牌号应具有良好的切削刃韧性和良好的涂层与基体的附着力，以提供良好的抗塑性变形性。通常，使用具有大主偏角的刀片（圆刀片）并选择正前角刀片槽形。在车削和铣削中，可根据应用使用陶瓷材质。

钛– S 4.1-4.4

定义

钛合金可分为四类，具体取决于存在的结构和合金元素。

• 未经处理的商业纯钛
• α相合金 – 添加了Al、O和/或N
• β合金 – 添加了Mb、Fe、V、Cr和/或Mn。
• 混合 a+ß 合金，其中存在两类的混合物

Ti-6Al-4V型混合α+β合金占目前使用的钛合金的大多数，主要用于航空航天领域，但也用于一般用途应用。钛具有很高的强度重量比，在钢的60%密度下具有优异的耐腐蚀性。这样就可以设计出更薄的壁。

常见部件

钛合金可以在非常恶劣的环境下使用，这可能会对大多数其他建筑材料造成相当大的腐蚀侵蚀。这是由于氧化钛（TiO2）非常耐磨，并在表面覆盖了一层约0.01 mm厚的涂层。如果氧化层受损并且有氧气可用，钛会立即重建氧化物。适用于航空航天领域的热交换器、脱盐设备、喷气发动机零件、起落架和结构零件。

切削

与普通钢和不锈钢相比，钛合金的可加工性较差，这对切削刀具提出了特殊的要求。钛的导热性较差;在高温下保持强度，从而在切削刃处产生高切削力和热量。高度剪切的薄切屑具有磨损趋势，在前刀面上形成狭窄的接触区域，从而在切削刃附近产生集中的切削力。过高的切削速度会在切屑和切削刀具材料之间产生化学反应，从而导致刀片突然崩刃/破裂。切削刀具材料应具有良好的热硬度、低钴含量，并且不会与钛发生反应。通常使用细粒度的无涂层硬质合金。选择具有良好切削刃韧性的正前角/开放槽形。

ISO H淬硬钢

什么是ISO H淬硬钢？

• 这组材料包含硬度>45 – 68 HRC的淬硬钢和回火钢
• 常见的钢包括渗碳钢（~60 HRc）、滚珠轴承钢（~60 HRc）和工具钢（~68 HRc）。硬铸铁类型包括白口铸铁 （~50 HRc） 和 ADI/Kymenite （~40 HRc）。建筑钢（40-45 HRc）、锰钢和不同类型的硬涂层，即司太铬钴硬质合金、P/M钢和硬质合金也属于这一类
• 通常，硬零件车削的硬度范围为HRC 55–68 HRC

切削

• 从加工的角度看，淬硬钢是最小的一个组，精加工是最常见的加工工序。特定切削力：2550–4870 N/mm。该工序通常会产生相对好的切屑控制。切削力和功率要求相当高
• 切削刀具材料需要具有良好的抗塑性变形性（热硬度）、化学稳定性（高温下）、机械强度和耐磨粒磨损性。CBN具有这些特性，可以车削代替磨削
• 当工件具有中等表面光洁度要求且硬度对于硬质合金而言过高时，也可使用混合陶瓷或晶须增强陶瓷进行车削
• 烧结硬质合金在铣削和钻削应用中占主导地位，使用量高达约60 HRc

常见部件

典型零件包括：变速箱轴、齿轮箱壳体、转向小齿轮、冲模。

淬硬钢的MC代码