不锈钢和钛合金加工

不锈钢材料加工难点主要有以下几个方面：

1. 切削力大，切削温度高

该类型材料强度大，切削时切向应力大、塑性变形大，因而切削力大。此外材料导热性极差，造成切削温度升高，且高温往往集中在刀具刃口附近的狭长区域内，从而加快了刀具的磨损。

2. 加工硬化严重

奥氏体不锈钢以及一些高温合金不锈钢均为奥氏体组织，切削时加工硬化倾向大，通常是普通碳素钢的数倍，刀具在加工硬化区域内切削，使刀具寿命缩短。

3. 容易粘刀

无论是奥氏体不锈钢还是马氏体不锈钢均存在加工时切屑强韧、切削温度很高的特点。当强韧的切屑流经前刀面时，将产生粘结、熔焊等粘刀现象，影响加工零件表面粗糙度。

4. 刀具磨损加快

上述材料一般含高熔点元素、塑性大，切削温度高，使刀具磨损加快，磨刀、换刀频繁，从而影响了生产效率，提高了刀具使用成本。

主要是降低切削线速度，进给。采用专门加工不锈钢或者高温合金的刀具，钻孔攻丝最好内冷

不锈钢零件加工工艺

通过上述加工难点分析，不锈钢的加工工艺及相关刀具参数设计与普通结构钢材料应具有较大的不同，其具体加工工艺如下：

1.钻孔加工

在钻孔加工时，由于不锈钢材料导热性能差，弹性模量小，孔加工起来也比较困难。解决此类材料的孔加工难题，主要是选用合适的刀具材料

镗孔加工

（1）刀具材料选择因加工不锈钢零件时切削力大、切削温度高，刀具材料应尽量选择强度高、导热性好硬质合金。

对于此类材料淬火零件的加工，可以采用CBN（立方氮化硼）刀片，CBN 硬度仅次于金刚石，硬度可达7000～8000HV，因此耐磨性很高，与金刚石相比，CBN突出优点是耐热性比金刚石高得多，可达1200℃，可承受很高的切削温度。此外其化学惰性很大，与铁族金属在1200～1300℃时也不起化学作用，因此非常适合加工不锈钢材料。其刀具寿命是硬质合金或陶瓷刀具的几十倍。

（2）刀具几何参数刀具几何参数对其切削性能起重要的作用，为使切削轻快、顺利，硬质合金刀具宜采用较大的前角，以提高刀具寿命。一般粗加工时，前角取10°～20°，半精加工时取15°～20°；精加工时取20°～30°。主偏角的选择依据是，当工艺系统刚性良好时，可取30°～45°；如工艺系统刚性差时，则取60～75°，当工件长度与直径之比超过10倍时，可取90°。

用陶瓷刀具镗削不锈钢材料时，绝大多数情况下，陶瓷刀具均采用负前角进行切削。前角大小一般选应－5°～－12°。这样有利于加强刀刃，充分发挥陶瓷刀具抗压强度较高的优越性。后角大小直接影响刀具磨损，对刀刃强度也有影响，一般选用5°～12°。主偏角的改变会影响径向切削分力与轴向切削分力的变化以及切削宽度和切削厚度的大小。因为工艺系统的振动对陶瓷刀具极为不利，所以主偏角的选择要有利于减少这种振动，一般选取30°～75°。选用CBN作为刀具材料时，刀具几何参数为前角0°～10°，后角12°～20°，主偏角45°～90°。

（3）前刀面刃磨时粗糙度值要小为避免出现切屑粘刀现象，刀具的前、后刀面应仔细刃磨以保证具有较小的粗糙度值，从而减少切屑流出阻力，避免切屑粘刀。

（4）刀具刃口应保持锋利刀具刃口应保持锋利，以减少加工硬化，进给量和背吃刀量不宜过小，以防止刀具在硬化层中切削，影响刀具使用寿命。

（5）注意断屑槽的磨削由于不锈钢切屑具有强韧的特点，刀具前刀面上断屑槽修磨应合适，从而使切削过程中断屑、容屑、排屑方便。

（6）切削用量的选择根据不锈钢材料特点，加工时宜选用低速和较大进给量进行切削。

（7）切削液选择要合适由于不锈钢具有极易产生粘结和散热性差的特点，因此在镗削中选用抗粘结和散热性好的切削液相当重要，如选用含氯较高的切削液，以及具有良好冷却、清洗、防锈和润滑作用的不含矿物油、不含亚酸盐的水溶液，如H1L－2合成切削液。

采用上述工艺方法，可以克服不锈钢的加工难点，使不锈钢在进行钻、铰、镗孔时刀具寿命得到极大的提高，减少操作中磨刀、换刀次数，在提高生产效率和孔加工质量、降低工人劳动强度和生产成本方面，能取得令人满意的效果。

0Cr17Ni4Cu4Nb钢与0Cr16Ni4Cu3Nb钢一样，为马氏体沉淀硬化不锈钢。

⒈0Cr17Ni4Cu4Nb钢的特性

⑴、0Cr17Ni4Cu4Nb钢中保持较低的碳，减少钢中的碳化物数量，同时使Ms上升，有利于马氏体相变。

⑵、0Cr17Ni4Cu4Nb钢中加入Cr、Ni元素主要作用有三：一是提高钢的电极电位，防止原电池的反应产生；二是提高淬透性，保证固溶冷却后得到马氏体组织；三是固溶于马氏体基体组织中，为时效做好准备。

⑶、0Cr17Ni4Cu4Nb钢中加入Cu元素主要作用是Cu元素能在不锈钢表面沉积下来，作为附加微电极，促使不锈钢在很小的阳极电流下就达到钝化状态。当Cu元素含量低于3.5%时，可锻性良好；当Cu元素含量高于

4.5%时，锻造易开裂，须烧透，先小锻造比轻锤快锻打，后大锻造比重锤锻打。

⑷、0Cr17Ni4Cu4Nb钢中加入Nb元素主要作用有二：一是形成碳化物NbC，起细化晶粒作用，另外防止Cr 元素与C元素形成碳化物而降低Cr元素在晶界中的含量，导致晶界腐蚀；二是与Ni形成金属间化合物，在时效时析出。

⑸、0Cr17Ni4Cu4Nb钢中加入Mn元素能提高钢在有机酸中的耐蚀性。加入Si元素可提高钢在无机酸中的耐蚀性。

⑹、0Cr17Ni4Cu4Nb钢经固溶处理后得到马氏体组织，钢的硬度在32~35HRC范围，可以进行模具加工，然后再对模具进行时效处理，因含Cu相的析出及金属间化合物的析出，钢的硬度回升到40HRC，使模具强度、硬度上升，获得综合力学性能。

⒉0Cr17Ni4Cu4Nb钢主要化学成分

≤0.07%c、≤1.00%Mn、3.00%~5.00%Ni、15.50%~17.50%Cr、3.00%~5.00%Cu、

0.15%~0.45%Nb、≤1.00%Si、≤0.030%P、≤0.030%S。

⒊0Cr17Ni4Cu4Nb钢的热处理工艺

0Cr17Ni4Cu4Nb钢始锻温度1150~1100℃，终锻温度1000℃，锻造后空气中冷却或砂中冷却。

0Cr17Ni4Cu4Nb钢常见的热处理工艺

热处理工艺工艺参数硬度要求工艺特点

退火加热820~840℃，保温，炉冷至500℃以下出炉空冷 28~30HRC 软化组织，降低硬度

去应力退火加热720~740℃，保温，炉冷或空冷 28~32HRC

固溶处理加热1040℃，保温，油冷 28~30HrC Cr、Ni、Cu、Nb元素溶入奥氏体中，冷却后得到马氏体组织，为时效析出做好组织准备

加热1040℃，保温，水冷 32~35HRC

时效处理加热480℃，保温4h，空冷 40HRC 从马氏体基体组织中析出金属间化合物，产生沉淀强化

气体氮化氮化温度510~520℃，保温48h，炉奢294~490Pa，氨气流量0.4m3/h，空冷或油冷 966HV 提高表面疲劳强度、硬度、耐磨性、耐蚀性与耐热性

⒋0Cr17Ni4Cu4Nb钢的应用

0Cr17Ni4Cu4Nb钢性能与使用几乎同于0Cr16Ni4Cu3Nb钢，适宜于制造高精度、高耐蚀性、高耐磨性的塑料模具。

通常，人们把含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢叫不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，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，习惯上通称为不锈钢。

钢中含铬量达12%以上时，在与氧化性介质接触中，由于电化学作用，表面很快形成一层富铬的钝化膜，保护金属内部不受腐蚀；但在非氧化性腐蚀介质中，仍不易形成坚固的钝化膜。为了提高钢的耐蚀能力，通常增大铬的比例或添加可以促进钝化的合金元素，加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Co等，这些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以及物理力学性能。这些合金元素在钢中的含量不同，对不锈钢的性能产生不同的影响，有的有磁性，有的无磁性，有的能够进行热处理，有的则不能热处理。

由于不锈钢所具有的上述特性，越来越广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑和食品等工业部门及日常生活中。所含的合金元素对切削加工性影响很大，有的甚至很难切削。

2 不锈钢可分为哪几类？

不锈钢按其成分，可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。

工业上常用的不锈钢一般按金相组织分类，可分为以下五大类：

马氏体不锈钢：含铬量12%～18%，含碳量0.1%～0.5%(有时达1%)，常见的有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV、30Cr13Mo等。

铁素体不锈钢：含铬量12%～30%，常见的有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRE、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17M02T i、1Cr25Ti、1Cr28等。

奥氏体不锈钢：含络量12%～25%，含镍量7%～20%(或20%以上)，最典型的代表是1Cr18Ni9Ti，常见的还有00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、0Cr23Ni28M03Cu3Ti、1Cr14Mn14Ni、2 Cr13Mn9Ni4、1Cr18Mn8Ni5N等。

奥氏体+铁素体不锈钢：与奥氏体不锈钢相似，仅在组织中含有一定量的铁素体，常见的有0Cr21Ni5Ti、1C r21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5M03N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3M03Cu2N、Cr2bNi17M03CuSiN、1Cr18Ni11Si4AlTi 等。

沉淀硬化不锈钢：含有较高的铬、镍和很低的碳，常见的有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7M02Al 等。

前两类为铬不锈钢，后三类为铬镍不锈钢。

3 不锈钢有哪些物理、力学性能？

马氏体不锈钢：能进行淬火，淬火后具有较高的硬度、强度和耐磨性及良好的抗氧化性，有的有磁性，但内应力大且脆。经低温回火后可消除其应力，提高塑性，切削加工较困难，有切屑擦伤或粘结的明显趋向，刀具易磨损。

当钢中含碳量低于0.3%时，组织不均匀，粘附性强，切削时容易产生积屑瘤，且断屑困难，工件已加工表面质量低。含碳量达0.4%～0.5%时，切削加工性较好。

马氏体不锈钢经调质处理后，可获得优良的综合力学性能，其切削加工性比退火状态有很大改善。

铁素体不锈钢：加热冷却时组织稳定，不发生相变，故热处理不能使其强化，只能靠变形强化，性能较脆，切削加工性一般较好。切屑呈带状，切屑容易擦伤或粘结于切削刃上，从而增大切削力，切削温度升高，同时可能使工件表面产生撕裂现象。

奥氏体不锈钢：由于含有较多的镍(或锰)，加热时组织不变，故淬火不能使其强化，可略改善其加工性。通过冷加工硬化可大幅度提高强度，如果再经时效处理，抗拉强度可达2550～2740 MPa。

奥氏体不锈钢切削时的带状切屑连绵不断，断屑困难，极易产生加工硬化，硬化层给下一次切削带来很大难度，使刀具急剧磨损，刀具耐用度大幅度下降。

奥氏体不锈钢具有优良的力学性能，良好的耐蚀能力，较突出的是冷变形能力，无磁性。

奥氏体+铁素体不锈钢：有硬度极高的金属间化合物析出，强度比奥氏体不锈钢高，其切削加工性更差。

沉淀硬化不锈钢：含有能起沉淀硬化的铊、铝、钼、钛等合金元素，它们在回火时时效析出，产生沉淀硬化，使钢具有很高的强度和硬度。由于含碳量低保证了足够的含铬量，因此具有良好的耐腐蚀性能。

4 不锈钢有哪些切削特点?

不锈钢的切削加工性比中碳钢差得多。以普通45号钢的切削加工性作为100%，奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti

的相对切削加工性为40%；铁素体不锈钢1Cr28为48%；马氏体不锈钢2Cr13为55%。其中，以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的切削加工性最差。不锈钢在切削过程中有如下几方面特点：

加工硬化严重：在不锈钢中，以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的加工硬化现象最为突出。如奥氏体不锈钢硬化后的强度sb达1470～1960MPa，而且随sb的提高，屈服极限ss升高；退火状态的奥氏体不锈钢ss不超过的σb30%～45%，而加工硬化后达85%～95%。加工硬化层的深度可达切削深度的1/3或更大；硬化层的硬度比原来的提高1.4～2.2倍。因为不锈钢的塑性大，塑性变形时品格歪扭，强化系数很大；且奥氏体不够稳定，在切削应力的作用下，部分奥氏体会转变为马氏体；再加上化合物杂质在切削热的作用下，易于分解呈弥散分布，使切削加工时产生硬化层。前一次进给或前一道工序所产生的加工硬化现象严重影响后续工序的顺利进行。

切削力大：不锈钢在切削过程中塑性变形大，尤其是奥氏体不锈钢(其伸长率超过45号钢的1.5倍以上)，使切削力增加。同时，不锈钢的加工硬化严重，热强度高，进一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折断也比较困难。因此加工不锈钢的切削力大，如车削1Cr18Ni9Ti的单位切削力为2450MPa，比45号钢高25%。

切削温度高：切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大，产生的切削热多；加上不锈钢的导热系数约为45号钢的?～?，大量切削热都集中在切削区和刀—屑接触的界面上，散热条件差。在相同的条件下，1Cr18Ni9Ti

的切削温度比45号钢高200℃左右。

切屑不易折断、易粘结：不锈钢的塑性、韧性都很大，车加工时切屑连绵不断，不仅影响操作的顺利进行，切屑还会挤伤已加工表面。在高温、高压下，不锈钢与其他金属的亲和性强，易产生粘附现象，并形成积屑瘤，既加剧刀具磨损，又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化。含碳量较低的马氏体不锈钢的这一特点更为明显。

刀具易磨损：切削不锈钢过程中的亲和作用，使刀—屑间产生粘结、扩散，从而使刀具产生粘结磨损、扩散磨损，致使刀具前刀面产生月牙洼，切削刃还会形成微小的剥落和缺口；加上不锈钢中的碳化物(如TiC)微粒硬度很高，切削时直接与刀具接触、摩擦，擦伤刀具，还有加工硬化现象，均会使刀具磨损加剧。

线膨胀系数大：不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的1.5倍，在切削温度作用下，工件容易产生热变形，尺寸精度较难控制。

5 切削不锈钢时怎样选择刀具材料？

合理选择刀具材料是保证高效率切削加工不锈钢的重要条件。根据不锈钢的切削特点，要求刀具材料应具有耐热性好、耐磨性高、与不锈钢的亲和作用小等特点。目前常用的刀具材料有高速钢和硬质合金。

高速钢的选择：高速钢主要用来制造铣刀、钻头、丝锥、拉刀等复杂多刃刀具。普通高速钢W18Cr4V使用时刀具耐用度很低已不符合需要，采用新型高速钢刀具切削不锈钢可获得较好的效果。

在相同的车削条件下，用W18Cr4V和95w18Cr4V两种材料的刀具加工1Cr17Ni2工件，刀具刃磨一次加工的件数分别为2～3件和12件，用95w18Cr4V的刀具耐用度提高了几倍。这是由于提高了钢的含碳量，从而增加了钢中碳化物含量，常温硬度提高2HRC红硬性更好，600℃时由W18Cr4V的HRC48.5上升到HRC51～52，耐磨性比W18Cr4V提高2～3倍。

应用高钒高速钢W12Cr4V4Mo制作型面铣刀加工1Cr17Ni2可以获得较高的刀具耐用度。因为含钒量增加，可在钢中形成硬度很高的VC，细小的VC存在于晶介，可以阻止晶粒长大，提高钢的耐磨性；W12Cr4V4Mo的红硬性很好，600℃时硬度可达HRC51.7，因此适合于制作切削不锈钢的各种复杂刀具。但其强度(sb=3140 MPa)及冲击韧性(ak=2.5 J/cm3)略低于W18Cr4V，使用时要稍加注意。

随着刀具制作技术的不断发展，对于批量大的工件，采用硬质合金多刃、复杂刀具进行切削加工效果会更好。

硬质合金的选择：YG类硬质合金的韧性较好，可采用较大的前角，刀刃也可以磨得锋利些，使切削轻快，且切屑与刀具不易产生粘结，较适于加工不锈钢。特别是在振动的粗车和断续切削时，YG类合金的这一优点更为重

要。另外，YG类合金的导热性较好，其导热系数比高速钢高将近两倍，比YT类合金高一倍。因此YG类合金在不锈钢切削中应用较多，特别是在粗车刀、切断刀、扩孔钻及铰刀等制造中应用更为广泛。

较长时期以来，一般都采用YG6、YG8、YG8N、YW1、YW2等普通牌号的硬质合金作为切削不锈钢的刀具材料，但均不能获得较理想的效果；采用新牌号硬质合金如813、758、767、640、712、798、YM051、YM052、YM10、Y S2T、YD15等，切削不锈钢可获得较好的效果。而用813牌号硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢效果很好，因为81 3合金既具有较高的硬度(≥HRA91)、强度(sb=1570MPa)，又具有良好的高温韧性、抗氧化性、抗粘结性，其组织致密耐磨性好。

6 切削不锈钢时怎样选择刀具几何参数？

前角g0：不锈钢的硬度、强度并不高，但其塑性、韧性都较好，热强性高，切削时切屑不易被切离。在保证刀具有足够强度的前提下，应选用较大的前角，这样不仅能够减小被切削金属的塑性变形，而且可以降低切削力和切削温度，同时使硬化层深度减小。

车削各种不锈钢的前角大致为12°～30°。对马氏体不锈钢(如2Cr13)，前角可取较大值；对奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢，前角应取较小值；对未经调质处理或调质后硬度较低的不锈钢，可取较大前角；直径较小或薄壁工件，宜采用较大的前角。

高速钢铣刀取gn=10°～20°，硬质合金铣刀取gn=5°～10°；铰刀一般取g0=8°～12°；丝锥一般取g0= 15°～20°(机用)或g0=20°(手用)。

后角a0：加大后角能减小后刀面与加工表面的摩擦，但会使切削刃的强度和散热能力降低。后角的合理值取决于切削厚度，切削厚度小时，宜选较大后角。

不锈钢车刀或镗刀通常取a0=10°～20°(精加工)或a0=6°～10°(粗加工)；高速钢端铣刀取a0=10°～2 0°，立铣刀取a0=15°～20°；硬度合金端铣刀取a0=5°～10°，立铣刀取a0=12°～16°；铰刀和丝锥取a0= 8°～12°。

图1 双刃倾角断屑车刀

主偏角kr、副偏角k′r，和re：减小主偏角可增加刀刃工作长度，有利于散热，但在切削过程中使径向力加大，容易产生振动，常取kr=45°～75°，若机床刚性不足，可适当加大。副偏角常取k′r=8°～15°。为了加强刀尖，一般应磨出e=0.5～1.0 mm的刀尖圆弧。

刃倾角ls：为了增加刀尖强度，刃倾角一般取ls=-8°～-3°，断续切削时取较大值ls=-15°～-5°。

生产实践中，为了加大切屑变形，提高刀尖强度与散热能力，采用双刃倾角车刀，取得了良好的断屑效果，也加宽了断屑范围，如图1所示。第一刃倾角ls1≥0°，第二刃倾角在接近刀尖部位，ls2≈-20°，第二刃倾角的刀刃长度lls2。≈ap/3。

当双刃倾角车刀的g0=20°、a0=6°～8°、kr=90°或75°、倒棱前角g01=-10°、re=0.15～0.2 mm时，在Vc=80～100 m/min、f=0.2～0.3 mm/r、ap=4～15 mm的条件下切削，断屑效果良好，刀具耐用度高。

要求刀具前后刀面的表面粗糙度值小，刀具磨钝标锥VB为加工一般材料的1/2。

7 切削不锈钢时怎样选择刀具断(卷)屑槽和刃口形式？

切削不锈钢时还应选择合适的刀具断(卷)屑槽，以便控制连绵不断的切屑，通常采用全圆弧形或直线圆弧形断(卷)屑槽。断(卷)屑槽的宽度Bn=3～5 mm，槽深h=0.5～1.3 mm，Rn=2～8 mm。一般情况下，粗车时ap、f大，断(卷)屑槽宜宽而浅；精车时ap、f小，应窄而深些。

断(卷)屑槽的形式见图2。

切削加工过程中，如果发生切屑缠绕在工件或刀具上的现象，表示断(卷)屑槽过宽过浅，可加大进给量，使切屑折断；如果切屑挤轧在槽内，发出吱吱叫声，或切屑飞溅伤人，表示断(卷)屑槽太窄太深，这时可减小进给量。同时还要注意控制断(卷)屑槽的位置。断(卷)屑槽的尺寸见表3、表4和表5。

表3 外圆车刀断(卷)屑槽尺寸

表4 镗刀断(卷)屑槽尺寸

表5 切断刀断(卷)屑槽尺寸

8 切削不锈钢时怎样选择切削用量？

切削用量对加工不锈钢时的加工硬化、切削力、切削热等有很大影响，特别是对刀具耐用度的影响较大。选择的切削用量合理与否，将直接影响切削效果。

表6 车螺纹和钻、扩、铰孔时的切削用量

切削速度Vc：加工不锈钢时切削速度稍微提高一点，切削温度就会高出许多，刀具磨损加剧，耐用度则大幅度下降。

为了保证合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按车削普通碳钢的40%～60%选取。镗孔和切断时，由于刀具刚性、散热条件、冷却润滑效果及排屑情况都比车外圆差，切削速度还要适当降低。

不同种类的不锈钢的切削加工性各不相同，切削速度也需相应调整。一般1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢的切削速度校正系数Kv为1.0，硬度在HRC28以下的2cr13等马氏体不锈钢的Kv为1.3～1.5，硬度为HRC28～35的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0.9～1.1，硬度在HRC35以上的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0.7～0.8，耐浓硝酸不锈钢的Kv为0.6～0.7。

切削深度ap：粗加工时余量较大，应选用较大的切深，可减少走刀次数，同时可避免刀尖与毛坯表皮接触，减轻刀具磨损。但加大切深应注意不要因切削力过大而引起振动，可选ap=2～5 mm。精加工时可选较小的切削深度，还要避开硬化层，一般采用ap=0.2～0.5 mm。

进给量f：进给量的增大不仅受到机床动力的限制，而且切削残留高度和积屑瘤高度都随进给量的增加而加大，因此进给量不能过大。为提高加工表面质量，精加工时应采用较小的进给量。同时，应注意f不得小于0.1 mm/r，避免微量进给，以免在加工硬化区进行切削，并且应注意切削刃不要在切削表面停留。

加工不锈钢的切削用量见表6和表7。

表7 不锈钢的常用切削用量

9 切削不锈钢时怎样选择切削液和冷却方式？

由于不锈钢的切削加工性较差，对切削液的冷却、润滑、渗透及清洗性能有更高的要求，常用的切削液有以下几类：

硫化油：是以硫为极压添加剂的切削油。切削过程中能在金属表面形成高熔点硫化物，而且在高温下不易破坏，具有良好的润滑作用，并有一定的冷却效果，适用于一般车削、钻孔、铰孔及攻丝。硫化豆油适用于钻、扩、铰孔等工序。

直接硫化油的配方是：矿物油98%，硫2%。

间接硫化油的配方是：矿物油78%～80%，植物油或猪油18%～20%，硫1.7%。

机油、锭子油等矿物油：其润滑性能较好，但冷却和渗透性较差，适用于外圆精车。

植物油：如菜油、豆油等，其润滑性能较好，适用于车螺纹及铰孔、攻丝等工序。

乳化液：具有较好的冷却和清洗性能。也有一定的润滑作用，可用于不锈钢粗车。

在切削加工过程中应使切削液喷嘴对准切削区，或最好采用高压冷却、喷雾冷却等冷却方式。

表8 高速钢铣刀加工不锈钢的铣削用量

10 怎样对不锈钢进行铣削加工？

铣削不锈钢的特点是：不锈钢的粘附性及熔着性强，切屑容易粘附在铣刀刀齿上，使切削条件恶化；逆铣时，刀齿先在已经硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趋势；铣削时冲击、振动较大，使铣刀刀齿易崩刃和磨损。

铣削不锈钢除端铣刀和部分立铣刀可用硬质合金作铣刀刀齿材料外，其余各类铣刀均采用高速钢，特别是钨—钼系和高钒高速钢具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1～2倍。适宜制作不锈钢铣刀的硬质合金牌号有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。

铣削不锈钢时，切削刃既要锋利又要能承受冲击，容屑槽要大。可采用大螺旋角铣刀(圆柱铣刀、立铣刀)，螺旋角b从20°增加到45°(gn=5°)，刀具耐用度可提高2倍以上，因为此时铣刀的工作前角g0e由11°增加到27°以上，铣削轻快。但b值不宜再大，特别是立铣刀以b≤35°为宜，以免削弱刀齿。

采用波形刃立铣刀加工不锈钢管材或薄壁件，切削轻快，振动小，切屑易碎，工件不变形。用硬质合金立铣刀高速铣削、可转位端铣刀铣削不锈钢都能取得良好的效果。

用银白屑(SWC)端铣刀铣削1Cr18Ni9Ti，其几何参数为gf=5°、gp=15°、af=15°、ap=5°、kr=55°、k′r=35°、g01=-30°、bg=0.4mm、re=6mm，当Vc=50～90 m/min、Vf=630～750mm/min、a′p=2～6mm并且每齿进给量达0.4～0.8mm时，铣削力减小10%～15%，铣削功率下降44%，效率也大大提高。其原理是在主切削刃上磨出负倒棱，铣削时人为地产生积屑瘤，使其代替切削刃进行切削，积屑瘤的前角gb可达20~～302，由于主偏角的作用，积屑瘤受到一个前刀面上产生的平行于切削刃的推力作用而成为副屑流出，从而带走了切削热，降低了切削温度。

铣削不锈钢时，应尽可能采用顺铣法加工。不对称顺铣法能保证切削刃平稳地从金属中切离，切屑粘结接触面积较小，在高速离心力的作用下易被甩掉，以免刀齿重新切入工件时，切屑冲击前刀面产生剥落和崩刃现象，提高刀具的耐用度。

采用喷雾冷却法效果最为显着，可提高铣刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷却，应保证切削液流量达到充分冷却。硬质合金铣刀铣削不锈钢时，取Vc=70～150 m/min，Vf=37.5～150 mm/min，同时应根据合金牌号及工件材料的不同作适当调整。高速钢铣刀的切削用量见表8。

11 怎样对不锈钢进行钻孔？钻孔时应注意哪些问题？

在不锈钢工件上钻孔常采用麻花钻，对淬硬不锈钢，可用硬质合金钻头，有条件时可用超硬高速钢或超细晶粒硬质合金钻头。钻孔时扭矩和轴向力大，切屑易粘结、不易折断且排屑困难，加工硬化加剧，钻头转角处易磨损，钻头刚性差易产生振动。因此要求钻头磨出分屑槽，修磨横刃以减小轴向力，修磨成双顶角以改善散热条件。

钻削不锈钢的典型钻头(即不锈钢群钻)如图4所示。

图5 不锈钢断屑钻头图4 不锈钢群钻

图6 S形硬质合金钻头

图7 四刃带钻头

图3中L≈0.32d0，L/2>L1>L/3，R≈0.2d0，h=0.04d0，b≈0.04d0。使用这种钻头钻削1Cr18Ni9Ti时，对?

20 mm、?25 mm、呾 mm三种直径的钻头，采用n=105 r/min，f=0.32 mm/r、0.4 mm/r、0.56 mm/r、0.67 mm/r 四种不同的进给量，均可顺利地断屑和排屑。

还可采用不锈钢断屑钻头(图5)、S形硬质合金钻头(图6)、四刃带钻头(图7)及可转位硬质合金浅孔钻。

用不锈钢断屑钻头(图5)加工马氏体不锈钢2Crl3时，只需磨出E-E处断屑槽；而钻削加工lCrl8Ni9Ti奥氏体不锈钢时，还需加开A-A处断屑槽。不锈钢断屑钻头的具体参数及适用的钻削用量见表9。

S形硬质合金钻头的特点是：无横刃，可减小轴向力50%；钻心处前角为正值，刃口锋利；钻心厚度增大，提高了钻头刚性；有两个喷切削液孔；圆弧形切削刃及排屑槽分布合理，便于切屑成小块，以利排出。

可转位硬质合金浅孔钻的特点是：钻头前端不对称装有两片凸三角形刀片，分屑切除孔的不同部分，能自动定心，孔的直线性好，并且切入切出长度短；刀片前刀面上带有多个坑状断屑槽，切削性能良好，尤其是断屑可靠，切屑呈一致的碎卷屑；内冷却使切削液直接喷向钻削加工表面，改善冷却效果，排屑非常通畅；特别是可根据工件材料采用不同牌号的硬质合金刀片，切削速度达80～120m/min，钻削非常轻快。加工奥氏体不锈钢的钻削用量见表10。

表9 不锈钢断屑钻头的断屑槽和钻削用量

钻削不锈钢时，经常发现钻头容易磨损、折断，孔表面粗糙，有时出现深沟而无法消除；孔径过大，孔形不圆或向一边倾斜等现象。在操作时应注意下列事项：

几何形状必须刃磨正确，两切削刃要保持对称。钻头后角过大，会产生“扎刀”现象，引起颤振，使钻出的孔呈多角形。应修磨横刃，以减小钻孔轴向力。

钻头必须装正，保持钻头锋利，用钝后应及时修磨。

合理选择钻头几何参数和钻削用量，按钻孔深度要求，应尽量缩短钻头长度、加大钻心厚度以增加刚性。使用高速钢钻头时，切削速度不可过高，以防烧坏刀刃。进给量不宜过大，以防钻头磨损加剧或使孔钻偏，在切入和切出时进给量应适当调小。

充分冷却润滑，切削液一般以硫化油为宜，流量不得少于5～8 L/min，不可中途停止冷却，在直径较大时，应尽可能采用内冷却方式。

认真注意钻削过程，应及时观察切屑排出状况，若发现切屑杂乱卷绕立即退刀检查，以防止切屑堵塞。还应注意机床运转声音，发现异常应及时退刀，不能让钻头在钻削表面上停留，以防钻削表面硬化加剧。

表10 奥氏体不锈钢的钻削用量

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为了解决耐酸不锈钢钻孔时的断屑问题，研制了新型钻耐酸不锈钢断屑群钻，用它钻孔时切屑长100mm左右呈“礼花”状从孔中排出，断屑效果十分理想。

在钻孔过程中要出这种切屑的关键是：一要使分屑点处于临界分屑状态；二要适当磨出钻尖高(h=0.05D～0. 07D)和圆弧半径(R=0.2D)；三是L1=1.7～3.3 mm位置应选择恰当，并配合适当大的进给量和较低的切削速度，使切屑在斜拧状态中折断。

使用耐酸不锈钢断屑群钻钻孔时，应选用较低的切削速度和较大的进给量，有利于实现断屑。

13 怎样对不锈钢进行铰孔？

对不锈钢铰孔时，经常遇到的问题是：孔表面容易划出沟槽，粗糙度差，孔径超差，呈喇叭口，铰刀易磨损等。不同种类不锈钢的切削加工性不同，在铰孔中所表现出的问题也不一样，如对1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢和耐浓硝酸不锈钢铰孔时，主要是铰刀磨损问题；而对2Cr13等马氏体不锈钢铰孔时，主要是不容易保证铰孔的粗糙度和尺寸精度问题。为了避免这些问题，应注意以下事项：

合理选择铰刀和铰削用量，是保证铰孔顺利进行的关键。

(2)提高预加工工序质量，防止预加工孔出现划沟、椭圆、多边形、锥度或喇叭口、腰鼓形状、轴心线弯曲、偏斜等现象。

保持工件材质硬度适中，尤其对2Cr13马氏体不锈钢，调质处理后的硬度在HRC28以下为宜。

正确安装铰刀和工件，铰刀必须装正，铰刀轴线应和工件预加工孔的轴线保持一致，以保证各刀齿均匀切削。

选用合适的切削液，可以解决不锈钢的切屑粘附问题，并使之顺利排屑，从而降低孔表面粗糙度和提高刀具耐用度。一般以使用硫化油为宜，若在硫化油中添加10%～20%CCl4或在猪油中添加20%～30%CCl4，对降低表面粗糙度有显着的效果。由于CCl4对人体有害，宜采用硫化油85%～90%和煤油10%～15%的混合液。铰刀直径较大时，可采用内冷却方式。

认真注意铰孔的过程，严格检查刀齿的跳动量，是获得均匀铰削的关键。在铰削过程中，注意切屑的形状，由于铰削余量小，切屑呈箔卷状或呈很短的螺卷状。若切屑大小不一，有的呈碎末状、有的呈小块状，说明铰削不均匀。若切屑呈条的弹簧状，说明铰削余量太大。若切屑呈针状、碎片状，说明铰刀已经磨钝。还要防止切屑堵塞，应勤于观察刀齿有无粘屑，以避免孔径超差。使用硬质合金铰刀铰孔时，会出现孔收缩现象，为防止退刀时将孔拉毛，可采取加大主偏角来改善这种情况。

14 怎样对不锈钢进行攻丝？

在不锈钢上攻丝比在普遍钢材上攻丝要困难得多。经常出现由于扭矩大，丝锥被“咬死”在螺孔中，崩齿或折断，螺纹表面不光，沟纹，尺寸超差，乱扣和丝锥磨损严重等现象。因此，攻制不锈钢螺纹时应采取相应的技术措施加以解决。

攻制不锈钢螺纹时，“胀牙”现象比较严重，丝锥容易“咬死”在孔中，所以螺纹底孔应适当加大。一般情况下，螺距为1mm以下的螺纹底孔直径等于公称直径减去螺距；螺距大于1mm时，螺纹底孔直径等于公称直径减去1.1倍螺距。

图10 加工不锈钢用的无槽丝锥

选择合适的丝锥和合理的切削用量，是关系到攻丝质量的关键。丝锥材料，应选含钴或铝超硬高速钢；主偏角和螺距、丝锥把数有关，头锥kr=5°～7°，二锥、三锥为kr=10°～20°；校准部分一般取3～4扣螺纹长度，并有0.05～0.1mm/100 mm的倒锥；容屑槽方向一般取b=8°～15°，可以控制切屑流动方向，对于直槽丝锥，可以将丝锥前端改磨成螺旋形；丝锥的前角一般为gp=15°～20°，后角为8°～12°。

可采用无槽丝锥对不锈钢攻丝，见图10。使用无槽丝锥挤丝前的底孔直径为：

d0=dw-(0.5-0.6)P

式中：dw——工件螺纹外径，mm；

P——螺距。

(4)不锈钢攻丝时，应保证有足够的冷却润滑液。通常可选用硫化油+15%～20%CCl4；白铅油+机油或其他矿物油；煤油稀释氯化石蜡等。

在攻丝的过程中，万一丝锥折断，可将工件放在硝酸溶液中进行腐蚀，可以很快将高速钢丝锥腐蚀，而不报废工件。

15 磨削不锈钢有哪些特点？

不锈钢的韧性大，热强度高，而砂轮磨粒的切削刃具有较大的负前角，磨削过程中磨屑不容易被切离，切削阻力大，挤压、摩擦剧烈。单位面积磨削力很大，磨削温度可达1000℃～1500℃。同时，在高温高压的作用下，磨屑易粘附在砂轮上，填满磨粒问的空隙，使磨粒失去切削作用。不锈钢的类型不同，产生砂轮堵塞的情况也不相同，如磨削耐浓硝酸不锈钢及耐热不锈钢，粘附、堵塞现象比1Cr18NiTi严重，而1Cr13、2Cr13等马氏体不锈钢就比较轻。

不锈钢的导热系数小，磨削时的高温不易导出，工件表面易产生烧伤、退火等现象，退火层深度有时可达0. 01～0.02 mm。磨削过程中产生严重的挤压变形，导致磨削表面产生加工硬化，特别是磨削奥氏体不锈钢时，由于奥氏体组织不够稳定，磨后易产生马氏体组织，使表面硬化严重。

不锈钢的线膨胀系数大，在磨削热的作用下易产生变形，其尺寸难以控制。尤其是薄壁和细长的零件，此现象更为严重。

多数类型的不锈钢不能被磁化，在平面磨削时，只能靠机械夹固或专用夹具来夹持工件，利用工件侧面夹紧工件，产生变形和造成形状或尺寸误差，薄板工件更为突出。同时也会引起磨削过程中的颤振而出现鳞斑状的波纹。

16 磨削不锈钢时怎样选择砂轮？

磨料：白刚玉具有较好的切削性能和自锐性，适于磨削马氏体及马氏体+铁素体不锈钢；单晶刚玉磨料适用于磨削奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢；微晶刚玉磨料是由许多微小的晶体组成的，强度高、韧性和自锐性好，其自锐的特点是沿微晶的缝隙碎裂，从而获得微刃性和微刃等高性，可以减少烧伤、拉毛等现象，并可以降低磨削表面粗糙度，适于磨削各种不锈钢；立方氮化硼磨料的硬度很高，热稳定性好，化学惰性高，在1300℃～150 0℃不氧化，磨粒的刃尖不易变钝，产生的磨削热也少，适用于磨削各种不锈钢。为了减少粘附现象，也可采用碳化硅和人造金刚石为磨料的砂轮。

粒度：磨削不锈钢时，一般以采用36号、46号、60号中等粒度的砂轮为宜，其中粗磨时，采用36号、46号粒度，精磨用60号粒度。为了同时适用于粗磨和精磨，则采用46号或60号粒度。

结合剂：磨削不锈钢要求砂轮具有较高的强度，以便承受较大的冲击载荷。陶瓷结合剂耐热、抗腐蚀，用它制成的砂轮能很好地保持切削性能，不怕潮湿，且有多孔性，适合于制作磨削不锈钢砂轮的结合剂。磨削耐浓硝酸不锈钢等材料内孔时，可采用树脂结合剂制造砂轮。

硬度：应选用硬度较低的砂轮，以提高自锐性。一般选用G～N硬度的砂轮，其中以K～L使用最为普遍，使用微晶刚玉作磨料的内圆磨砂轮，则以J硬度为宜。

组织：为了避免磨削过程中砂轮堵塞，砂轮组织应选较疏松的，一般选用5号～8号较为合适。

17 磨削不锈钢时怎样选择磨削用量？

陶瓷结合剂砂轮的速度为30～35 m/s；树脂结合剂的砂轮速度为35～50 m/s。当发现表面烧伤时，应将砂轮速度降至16～20 m/s。

工件速度，当工件直径小于50 mm时，n=120～150 r/min；大于50 mm时，n=40～80 r/min。用砂轮外圆进行平面精磨时，工作台运动速度一般为15～20 m/min，粗磨时为5～50 m/min。磨削深度和横向进给量小时取大值，横向进给量大时取小值。粗磨深度为0.04～0.08 mm，精磨深度为0.01 mm。修整砂轮后应减小磨削深度。

外圆磨削时纵向进给量，粗磨时为(0.2～0.7)B mm/r，精磨时为(0.2～0.3)B mm/r；内圆磨削时纵向进给量，粗磨时为(0.4～0.7)B mm/r，精磨时为(0.25～0.4)B mm/r；砂轮外圆平面磨横向进给量，粗磨时(0.3～0.7)B m m/dst，精磨时为(0.05～0.1)B mm/dst。

18 磨削不锈钢时应注意什么？

应及时修整砂轮，粗磨时砂轮要修整粗一些，精磨时砂轮要始终保持锋利，以免过热烧伤。修整后的砂轮两侧转角处，不允许有毛刺存在。

低表面粗糙度磨削时，粗精磨应分别进行，精磨余量一般留0.05 mm为宜，工件装夹误差大时可留0.1 mm。

磨削过程中必须充分冷却，以带走大量的磨削热和进行冲刷，防止砂轮堵塞和工件表面烧伤。冷却液必须清洁，不能混入磨屑或砂粒，以免将工件拉毛。磨削不锈钢的冷却液，一般选用冷却性能较好的乳化液，或用含有极压添加剂且表面张力小的冷却液。流量为20～40 L/min，砂轮直径大时为80 L/min。

不锈钢磨削余量应取小一些，外圆磨削时，直径上的磨削余量为0.15～0.3 mm，精磨余量为0.05 mm。内圆磨削的余量与外圆磨削基本相同。平面磨削时，对面积小、刚性好的零件，单边留余量为0.15～0.2 mm，刚性差、面积大的零件，单边留磨削余量0.25～0.3 mm。

19 加工不锈钢的实例有哪些？

不锈钢的用途很广，切削加工的实例也很多，在这里仅举几个切削加工的实例，以供参考。

车削：工件材料为1Cr18Ni9Ti，工件尺寸为?900 mm×720 mm。原用YG8硬质合金车刀，刀具几何参数g0=1 5°～18°，a0=6°～8°，kr=75°，ls=-5°～-8°；切削用量为Vc=28 m/min，ap=0.3～0.5 mm，f=0.16mm/r，精车一刀需刃磨28次车刀，且工件表面接刀痕十分明显。后改用YG8N硬质合金车刀，除将切削速度提高到42. 4m/min外，其他条件相同，精车一刀外圆，仅需磨刀5次，工件表面粗糙度Ra为3.2μm，接刀痕也不明显。

车螺纹：工件材料为1Cr18Ni9Ti，螺纹规格为M20×2.5。原用YG8硬质合金，Vc=10 m/min，f=2.5 mm/r，ap=0.3～0.4 mm，刀具刃磨一次加工不了一件。改用813硬质合金，在Vc=36 m/min的条件下，可加工两件以上，效率和刀具耐用度可提高两倍以上。

铣削：工件材料为Cr17Ni2，铣削平面，切削用量为Vc=90～100 m/min，ap=3～4 mm，af=0.15 mm/z。刀具为可转位端铣刀，刀具材料为YW4，刀具几何参数为g0=5°，a0=8°，kr=75°，ls=5°。刀具耐用度为41 min。

镗孔：工件材料为1Cr18Ni9Ti，刀具材料原用YG6和YG10H硬质合金，刀具几何参数为g0=20°，a0=8°，kr=75°，ls=-3°。切削用量为Vc=20 m/min，ap=3 mm，f=0.32mm/r。在相同的条件下，YG6的刀具耐用度为1 5 min，且不断屑而粘刀，YG10H的刀具耐用度为60 min，而且切削质量良好。

钛合金特性及加工办法

精心整理 钛合金特性及加工方法 钛合金以其强度高、机械性能及抗蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。随着加工工艺技术的发展，近年来，钛合金已广泛应用于飞机发动机的压气机段、发动机罩、排气装置等零件的制造以及飞机的大梁隔框等结构框架件的制造。我公司某新型航空发动机的钛合金零件约占零件总数的11％。本文是在该新机试制过程中积累的对钛合金材料切削特性以及在不同加工方法下表现出的具体特点的认识及所应采取工艺措施的经验总结。 1钛合金的切削加工性及普遍原则 钛合金按金属组织分为a 相、b 相、a+b 相，分别以TA ，TB ，TC 表示其牌号和类型。我公司某新型发动 600 损严重。 要保持刀刃锋利，以保证排屑流畅，避免粘屑崩刃。 切削速度宜低，以免切削温度过高；进给量适中，过大易烧刀，过小则因刀刃在加工硬化层中工作而磨损过快；切削深度可较大，使刀尖在硬化层以下工作，有利于提高刀具耐用度。 加工时须加冷却液充分冷却。 切削钛合金时吃刀抗力较大，故工艺系统需保证有足够的刚度。由于钛合金易变形，所以切削夹紧力不能大，特别是在某些精加工工序时，必要时可使用一定的辅助支承。 以上是钛合金加工时需考虑的普遍原则，事实上，用不同的加工方法时及在不同的条件下存在着不同的矛盾突出点和解决问题的侧重点。 2钛合金切削加工的工艺措施

车削 钛合金车削易获得较好的表面粗糙度，加工硬化不严重，但切削温度高，刀具磨损快。针对这些特点，主要在刀具、切削参数方面采取以下措施： 刀具材料：根据工厂现有条件选用YG6，YG8，YG10HT。 刀具几何参数：合适的刀具前后角、刀尖磨圆。 较低的切削速度。 适中的进给量。 较深的切削深度。 选用的具体参数见表1。 表1车削钛合金参数表工序车刀前角go ° ° mm m/min mm mm/r 粗车56 精车56 铣削 了3 此外，为使钛合金顺利铣削，还应注意以下几点： 相对于通用标准铣刀，前角应减小，后角应加大。 铣削速度宜低。 尽量采用尖齿铣刀，避免使用铲齿铣刀。 刀尖应圆滑转接。 大量使用切削液。 为提高生产效率，可适当增加铣削深度与宽度，铣削深度一般粗加工为 1.5～3.0mm，精加工为0.2～0.5mm。 磨削 磨削钛合金零件常见的问题是粘屑造成砂轮堵塞以及零件表面烧伤。其原因是钛合金的导热性差，使磨削区产生高温，从而使钛合金与磨料发生粘结、扩散以及强烈的化学反应。粘屑和砂轮堵塞导致磨削比显著

钛合金在多领域的应用与发展

上海大学 本科生课程论文论文题目：钛合金在多领域的应用与发展 课程名称： 课程号： 学生姓名： 学生学号： 所在学院：材料科学与工程学院 日期：2015.05.24

摘要：钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。本文综述了钛合金在航空航天飞行器、热氢处理、发动机、高温钛合金、生物医用材料等方面的应用与发展。 关键词：钛合金；航空；氢；发动机；生物医用材料 钛合金在航空方面的应用与发展 钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点。从20世纪50年代开始,钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一,可以减轻飞机的重量,提高结构效率。在飞机用材中钛的比例,客机波音777为7%,运输机C-17为10.3%,战斗机F-4为8%,F-15为25.8%,F-22为39%。 高性能航空发动机的发展需求牵引着高温钛合金的发展,钛合金的使用温度逐步提高,从20世纪50年代以Ti-6Al-4V合金为代表的350℃,经过IMI679和IMI829提高到了以IMI834合金为代表的600℃。目前,代表国际先进的高温钛合金有美国的Ti-6242S,Ti-1100,英国的IMI834,俄罗斯的BT36以及中国的Ti-60。表2为600℃主要高温钛合金的成分及性能特点。 Ti-6242S(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si)钛合金是美国于20世纪60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要,特别是为了满足喷气发动机使用要求而研制的一种近α型钛合金。合金的最高使用温度为540℃,室温的σb=930 MPa。特点是具有强度、蠕变强度、韧性和热稳定性的良好结合,并具有良好的焊接性能,主要应用于燃气涡轮发动机零件,发动机结构板材零件,飞机机体热端零件。 BT36(Ti-6.2A1-2Sn-3.6Zr-0.7Mo-0.1Y-5.0W-0.15Si)合金是俄罗斯于1992年研制成功的一种使用温度在600～650℃的钛合金。合金中加入了5%W和约0.1%Y。加入W对提高合金的热强性有明显作用。加入微量Y可以明显地细化合金的晶粒,改善了合金的塑性和热稳定性。 Ti60(Ti-5.8 Al-4.8 Sn-2.OZr-1.0 Mo-0.35Si-0.85Nd)合金由中国科学院金属研究所在Ti55合金基础上改型设计、宝鸡有色金属加工厂参与研制的一种600℃高温钛合金。Ti60合金的特点之一是合金中加入了1%Nd(质量分数),通过内氧化方式形成富含Nd、Sn和O的稀土相,降低基体中的氧含量,从而起到净化基体,改善合金热稳定性的作用。Ti60合金已进行了半工业性中试试验(包括压气机盘模锻)和全面性能测定。 根据国内外研究现状,未来高温钛合金的发展趋势是:(1)研制600℃以上的新型高温钛合金。可对现有高温钛合金的成分进行调整,改进加工工艺,或研发新的高温钛合金,提高高温钛合金的使用温度。(2)稀土元素在高温钛合金中的作用尚待进一步研究。我国研制的含稀土元素的高温钛合金其使用温度已达到600℃,其各项性能显示均为良好。但稀土元素在合金

钛及钛合金机械加工要求综述

钛及钛合金机械加工要求 一、钛及钛合金切削特点: 1、变形系数小:变形系数小于或接近于1,切削在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大,加速刀具磨损。 2、切屑温度高:在相同的切削条件下,切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。 3、单位面积上的切削力大:容易造成崩刃,加大刀具磨损并影响零件的精度。 4、冷硬现象严重:降低零件的疲劳强度,加剧刀具磨损。 5、刀具磨损:在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下,刀具很容易产生粘结磨损。 二、刀具选择 1、切削加工钛及钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发,选用红硬性好,抗弯强度高,导热性能好,与钛合金金亲和性差的刀具材料。 2、常选用YG类硬质合金刀具比较适合,常用的硬质合金刀具材料为:YG8、YG 3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。 3、也可以选用金刚石和立方氮化硼作刀具。 三、加工设备要求 1、设署专用加工场地,确定专用加工钛及钛合金的机床。 2、工作区域辅设橡胶板或木地板,以免碰伤、擦伤钛材表面。

3、与钛及钛合金接触的所有工具、夹具、机床或其它装置必须洁净。 4、经清洗过的钛合金零件,要防止油脂或指印污染,否则以后可能造成盐(氯化钠的应力腐蚀。 5、禁止使用铅、铜、锡、镉及其合金,锌基合金制作的工具,夹具与钛,钛合金接触。 四、切削加工的要求 1、由于钛及钛合金的弹性模量小,工件在加工中的夹紧变形和受力变形大,会降低工件的加工精度,工件安装时夹紧力不宜过大,必要时可增加辅助支承。 2、切削液选用不含氯化物的切削液。 3、切削时,应大量浇注切削液,使钛及钛合金加工时充分得到冷却。 4、加工时,应防止切屑在机床上堆积。 5、刀具用钝后立即进行更换,或降低切削速度,加大进给量以加大切屑厚度。 6、加工时如一旦着火,应采用滑石粉,石灰石粉末,干砂等灭火器材进行扑灭,严禁使用四氯化碳,二氧化碳灭火器,也不能浇水。

钛合金切削加工知识

合金磨削刀具-钛合金的切削加工 首页>行业信息>行业信息> 合金磨削刀具-钛合金的切削加工 摘要：文件地点传真-500kV世博输变电工程设备采购招标混凝土机械设备-我国混凝土泵车的研发趋势器 材行业企业-2008年是纺织机械发展预测除尘器粉尘气体-现代锅炉除尘设备简介控制器技术空调-我国将 制定变频控制器标准终结市场混乱新产品功能水平-中联环卫机械公司五款新产品通过验收波兰装配厂-扩 大欧洲市场份额徐工波兰装配厂落成叉车鸟巢开幕式-龙工叉车为奥运鸟巢极速“变装”出力(图)刀具加工 刀片-Kennametal公司推出KB9640新刀具工程机械企业-工程机械租赁业发展前景广阔1．钛合金可分为哪几类?钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以 上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，合金,磨削,刀具,丝锥,切屑,砂轮,磨损,铰刀,硬质合金,温度, 1．钛合金可分为哪几类? 钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类： (1) α钛合金：它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。 (2) β钛合金：它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。 (3) α+β钛合金：它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。 三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+p钛合金次之，β钛合 金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。 2．钛合金有哪些性能和用途？ 钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为1800℃，导热系数 λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。 (1)比强度高：钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料， 见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件 及起落架等都使用钛合金。

钛合金材料生产加工项目商业计划书

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摘要 长期以来，我国钛合金棒材的规格不大（直径基本不大于300mm）且组织均匀性较差，已无法满足新型军工装备钛合金整体化结构锻件的用料要求。近年来，我国大规格棒材锻造技术发展较快，逐步实现了航空钛合金直径300mm~500mm棒材的批量化生产，带动了相关技术标准升级。比如，成功制备航空用TC18钛合金Ф500mm棒材、TC4钛合金Ф600mm棒材，Ti6Al4VELI钛合金Ф650mm棒材等。此外，近年来国内新建和引进了包括8,000吨电动螺旋压力机、40,000吨大型模锻机、80,000吨大型模锻机等先进的大吨位加工装备，装备自动化程度以及效率得到提高，板材的宽幅薄板包套叠轧技术、大型锻件旋压成型以及整体化成型技术等也有较大突破。 在我国近年来化工、环保等民用市场快速增长的推动下，钛材行业内众多企业新增大量产能以抢占低端钛材市场为主，相关技术发展总体缓慢。相比之下，因我国大量军工装备、大飞机研制及批量化生产加快，航空等领域对钛材的技术要求不断提高，少数优势单位依托承担国家项目、自立项目的研发推动，我国高端钛材相关技术显著提升。大规格钛合金铸锭真空自耗电弧熔炼技术、大规格棒材锻造技术等发展迅速，航空装备用钛合金材料的国产化水平不断提高，不少钛

合金材料填补了国内空白，基本满足了国内高端市场对钛材性能水平 的需求。 在我国近年来化工、环保等民用市场快速增长的推动下，钛材行 业内众多企业新增大量产能以抢占低端钛材市场为主，相关技术发展 总体缓慢。相比之下，因我国大量军工装备、大飞机研制及批量化生 产加快，航空等领域对钛材的技术要求不断提高，少数优势单位依托 承担国家项目、自立项目的研发推动，我国高端钛材相关技术显著提升。大规格钛合金铸锭真空自耗电弧熔炼技术、大规格棒材锻造技术 等发展迅速，航空装备用钛合金材料的国产化水平不断提高，不少钛 合金材料填补了国内空白，基本满足了国内高端市场对钛材性能水平 的需求。 该高温合金材料项目计划总投资10665.37万元，其中：固定资产 投资7606.98万元，占项目总投资的71.32%；流动资金3058.39万元，占项目总投资的28.68%。 达产年营业收入26634.00万元，总成本费用21187.94万元，税 金及附加214.42万元，利润总额5446.06万元，利税总额6411.66万元，税后净利润4084.55万元，达产年纳税总额2327.12万元；达产

我国钛及钛合金板材未来发展趋势

我国钛及钛合金板材未来发展趋势 智研数据研究中心网讯： 内容提要：随着我国石油、化工等行业对设备的要求越来越高，以及制造业整体水平的快速提升，加之国内需求拉动与国际产业转移的“双重动力”带动下，我国钛材制造业从中长期市场上看，将继续保持快速稳定增长的良好势头。钛板带材作为钛材的重要支柱，产量将会进一步扩大。生产企业要紧抓这一机遇，并逐渐向新产品新业务转移，获得更大的发展空间。 内容选自智研数据研究中心发布的《2012-2016年中国钛行业运营态势及投资前景分析报告》 近年来，我国钛材的需求量迅速增加，已成为继美国和欧洲之后的第三大钛产品消费国。另据相关统计数据分析目前整个钛及钛合金板带材市场应用情况，最大用户是石油化工领域，约占钛板带材消耗总量的60%，其他依次为航空航天领域，约占15%，体育用品行业占6%，海水淡化、核电领域占5%，舰船及海洋工程装备领域占5%，其它领域约占9%。 2007 年我国钛加工材产量为23 640 t，其中钛板材产量为10 552 t，占44. 6%;2008 年我国钛加工材产量为27 737 t，其中钛板材产量为14 707 t，占53%，比上年产量上升了39. 4%;2009 年我国钛加工材产量为24 965 t，其中板材产量为12 067 t; 保守估计2010 年我国钛加工材生产量将达到30 000 t，其中板材产量为16 000 t，板材产量的增长率远高于整个钛加工材的产量增长率。今后，国内各应用领域对钛材需求仍将持续快速增加，继续保持两位数增长态势。 我国的大飞机计划、嫦娥登月计划、太空站计划、核电发展计划以及国家“十二五”发展规划对新型能源开发、高端装备制造业扶持与鼓励，这些为钛板带材提供了前所未有的发展空间和历史契机，同时又对钛板带材提出了更高的要求。 具体表现在: ①在品种方面，对钛带及焊管用薄钛板带需求增大; ②在规格方面，对于宽幅厚钛板( 宽2 000 ～2 500 mm，厚4 ～10 mm) 、宽幅薄钛板( 宽 1 000 ～1 500 mm，厚0. 4 ～3. 5 mm) 及10 ～70 mm 厚的宽幅( 2 400 mm 以上) 厚钛板材的需求日趋增长，而目前我国大部分的钛板生产企业，其装备能力无法满足这些超大、超厚规格的要求，因此未来的两年内，宽幅、超厚钛板材的市场前景良好; ③在化学成分方面，要求均匀化，且铁、氧等杂质含量控制范围窄幅化; ④表面光洁，组织细小均匀，力学性能优异，可满足航空航天、石油化工和核电等行业的苛刻要求。

钛合金及其复合材料项目可行性研究报告

钛合金及其复合材料项目可行性研究报告 泓域Macro WORD格式下载可编辑

目录 第一章钛合金及其复合材料项目绪论 (1) 一、钛合金及其复合材料项目名称及承办企业 (1) 二、钛合金及其复合材料项目提出的理由 (1) 三、钛合金及其复合材料项目选址及用地规模控制指标 (2) 四、环境保护及安全生产 (3) 五、钛合金及其复合材料项目投资方案及预期经济效益 (4) 六、钛合金及其复合材料项目建设进度规划 (7) 七、钛合金及其复合材料项目综合评价 (7) 八、主要经济指标一览表（见附表） (9) 第二章报告编制说明 (10) 一、报告说明 (10) 二、报告编制范围 (10) 第三章项目建设背景及可行性分析 (15) 一、项目建设背景 (15) 二、项目建设可行性分析 (15) 第四章建设规模和产品规划方案合理性分析 (20) 一、建设规模及主要内容 (20) 二、产品规划方案及生产纲领 (21) 三、产品方案合理性分析 (22) 第五章钛合金及其复合材料项目选址科学性分析 (24) 一、项目建设选址原则 (24) 二、项目用地总体要求 (24) 三、钛合金及其复合材料项目选址综合评价 (28)

第六章工程设计总体方案 (30) 一、工程设计条件 (30) 二、建筑规划方案 (32) 三、采用的标准图集 (33) 四、土建工程建设指标 (33) 第七章工艺技术设计及设备选型方案 (35) 一、工艺技术设计确定的原则 (35) 二、工艺技术方案 (36) 三、设备选型 (40) 第八章钛合金及其复合材料项目环境保护分析 (42) 一、建设期环境影响分析及防治对策 (42) 二、运营期废水影响分析及防治对策 (47) 三、运营期废气影响分析及防治对策 (48) 四、运营期固废影响分析及防治对策 (50) 五、运营期噪声影响分析及防治对策 (50) 六、综合评价 (51) 第九章节能分析 (52) 一、项目所在地能源消费及供应条件 (52) 二、项目节能措施 (53) 三、项目预期节能综合评价 (54) 第十章组织机构及人力资源配置 (55) 一、项目建设期管理 (55) 二、项目运营期组织机构 (55) 第十一章钛合金及其复合材料项目实施进度计划 (60)

钛合金的铣削加工技术

钛合金的铣削加工技术 钛及钛合金因密度小、比强度高、耐腐蚀、耐高温、无磁、焊接性能好等优异综合性能，在航空航天等领域得到越来越广泛应用。但是，钛合金的一些物理力学性能给切削加工带来了许多困难。切削时钛合金变形系数小、刀尖应力大、切削温度高、化学活性高、粘结磨损及扩散磨损较突出、弹性恢复大、化学亲合性高等特点，因此在切削加工过程中容易产生粘刀、剥落、咬合等现象，刀具温度迅速升高，导致刀具磨损，甚至完全破坏。 正因为钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点，从20世纪50年代开始，钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一，可以减轻飞机的重量，提高结构效率。在飞机用材中钛的比例，客机波音777为7%，运输机C-74为10.3%，战斗机F-4为8%。但是由于钛合金价格高，耐磨性差等原因，限制了其使用领域。 近几十年以来，国内外针对航天航空应用所研究的钛合金等均取得了很大进步，许多合金也得到广泛应用。本文针对航天航空产品中钛合金铣削加工技术进行论述，供同行们参考。 1. 钛合金简介 钛是同素异构体，熔点为1 720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类： （1）α钛合金它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。 （2）β钛合金它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1 372～1 666MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。 （3）α +β钛合金它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。 三种钛合金中最常用的是α钛合金和α +β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+β钛合金次之，β钛合金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α +β钛合金代号为2. 钛合金铣削加工时切屑的形成 由于钛合金工件材料有不同的种类，各种材料的切削加工性不同，切削条件不同，切削变形的程度也就不同，因而所产生的切屑形态也就多种多样。归纳起来，可分为以下四种类型：带状切屑、节状切屑（锯齿状切屑）、粒状切屑及崩碎切屑，如图1所示。锯齿状切屑

纯钛及钛合金热加工性能全参数

纯钛热加工性能参数 1. 来料牌号及化学成分 注：合金牌号对应标准GB/T3620.1-2007 2.纯钛的物理性能 熔点1668±4℃ 密度ρ＝4.5g/cm3 弹性模量E＝1.17×105MPa、G＝0.44×105Mpa（约为钢的54%）导热系数λ＝19.3Wm-1K-1 热膨胀系数10.2×10-6/℃（室温-700℃） 泊松比υ＝0.33

3.常温下力学性能 4. 加热规范 板坯在热轧前需要在加热炉中均匀加热， 为防止氧扩散，应限制加热温度和时间，因此，从成材率、表面质量考虑，该扩散层的厚度越薄越好，为此，热轧带卷加热温度的设定应在保证稳定轧制并可卷制成带的情况下，尽可能低。通常工业纯钛在加热炉内最好加热至800~920℃。 纯钛料轧制时的加热制度和终轧温度 5. 轧制过程控制 热轧分为粗轧和精轧。粗轧通常使用可逆式轧机，从厚板坯（80~300mm ）的轧制到供精轧机轧制的板材厚度（25~40mm ），需经5~7个道次的轧制。纯钛的粗轧终轧温度为790℃。精轧工序在6~7台串列式轧机进行，可将25~40mm 的板坯连续加工成钛带材（厚3~6mm ），轧制速度可达

300~600m/min。 轧制过程温度控制参数为：钛板坯在加热炉中加热到800~920℃，在910℃出炉；粗轧终轧温度为790℃，连续热轧时钛坯温度控制在650~800℃范围，终轧温度为670℃；在470~490℃温度范围进行卷取。轧制后立即将钛带在输出辊道上用水冷或空冷的方法，以大于5~10℃/s的速度冷却，在低于500℃时卷取，以保证带卷材质均匀。 其它工艺要点有：严格控制初轧及连轧时各机架压下量和各机架上带材的温度；避免辊道对带材表面划伤；每轧3~4块清理一下辊道上的金属沾污；热轧带卷初始阶段，需要建立一个稳定的、大于4MPa/mm2的后张力，防止因带材卷乱或松卷引起划伤。 轧制温度对纯钛的单位压力的影响

简析中国钛合金产业链及主要企业

中国钛合金产业链及主要企业分析 钛是一种常见金属，在地壳中的含量排在第九位，是铜的61倍。其中，钛及钛合金具有密度小、比强度高等特性，在减轻结构重量、提高结构效率、改善结构可靠性、提高机体寿命、满足高温及腐蚀环境等方面具有其他金属不可替代的作用，广泛用于材料化工、水利电力、航空航天、冶金钢铁等多个领域。钛产业因其优异的特性，成为《中国制造2025》和新材料产业发展指南中的重点。 钛合金产业链 我国是世界钛资源储量大国，已经初步建立了完整的钛产业体系。根据统计涉及显示，我国的钛材年产量约5万吨，总销量约为万吨，其中内销万吨。在我国，钛加工材主要被用于化工领域，其次为航空航天、电力等。近年来，我国的钛加工产业随下游需求高端化呈现结构升级，以航空航天为代表的高端钛材应用占比逐年提升。 钛合金的应用 钛正式成为工业性金属始于20世纪50年代，以1948年美国杜邦公叶成吨生产海绵钛（钛合金前级产品）为标准，其应用首先自军工和航空工业开始，后期逐步延伸至石油化工、能源工业等其他领域。 数据来源：中商产业研究院整理 钛合金相关企业 我国钛加工产业整体呈现低端产能过剩、高端产能不足的局面。在我国的“钛谷”宝鸡，存在着大小共计400家钛合金材加工厂商，其中，宝钛股份、西部材料和西部超导三家公司合计钛材加工年产能接近4万吨，足够支撑未来国内高端钛材市场需求。 三家公司钛材产品产能情况 数据来源：中商产业研究院整理 1、宝钛股份 是我国钛行业的龙头企业，目前钛材产能全国第一，也是目前国内唯一具有铸-锻-钛材加工完整产业链的龙头企业。公司产品广泛涵盖钛板材、管材、棒材、丝材，客户广布航空、航天、船舶、化工等多个领域。 2、西部材料 是我国规模较大、品种齐全的稀有金属材料深加工生产基地。目前形成了以钛产业(含钛及钛合金加工、层状金属复合材料、稀有金属装备及管道管件制造等)为主业，

钛合金加工性能

一，钛合金大类综述 钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。 钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。 室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。中国分别以TA、TC、TB表示。 钛合金性能特点： ①使用温度高，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作。②钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。③钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。 二，典型牌号分析 三，难加工原因 钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难，小于HB300时则容易出现粘刀现象，也难于切削。 ①，变形系数小：这是钛合金切削加工的显著特点，变形系数小于或接近于1。切屑 在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大，加速刀具磨损。 ②，切削温度高：由于钛合金的导热系数很小，切屑与前刀面的接触长度极短，切削 时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内，切削温度很高。 在相同的切削条件下，切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。 ③，单位面积上的切削力大：主切削力比切钢时约小20%，由于切屑与前刀面的接触 长度极短，单位接触面积上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同时，由于钛合金的弹性模量小，加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形，引起振动，加大刀具磨损并影响零件的精度。因此，要求工艺系统应具有较好的刚性。 ④，冷硬现象严重：由于钛的化学活性大，在高的切削温度下，很容易吸收空气中的 氧和氮形成硬而脆的外皮；同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且能加剧刀具磨损，是切削钛合金时的一个很重要特点。 ⑤，刀具易磨损：毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后，形成硬而脆的不均匀外 皮，极易造成崩刃现象，使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。另外，由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强，在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下，刀具很容易产生粘结磨损。 四，拟采取的措施 1，刀具材料 切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发，选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料，YG类硬质合金比较合适。常用的硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。2，刀具几何参数

钛及钛合金牌号和化学成分汇总

《钛及钛合金牌号和化学成分》(2009/11/30 15:05) （引用地址：未提供） 目录：行业知识 浏览字体：大中小 《钛及钛合金牌号和化学成分》 目前，金属钛生产的工业方法是可劳尔法，产品为海绵钛。制取钛材传统的工艺是将海绵钛经熔铸成锭，再加工而成钛材。按此，从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为： 钛矿->采矿->选矿->太精矿->富集->富钛料->氯化->粗 TiCl4->精制->纯TiCl4->镁还原->海绵钛->熔铸->钛锭->加工->钛材或钛部件上述步骤中如果采矿得到的是金红石，则不必经过富集，可以直接进行氯化制取粗TiCI4。另外，熔铸作业应属冶金工艺，但有时也归入加工工艺。 上述工艺过程中的加工过程是指塑性加工和铸造而言。塑性加工方法又包括锻造、挤压、轧制、拉伸等。它可将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、管材、棒材、型材等制品，也可用铸造方法制成各种形状的零件、部件。

钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大；常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气体等特点，塑性加工较钢、铜困难。 故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。 钛采用塑性加工，加土尺寸不受限制，又能够大批量生产，但成材率低，加工过程中产生大量废屑残料。钛材生产的原则流程如图1—1。 针对钛塑性加工的上述缺点，近年来发展了钛的粉末冶金工艺。钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同，只是烧结必须要在真空下进行。它适用乎生产大批量、小尺寸的零件，特别适用于生产复杂的零部件。这种方法几乎无须再经过加工处理，成材率高，既可充分利用钛废料作原料，又可以降低生产成本，但不能生产大尺寸的钛件。钛的粉末冶金工艺流程为:钛粉(或钛合金粉)->筛分->混合->压制成形->烧结->辅助加工->钛制品。

国内钛及钛合金的应用现状及前景分析123

国内钛及钛合金的应用现状及前景分析 王保山李桃山 南昌航空大学飞行器工程学院100631班：20号 南昌航空大学飞行器工程学院100631班：10号 前言： 随着航空科技的迅猛发展，许多问题都凸显出来，尤其是受到材料性能的约束，材料不仅是制造航空产品的物质基础，同时也是使航空产品达到人们所期望的技术性能、使用寿命与可靠性的技术基础。钛以及钛合金在航空材料中有着举足轻重的地位，在航空工业中应用越来越广泛，但是否会像铝合金一样在几十年后淡出航空领域而被其它材料所取代呢？ 本文对钛及其合金有一个大概介绍，并通过多方查询现有资料并结合实际情况，阐述了钛行业的发展现状以及未来的市场情况，论证了钛行业在未来的几十年里将会有一个发展的契机。 关键字：钛钛合金应用现状前景分析 摘要： 钛及钛合金是上世纪40年代末发展起来的一类新型结构材料。凭借着其密度小，比强度、比刚度高，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好，具有优良的综合性能。使得在航空材料的使用上占有一席之地，同时具有广阔的发展空间和应用前景。和传统金属相比，钛是稀有金属，是重要的替代金属。我国钛资源储量丰富，凭借“稀而不缺”的优势，我国钛工业具有进一步壮大的潜力。 正文： 1、钛金属的简介： 钛是一种金属元素，灰色，原子序数22，相对原子质量47.87。能在氮气中燃烧，熔点高。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料，主要用于航天工业。钛的密度为4.5克/立方厘米（20℃），高于铝而低于铁、铜、镍。但比强度位于金属之首，是不锈钢的3倍，是铝合金的1.3倍。熔点1668±4℃沸点3260±20℃，临界温度4350℃，临界压力1130大气压。 钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。 世界钛矿原料主要包括钛铁矿精矿、金红石精矿、锐钛矿精矿、人造金红石、钛渣等，其中，锐钛矿精矿很少。大量开采利用的是钛铁矿和金红石，其中钛铁矿占绝大多数。全球钛资源分布广泛，30多个国家拥有钛资源。钛资源主要分

钛合金在多领域的应用与发展完整版

钛合金在多领域的应用 与发展 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

上海大学 本科生课程论文 论文题目：钛合金在多领域的应用与发展 课程名称： 课程号： 学生姓名： 学生学号： 所在学院：材料科学与工程学院 日期 摘要：钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。本文综述了钛合金在航空航天飞行器、热氢处理、发动机、高温钛合金、生物医用材料等方面的应用与发展。 关键词：钛合金；航空；氢；发动机；生物医用材料 钛合金在航空方面的应用与发展 钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点。从20世纪50年代开始, 钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一,可以减轻飞机的重量,提高结构效率。在飞机用材中钛的比例,客机波 音777为7%,运输机C-17为%,战斗机F-4为8%,F-15为%,F-22为39%。 高性能航空发动机的发展需求牵引着高温钛合金的发展,钛合金的使用温度逐 步提高,从20世纪50年代以Ti-6Al-4V合金为代表的350℃ ,经过IMI679和 IMI829提高到了以IMI834合金为代表的600℃。目前,代表国际先进的高温钛合金有美国的Ti-6242S,Ti-1100,英国的IMI834,俄罗斯的BT36以及中国的Ti-60。表 2为600℃主要高温钛合金的成分及性能特点。 Ti-6242S钛合金是美国于20世纪60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要,特别是为了满足喷气发动机使用要求而研制的一种近α型钛合金。合金的最高使用温度为540℃,室温的σb=930 MPa。特点是具有强度、蠕变强度、韧性和热稳定性 的良好结合,并具有良好的焊接性能,主要应用于燃气涡轮发动机零件,发动机结构 板材零件,飞机机体热端零件。 BT36合金是俄罗斯于1992年研制成功的一种使用温度在600～650℃的钛合金。合金中加入了5%W和约%Y。加入W对提高合金的热强性有明显作用。加入微量Y可以明显地细化合金的晶粒,改善了合金的塑性和热稳定性。 Ti60 合金由中国科学院金属研究所在Ti55合金基础上改型设计、宝鸡有色金属加工厂参与研制的一种600℃高温钛合金。Ti60合金的特点之一是合金中加入

航空用钛合金的发展概况

航空用钛合金的发展概况 □北京航空材料研究院曹春晓 摘要：航空用钛合金近期工程化发展中呈现出一些技术创新的"亮点"，其中工艺创新的亮点比成分创新的亮点更多一些。这些亮点包括阻燃钛合金、钛基复合材料、纤维钛层板、超塑性钛合金、特大整体结构件锻造工艺、金属型精铸工艺、大型整体结构件精铸工艺、激光成形工艺、摩擦焊工艺和β热处理工艺等。 关键词：钛合金飞机发动机热处理工艺 ２０世纪５０年代，军用飞机进入了超声速时代，航空发动机相应地进入喷气发动机时代，原有的铝、钢结构已不能满足新的需求。钛合金恰恰在这个时候进入了工业性发展阶段，由于它具有比强度高、使用温度范围宽（－２６９～６００℃）、抗蚀性好和其他一些可利用的特性，因此很快被选用于飞机及航空发动机。５０年来的世界钛市场中最大的用户始终属于航空。当前，航空仍然占５０％左右市场份额。 受２００２年"９．１１"事件影响，美国２００３年钛工业产品发货量降至１５６２５ｔ（２００２年为１６０７１ｔ），日本２００３年钛加工材发货量则降至１３８３８ｔ（２００２年为１４４８１ｔ），而中国从２０００～２００４年的钛加工材销售量却一直以很高的速度增长（见表１）。 １９９３年以后，几乎看不到新推出的工业性钛合金，而钛合金工艺方面的创新却屡见不鲜。这既与冷战时代的结束有关，也与工艺创新往往起到事半功倍之效有关。 一、钛合金在飞机及航空发动机上的用量不断扩大 . 飞机机体的钛用量 表２中列出的－１８、Ａ－２２、Ｆ－３５三大战斗攻击机和Ｂ－２轰炸机是美国在２０１５年前保持空中优势的４块"王牌"。由表２可知，总的发展趋势是钛在飞机机体上的用量不断扩大。－１８在不断改型的过程中其钛用量也不断增多。 民用飞机的钛用量也在不断扩大（图１和表３）。 我国战斗机的钛用量也在不断扩大：２０世纪８０年代开始服役的歼八系列的钛用量为２％，两种新一代战斗机的钛用量分别为４％和１５％，更新一代的高性能新型战斗机的钛用量将达２５％～３０％。 . 航空发动机的钛用量 从表４和图２可知，国外先进发动机上的钛用量通常保持在２０％～３５％的水平。 我国早期生产的涡喷发动机均不用钛，１９７８年开始研制并于１９８８年初设计定型的涡喷１３发动机的钛用量达到１３％。２００２年设计定型的昆仑涡喷发动机是我国第一个拥有完全自主知识产权的航空发动机，钛用量提高至１５％。即将设计定型的我国第一台拥有自主知识产权的涡扇发动机又进一步把钛用量提高到２５％的水平。 二、航空用钛合金近期工程化发展中的一些"亮点" . 阻燃钛合金闪亮登场 为了避免"钛火"，俄罗斯曾研制了含Ｃｕ高量的ＢＴＴ－１和ＢＴＴ－３阻燃钛合金，但由于其力学性能和熔铸性能差而未能工程化。美国发明的ＡｌｌｏｙＣ（Ｔｉ－３５Ｖ－１５Ｃｒ）阻燃钛合金近期已成功地应用于Ｆ１１９发动机（－２２战斗机的动力装置）的高压压气机机匣、导向叶片和矢量尾喷管。这是高温钛合金领域的最新亮点，也是钛发展史

钛合金3-钛合金加工工艺分析

钛合金的加工工艺 钛合金有着与钛金属类似的大气高温污染（吸收氢氧氮）、强度高导致的刀具寿命短、导热性差导致的粘刀等等一系列麻烦。此外，热加工带来的金属相不均匀，晶粒粗大，残余应力，等等，也是钛合金热加工的难题。因此，工业纯钛和钛合金基材，在国际上基本是自由贸易（这与高性能碳纤维复合材料的禁运有很大的差异。详情见拙文《浅析碳纤维复合材料在航空航天领域的应用https://www.wendangku.net/doc/315740076.html,/s/blog_56c70d4b010165l9.html》）然而，买得起未必用得起，正是加工工艺的复杂，将绝大多数国家挡在了钛合金应用的门外。 下面，我们来看***钛合金加工工艺的情况。 一、下料切割工艺 钛合金制件之前，先要将大块钛合金进行初步切割，做下料准备。钛合金的切割，不像一般金属，很难用火焰方法进行，否则高温污染会导致材料脆化。因此多用等离子切割、激光切割、铣切来进行。但是这些方法，要么是材料容易产生热应力离散变形（如激光切割）、或者成本太高无法满足大量生产（如离子束切割），要么是残料率高（如铣切）。因此，人们想出了另一种常温切割方式：高压水切割。 水切割，就是水刀，呵呵。以前咱听说水滴石穿，那可要万年功夫。这次是水切钛断，立等可取啊。 中国航空报载，沈飞公司工艺研究所的首席专家蒲永伟，对水切割技术有深厚积累，潜心研究此项技术的钛切割应用，获得成功，顺利实施了40～100毫米厚的钛合金板材切割。由于是常温操作，切割质量好，且其效率是常规切割方法的50倍以上，材料费大大节约。至今，钛合金的水切割方式，在国内的应用已经接近10年。 二、铸造工艺

铸件加工，需要熔化钛合金进行浇注。同样，由于钛合金的化学活性，熔化的液态钛合金，几乎与所有的耐火材料起反应。因此其熔化和浇注必须在惰性气体（如氩气）保护或者真空环境下进行。 国内应用方面： 中国船舶新闻网报道，中国在消化吸收国外先进技术的基础上，掌握和发展了金属型、捣实型、机加工石墨型，以及氧化物面层陶瓷型壳等钛合金铸造技术，可以生产最大直径达150 0毫米X400毫米，最小壁厚为0.8毫米，单重达到近800千克的整体钛合金铸件，每年铸造钛合金用量达5000吨，具备了钛及钛合金精密铸件的基本生产技术。 根据热加工论坛的报道：我国航天用铸造钛合金的应用始于20世纪80 年代中期，现已有ZTi3，ZTiAl4，ZTiAl5Sn2. 5，ZTiAl6V4，ZTiAl6Zr2MoV等品牌（品牌的第一个字母Z，代表铸造）。 2001年，由北航、华中理工研制的ZTC4 钛合金（即对TC4进行铸造加工后的合金件），利用热等静压和熔模精密铸造成型技术,研制了某型飞机用钛合金精铸件。该铸件外型尺寸为6 30mm ×300mm ×130mm ,最小壁厚2. 5mm ,为复杂的框形结构。 中科院金属研究所网站报道： 2011年5月，沈阳向中国科学院金属研究所研发的钛铝母合金制备技术，通过了英国罗罗公司（Rolls-Royce）的质量审核。 2013年4月17日，罗罗航空发动机公司在沈阳，正式向该所颁发了钛铝涡轮叶片精密铸造技术质量认证证书。

钛合金切削加工知识

首页>行业信息>行业信息> 合金磨削刀具-钛合金的切削加工 摘要：文件地点传真-上海500kV世博输变电工程设备采购招标混凝土机械设备-我国混凝土泵车的研发趋势器材行业企业-2008年是纺织机械发展预测除尘器粉尘气体-现代锅炉除尘设备简介控制器技术空调-我国将制定变频控制器标准终结市场混乱新产品功能水平-中联环卫机械公司五款新产品通过验收波兰装配 厂徐州-扩大欧洲市场份额徐工波兰装配厂落成叉车鸟巢开幕式-龙工叉车为奥运鸟巢极速“变装”出力(图)刀具加工刀片-Kennametal公司推出KB9640新刀具工程机械企业-工程机械租赁业发展前景广阔1．钛合金可分为哪几类?钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，合金,磨削,刀具,丝锥,切屑,砂轮,磨损,铰刀,硬质合金,温度, 1．钛合金可分为哪几类? 钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类： (1) α钛合金：它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。 (2) β钛合金：它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。 (3) α+β钛合金：它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。 三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+p钛合金次之，β钛合金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。 2．钛合金有哪些性能和用途？ 钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过％，但其强度低、塑性高。％工业纯钛的性能为：密度ρ=cm3，熔点为1800℃，导热系数λ=，抗拉强度 σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=×105MPa，硬度HB195。 (1)比强度高：钛合金的密度一般在cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。 (2)热强度高：对于α钛合金，在350℃时TA6的巩达422MPa、TA7的σb达491MPa，在500℃时TA8的σb达687MPa；对于α+β钛合金，在400℃时TC4的σb达618MPa、TC10的σb达834 MPa，在450℃时TC6和TC7的σb均达589MPa、TC8的σb达706MPa，在500℃时TC9的σb达785MPa。这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。