金属加工材料|ISO M不锈钢切削加工性的定义
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？
· 一种主要成分是铁 (Fe) 元素的合金
· 铬含量高于12%
· 碳含量通常较低 (C ≤ 0.05%)
· 添加镍 (Ni)、铬 (Cr)、钼 (Mo)、铌 (Nb) 和钛 (Ti) 等各种合金元素，赋予材料不同的特性，例如耐腐蚀性和高温强度。
· 铬 (Cr) 与氧 (O) 结合，在钢表面产生一层氧化铬 (Cr2O3)保护膜，从而使这种材料具有不锈特性。
切削加工性概述
不锈钢的切削加工性依其合金元素、热处理和制造工艺 (锻造、铸造等) 的不同而不同。通常，合金含量越高，切削加工性就越差，但所有不锈钢组均包含易切削或切削加工性改进的材料。
· 长切屑材料
· 切削控制在铁素体/马氏体不锈钢加工中比较容易，但在奥氏体和双相不锈钢加工中则变得更复杂
· 特定切削力：1800-2850 N/mm
· 加工时产生高切削力、积屑瘤、高热量和加工硬化表面
· 氮 (N) 含量较高的奥氏体组织可提高强度并提供一定的耐腐蚀性，但却会降低切削加工性，同时增加形变硬化
· 添加的硫 (S) 用于改善切削加工性
· 高碳含量 (> 0.2%) 将导致相对较重的后刀面磨损
· 钼 (Mo) 和氮 (N) 会降低切削加工性。但是，它们能够提供耐酸侵蚀特性并且有助于增加高温强度
· SANMAC (山特维克商标) 是一种切削加工性经过改进的材料，改进方法是优化硫化物和氧化物的含量，而没有削弱耐腐蚀性。
不锈钢的MC代码
MC代码 | 材料组 | 材料子组 | 制造工艺 | 热处理 | 硬度 | 单位切削力，kc1 (N/mm2) | mc | ||||
P5.0.Z.AN | 5 | 铁素体/马氏体不锈钢 | 0 | 主要材料组 | Z | 锻造/辊轧/冷拔 | AN | 退火 | 200 HB | 1800 | 0.21 |
P5.0.Z.HT | 5 | 0 | Z | HT | 淬硬 + 回火 | 330 HB | 2300 | 0.21 | |||
P5.0.Z.PH | 5 | 0 | Z | PH | 沉淀硬化 | 330 HB | 2800 | 0.21 | |||
P5.O.C.UT | 5 | 0 | C | 铸造 | UT | 未处理 | 250 HB | 1900 | 0.25 | ||
P5.0.C.HT | 5 | 0 | C | HT | 淬硬 + 回火 | 330 HB | 2100 | .025 | |||
P5.1.Z.AN | 5 | 1 | 易切削钢 | Z | 锻造/轧制/冷拔 | AN | 退火 | 200 HB | 1650 | 0.21 | |
M1.0.Z.AQ | 1 | 奥氏体 | 0 | 主要材料组 | Z | 锻造/轧制/冷拔 | AQ | 退火/淬火或退火 | 200 HB | 2000 | 0.21 |
M1.0.Z.PH | 1 | 0 | Z | PH | 沉淀硬化 | 300 HB | 2400 | 0.21 | |||
M1.0.C.UT | 1 | 0 | C | 铸造 | UT | 未处理 | 200 HB | 1800 | 0.25 | ||
M1.1.Z.AQ | 1 | 1 | 切削加工性经过改进 (如SANMAC) | Z | 锻造/轧制/冷拔 | AQ | 退火/淬火或退火 | 200 HB | 2000 | 0.21 | |
M1.1.Z.AQ | 1 | 2 | 易切削钢 | Z | AQ | 200 HB | 1800 | 0.21 | |||
M1.3.Z.AQ | 1 | 3 | 钛稳定化 | Z | AQ | 200 HB | 1800 | 0.21 | |||
M1.3.C.AQ | 1 | 3 | C | 铸造 | AQ | 200 HB | 1800 | 0.25 | |||
M2.0.Z.AQ | 2 | 超级奥氏体 (Ni ≥ 20%) | 0 | 主要材料组 | Z | 锻造/轧制/冷拔 | AQ | 200 HB | 2300 | 0.21 | |
M2.0.C.AQ | 2 | 0 | C | 铸造 | AQ | 200 B | 2150 | 0.25 | |||
M3.1.Z.AQ | 3 | 双相不锈钢 (奥氏体/铁素体) | 1 | 铁素体 > 60% (经验法则：N < 0.10%) | Z | 锻造/轧制/冷拔 | AQ | 退火/淬火或退火 | 230 HB | 2000 | 0.21 |
M3.1.C.AQ | 3 | 1 | C | 铸造 | AQ | 230 HB | 1800 | 0.25 | |||
M3.2.Z.AQ | 3 | 2 | 铁素体 < 60% (经验法则：N ≥ 0.10%) | Z | 锻造/轧制/冷拔 | AQ | 260 HB | 2400 | 0.21 | ||
M3.2.C.AQ | 3 | 2 | C | 铸造 | AQ | 260 HB | 2200 | 0.25 |
工件材料组的识别
不锈钢的显微组织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 (参见图表)。事实上，由于用于稳定奥氏体或铁素体的其他合金成分的影响，显微结构的变化范围可能很大。热处理或某些情况下的冷加工也可能改变显微结构。沉淀硬化铁素体或奥氏体不锈钢具有更高的抗拉强度。
奥氏体不锈钢
奥氏体-铁素体 (双相) 不锈钢
铁素体铬不锈钢
马氏体铬不锈钢
铁素体和马氏体不锈钢 - P5.0-5.1
定义
根据切削加工性来分，铁素体和马氏体不锈钢被归类为ISO P材料。一般铬 (Cr) 含量为12-18%。只存在少量的其他合金元素。
马氏体不锈钢的碳含量相对较高，因此会硬化。铁素体不锈钢具有磁性。铁素体和马氏体不锈钢的可焊性都较低，耐腐蚀性从中等到低并随着铬 (Cr) 含量的增加而提高。
常见零件
常用于对耐腐蚀性的要求有限的应用。铁素体材料的镍 (Ni) 含量有限，因此成本相对较低。应用示例有：耐腐蚀性要求较低的泵轴、蒸汽轮机轴和水轮机轴、螺母、螺栓、热水加热器、制浆和食品加工业。
马氏体不锈钢可进行硬化处理，可用于餐具、剃须刀片、外科手术器械等。
切削加工性
通常，切削加工性良好且与低合金钢非常相似。因此，它被归类为ISO P材料。高碳含量 (> 0.2%) 会使材料硬化。加工将产生后刀面磨损和月牙洼磨损以及部分积屑瘤。ISO P材质和槽型表现良好。
奥氏体和超级奥氏体不锈钢 - M1.0-2.0
定义
奥氏体不锈钢是不锈钢的主组；最常见的成分是18%的铬和8%的镍 (如18/8不锈钢、304不锈钢)。通过添加2-3%的钼可产生更好的耐腐蚀性，此类不锈钢通常叫做“耐酸钢”(如316不锈钢)。MC组还包括镍 (Ni) 含量超过20%的超级奥氏体不锈钢。奥氏体沉淀硬化 (PH) 不锈钢在溶解热处理条件下具有奥氏体组织，铬 (Cr) 含量 > 16%，镍 (Ni) 含量 > 7%，铝 (Al) 含量约为1%。典型的沉淀硬化钢为17/7 PH钢。
常见零件
用于需要良好的耐腐蚀性的零件。非常好的可焊性和良好的高温性能。应用包括：化学、制浆和食品加工业以及飞机的排气歧管。良好的机械性能通过冷加工得到改进。
切削加工性
加工硬化产生硬表面和硬切屑，进而导致沟槽磨损。它还会出现粘着并产生积屑瘤 (BUE)。其相对切削加工性为60%。硬化条件会使涂层和基体材料从切削刃上脱落，从而导致崩刃和表面质量差。加工奥氏体会产生强度较高的连续长切屑，因此断屑困难。添加硫 (S) 将改进切削加工性，但会导致耐腐蚀性降低。使用锋利的切削刃和正前角槽型。切削到加工硬化层下面。使切深保持恒定。在加工时产生大量热量。
双相不锈钢 - M 3.41-3.42
定义
向铁素体不锈钢中添加镍 (Ni) 将形成一种既含铁素体又含奥氏体的混合基组织。这叫做双相不锈钢。双相不锈钢具有高抗拉强度并能保持非常高的耐腐蚀性。高级双相不锈钢和超级双相不锈钢等名称表示更高的合金元素含量和更好的耐腐蚀性。双相不锈钢中的铬 (Cr) 含量通常为18-28%，镍 (Ni) 含量通常为4-7%，由此将产生25-80%的铁素体含量。在室温下，通常铁素体相和奥氏体相各占50%。
常见零件
用于化学、食品、建筑、医药、纤维素和造纸行业所用的机器，以及加工过程中含有酸或氯的场合。经常用于与海洋石油和天然气行业有关的设备。
切削加工性
由于高屈服点和高抗拉强度，相对切削加工性通常较差 (30%)。较高的铁素体含量 (高于60%) 可改进切削加工性。加工时会产生坚固的切屑，从而可能导致切屑冲击并产生高切削力。在切削过程中会产生大量的热量，从而可能导致塑性变形和严重的月牙洼磨损。
最好选择小主偏角，以避免沟槽磨损和毛刺形成。刀具稳定夹紧和工件稳定固定至关重要。
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