AISI304不锈钢车削

AISI 304奥氏体不锈钢（即0Cr18Ni9不锈钢）具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和综合力学性能。广泛应用于食品设备、化工设备和原子能工业设备。这种奥氏体不锈钢具有良好的抗晶间腐蚀性能，在许多氧化性酸（如HNO3）中具有优良的抗腐蚀性，在碱溶液、大多数有机和无机酸中以及在大气、水和蒸汽中具有很强的抗腐蚀性。 AISI 304奥氏体不锈钢的相对切削加工性Kr约为0.4，是典型的难切削材料。

AISI 304不锈钢车削的特点

AISI304奥氏体不锈钢切削性较差，主要表现为切削力大，加工硬化严重，切削区局部温度高，刀具易粘连磨损。

(1)切削力大

AISI 304奥氏体不锈钢由于含有大量的Cr、Ni、Mn等元素δ 5 ≥ 40%，断面收缩率ψ ≥60％，硬度低（硬度≤187hbs）和良好的塑性（断裂后伸长率）。切削时塑性变形大，高温下仍能保持强度（普通钢在切削温度升高时强度下降明显），导致AISI304奥氏体不锈钢切削力大。在常规切削条件下，AISI 304不锈钢的单位切削力为2450MPa，比45钢提高25%以上。

(2) 剧烈加工硬化

AISI 304不锈钢在加工过程中伴随着明显的塑性变形，材料晶格会产生严重的变形；同时，由于奥氏体组织在稳定性方面的缺陷，小部分奥氏体在此过程中变成马氏体；此外，随着切削过程的进行，奥氏体中的杂质化合物会因加热而分解，分散的杂质会在表面产生硬化层，使加工硬化现象非常明显，硬化后的强度σ B 可达1500MPa，硬化层深度0.1-0.3mm。

(3) 切削区局部温度偏高

由于AISI304不锈钢需要较大的切削力，切屑不易被切掉，因此分离切屑所消耗的工作量也较大。在常规条件下切割 AISI 304 不锈钢比低碳钢高约 50%，导致更多的切割热。奥氏体不锈钢的导热性较差。 AISI304不锈钢的导热系数为16.3-21.5w/m·K，仅为45钢导热系数的三分之一。因此，切削区的温度较高（一般切削时切屑带走的热量应占切削热的70%以上）。大量的切削热集中在切削区和“刀屑”接触面，传递到刀具的热量高达20%（切削一般碳钢时仅为9%），在同等条件下切削条件下，AISI304不锈钢的切削温度比45钢高200-300℃左右。

(4) 工具易粘连磨损

由于奥氏体不锈钢的高温强度和高加工硬化倾向，切削负荷大，在切削过程中奥氏体不锈钢与刀具的亲和性会显着增强奥氏体不锈钢与刀具和切屑的亲和性过程中，必然会产生结合、扩散等现象，造成刀具粘连和磨损。尤其是小部分碳化物形成的硬质夹杂物加速了刀具的磨损，甚至造成刃口塌陷，大大降低了刀具的使用寿命，影响了加工零件的表面质量。

选择合理的车削工艺

由于AISI304奥氏体不锈钢的切削加工性较差，需要选择合理的车削工艺，包括车刀材料、刀具几何参数、切削参数和冷却液的合理选择，以获得更高的生产效率和加工质量。

(1) 工具材料

正确选择刀具材料对于保证奥氏体不锈钢的高效加工具有重要意义。根据AISI 304不锈钢的难车削特性，分析表明，选用的刀具应具有高强韧性的特点，同时还应具有良好的耐磨性和耐热性，并确保其具有与不锈钢的亲和力不大。目前，硬质合金和高速钢仍是最常用的刀具材料。

①硬质合金

由于难加工材料切削力大，切屑与前刀面接触短，切削力主要集中在刃口附近，容易发生崩刃。因此，可以选择YG硬质合金刀具进行加工。 YG硬质合金韧性好，耐磨性和红硬性高，导热性好。适用于加工奥氏体不锈钢。也可以选择 YG8N 工具。由于添加了Nb，切削性能比YG8高1-2倍，用于粗加工和半精加工效果好。

②高速钢

高速钢刀具可以有效避免因车削不锈钢工件的尺寸、形状和结构而导致硬刀具容易损坏的现象。传统的高速钢刀具（如W18Cr4V）在耐用性方面已不能满足当前的加工要求，但新型高速钢刀具如含铝高速钢（如W6Mo5Cr4V2Al）和氮等切削性能优越可使用含高速钢（如w12mo3cr4v3n）。

(2)刀具几何参数

合理确定所选刀具的几何参数是有效提高刀具耐用度和AISI 304不锈钢材料加工效果的重要因素。一般要求刀具有较大的前后角和锋利的切削刃。

(3)切割参数

AISI 304不锈钢是典型的难加工材料，应合理选择切削参数。切削参数对加工硬化、切削力、热量和加工效率有很大影响。切削速度对切削温度和刀具耐用度ν c 的影响最大。其次是进给速度F，后进给速度AP的影响最小。

(4)切削液

由于AISI304不锈钢的切削性能较差，因此选用的切削液必须具有较好的冷却性、润滑性和渗透性（即抗粘结性能）。应尽量选用含有s、Cl等极压添加剂的乳液和硫化油。

乳化液具有良好的冷却性能，主要用于不锈钢的粗车削。硫化油具有一定的冷却和润滑性能，成本低。可用于不锈钢的半精加工或精加工。如果在切削液中加入极压或油性添加剂，其润滑性能可显着提高。一般用于不锈钢的精加工。由四氯化碳、煤油和油酸混合而成的切削液大大提高了冷却润滑液的渗透性，特别适用于AISI 304奥氏体不锈钢材料的精加工。由于奥氏体不锈钢切削热较大，应尽量采用喷淋冷却、高压冷却等方法，以提高冷却效果。