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材料的切削加工性笼统地说是指对某种材料进行切削加工的难易程度。切削加工性的概念具有相对性。所谓某种材料切削加工性好坏，是相对于另一种材料而言的。一般在讨论钢料的切削加工性时，习惯地以碳素结构钢45为基准。如称高强度钢比较难加工，就是相对于45钢而言的。
一、以刀具寿命T或一定寿命下的切削速度VT衡量加工性
在相同条件下切削不同材料时，显然，在切削速度一定时刀具使用寿命T较长，或在刀具使用寿命一定时切削速度VT较大的材料，其加工性较好。反之，T较短或VT较小的材料，其加工性较差。如定刀具使用寿命T＝60min，则VT可写作V60。；同样，还可以有V30、V15等。
一般以切削正火状态45钢的V60作为基准[写作(V60)j]，而把其他各种材料的V60同它相比，这个比值Kr称为相对加工性，即
Kr＝V60／(V60)j (7—1)
常用材料的相对加工性Kr分为八级，见表7—l。凡Kr大于1的材料，其加工性比45钢好；Kr小于1者，加工性比45钢差。
VT或Kr是最常用的加工性指标，在不同的加工条件下都适用。
二、以切削力或切削温度衡量切削加工性
在相同切削条件下，凡切削力大、切削温度高的材料较难加工，即加工性差；反之，则加工性好。从附录4切削力的数据可以看出，钢、铝及其合金的加工性普遍比钢料好；灰铸铁的加工性比冷梗铸铁好。由图5—12可知，不同热处理状态下45钢加工性的优劣顺序为正火、调质、淬火。
切削力大，则消耗功率多。在粗加工或机床刚性、动力不足时，可用切削力或切削功率作为加工性指标。切削温度的数据不易取得，故这个指标用得较少。
三、以已加工表面质量衡量切削加工性
精加工时，常以已加工表面质量作为切削加工性指标。凡容易获得好的已加工表面质量(包括表面粗糙度、冷作硬化程度及残余应力等)的材料，其切削加工性较好；反之较差。从这项指标出发，低碳钢的切削加工性不如中碳钢，纯铝的切削加工性不如硬铝合金。
四、以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性
在自动机床或自动生产线上，常以切屑控制或断屑难易作为切削加工性指标。凡切屑容易控制或容易断屑的材料；其切削加工性较好；反之则较差。
以下以常用的切削加工性指标：VT或kγ为主来讨论各种因素对土件材料切削加工性的影响。
一、金属材料物理力学性能的影响
1．硬度和强度
钢材的硬度和抗拉强度有如下近似的关系：低碳钢，σb≈0.36HB；中、高碳钢，σb≈0.34HB；调质合金钢，σb≈0.825HB。一般，金属材料的硬度和强度越高，则切削力越大，切削温度越高，刀具磨损越快，故切削加工性越差。例如，高强度钢比—般钢材难加工，冷硬铸铁比灰铸铁难加工。有些材料的常温强度并不太高，但高温下强度降低不多，则其加工 性亦较差(切削是在高温下进行的)。例如20CrMo合金结构钢在室温下其σb比45钢低65Mpa(6.5kgf／mm2)，而在600℃时其σb反比45钢高180MPa(18kgf／mm2)，故20CrMo的切削加工性比45钢差。
并不是材料的硬度越低，越好加工。有些金属如低碳钢、纯铁、纯铜等硬度虽低，但塑性很高，也不好加工。硬度适中(HBl60—200)的钢材较好加工。此外，适当提高材料的硬度，有利于获得较好的加工表面质量。
以上所说的硬度，是指材料的宏观硬度，未考虑局部的微观硬度。金属组织中常有细微的硬质夹杂物，如SiO2、A1203、TiC等，它们的显微硬度极高。如有一定数量的硬质夹杂物，则使刀具产生严重的磨料磨损，从而降低了材料的切削加工性。
在切削加工中，被切削层材料产生剧烈的塑性变形，从而发生硬化。材料经加工硬化后，其硬度比原始硬度提高很多，使刀具发生磨损。故加工硬化现象越严重，刀具寿命越短，即材料的加工性越差。
2．塑性
材 料的塑性通常以延伸率表示。一般，材料的塑性越大，越难加工。因为塑性大的材料，加工变形和硬化、刀具表面的冷焊现象都比较严重，不易断屑，不易获得好的 已加工表面质量。此外，切屑与前刀面的接触长度也将加大，使摩擦力增大。如1Crl8Ni9Ti不锈钢的硬度与45钢相近，但其塑性很大(δ≈40％)，故其加工难度比45钢的加工难度大得多。当材料的塑性很小时，则成为脆性材料，对切削加工也有不利的方面。
3．韧性
韧性以冲击值表示。材料的韧性越高，则切削时消耗能量越多，切削力和切削温度也都较高，且不易断屑，故加工性较差。有些合金结构钢不仅强度高于碳素结构钢，冲击值也较高，故较难加工。
4．导热性
被加工材料的导热系数越大，由切屑带走和传入工件的热量就越多，越有利于降低切削区的温度，故切削加工性较好。如45钢的导热系数为50.2W／(m·℃)，而奥氏体不锈钢和高温合金的导热系数仅为45钢的1／3—1／4，这是其切削加工性低于45钢的重要原因之一。铜、铝及其合金的导热系数很大，为45钢的2—8倍，这是它们切削加工性好的原因之一。
5．其他物理机械性能及化学性质
其他物理机械性能对切削加工性也有一定影响。如线膨胀系数大的材料，加工时热胀冷缩，工件尺寸变化很大，故不易控制精度。弹性模量小的材料，在已加工表面形成过程中弹性恢复大，易与后刀面发生强烈摩擦。
某些材料的化学性质也在一定程度上影响切削加工性。如切削镁合金时，粉末状的碎屑易与氧化合而燃烧。切削钛合金时，高温下易从大气中吸收氧、氮，形成便而脆的化合物，使切屑成为短碎片，切削力和切削热都集中在切削刃附近，从而加速了刀具的磨损。
二、金属材料化学成分的影响
材料的物理机械性能对切削加工性影响很大，已如上述。但物理机械性能是由材料的化学成分决定的。以下主要分析钢料中各种元素对切削加工性的影响：
(1)碳：含碳量小于15％的低碳钢，塑性和韧性很高；含碳量大于0.5％的高碳钢，强度和硬度又较高。在这两种情况下切削加工性都要降低。含碳量为0.35％—0.45％的中碳钢，切削加工性较好。这是对于一般正火或热轧状况下的碳素钢而言，对于加人了合金元素并经过不同热处理的钢材，其切削加工性还有着更为复杂的情况。
(2)锰：增加含锰量，则钢的硬度、强度提高，韧性下降。当钢的含碳量小于0.2％时，锰含量在1.5％以下范围内增加，可改善切削加工性。当增加含碳量或锰含量大于1.5％时，则切削加工性变坏。一般，含锰量在0.7％—1.0％时切削加工性较好。
(3)硅：硅能在铁素体中固溶，故能提高钢的硬度。当含硅量小于1％时，钢在提高硬度的同时塑性下降很少，对切削加工性略有不利。此外，钢中含硅后导热系数有所下降。当在钢中形成硬质夹杂物SiO2时，使刀具磨损加剧。
(4)铬：铬能在铁素体中固溶，又能形成碳化物。当含铬量小于0.5％，对切削加工性的影响很小。含铬量进一步增加，则钢的硬度、强度提高，切削加工性有所下降。
(5)镍：镍能在铁素体中固溶，使钢的强度和韧性均有所提高，导热系数降低，使切削加工性变差。当含镍量大于8％后，形成了奥氏体钢，加工硬化严重，切削加工性就更差了。
(6)钼：钼能形成碳化物，能提高钢的硬度，降低塑性。含钼量在0.15％—0.4％范围内，切削加工性略有改善。大于0.5％后，切削加工性降低。
(7)钒：钒能形成碳化物，并能使钢的组织细密，提高硬度，降低塑性。当含量增多后使切削加工性变差，含量少时对切削加工性略有好处。
(8)铅：铅在钢中不固溶，呈单相微粒均匀分布，破坏了铁素体的连续性，且有润滑作用，故能减轻刀具磨损，使切屑容易折断，从而有效地改善了切削加工性。
(9)硫：它能与钢中的锰化合成非金属夹杂物MnS，呈微粒均匀分布。MnS的强度低，且有润滑作用。它破坏了铁素体的连续性而降低了钢的塑性，故能减小钢的加工变形，提高加工表面质量，改善断屑情况，减小刀具磨损，从而使切削加工性得到显著提高。
(10)磷：它存在于铁素体的固溶体内。增加钢中的含磷量，能提高强度、硬度，降低塑 性、韧性，使钢变脆。含磷量加控制在0.15％以下，可通过“加工脆性”而使钢的切削加工性改善。但当含磷量大于0.2％时，由于脆性过大反而使切削加工性变差。
(11)氧：钢中含有微量的氧，能与其他合金元素化合成硬质夹杂物如Si02、A1203、TiO2等，对刀具有强烈擦伤作用，使刀具磨损加剧，从而降低了切削加工性。
(12)氮：它在钢中会形成硬而脆的氮化物，使切削加工性变差。
各种元素在小于2％的含量时对钢的切削加工性的影响，如图7—1所示。
灰铸铁是Fe3C和其他碳化物与片状石墨的混合体。它的硬度虽与中碳钢相近，但σb、δ、ak均 甚小，即脆性很大，故切削力较小，仅为45钢的60％左右。灰铸铁中的碳化物硬度很高，对刀具有擦伤作用，且切屑呈崩碎状，切削力切削热都集中在刀刃上。 因此刀具磨损率并不很低，只能采用低于加工钢的切削速度。石墨很软，具有润滑作用。铸铁中自由石墨越多，越容易切削。因此铸铁中如含有硅、铝、镍、铜、钛 等促进石墨化的元素，则能提高其切削加工性；如含有铬、钒、锰、钼、钴、硫、磷等阻碍石墨化的元素，会降低其切削加工性。
与灰铸铁相比，球墨铸铁和可锻铸铁的抗拉强度和延伸率显著提高，但仍低于钢料，它们的切削加工性比灰铸铁和钢料都要好。
冷硬铸铁轧辊的表面经过激冷形成白口组织，硬度达HRC52—55，它的切削加工性当然是很差的。钻探中用的泥浆泵，材料是合金耐磨铸铁，含有很高的合金成分，硬度极高。如一种合金耐磨铸铁Crl5Mo3的硬度达HRC62，是目前最难切削的金属材料之一。
三、金属材料热处理状态和金相组织的影响
钢的金相组织有：铁素体、渗碳体、珠光体、索氏体、托氏体、奥氏体、马氏体等，其物理机械性能如表7—2所示。
1．铁素体
由于铁素体含碳很少，故其性能接近于纯铁，是一种很软而又很韧的组织。在切削铁素 体时，虽然刀具不易被擦伤，但与刀面冷焊现象严重，使刀具产生冷焊磨损。又容易产生积屑瘤，使加工表面质量恶化。故铁素体的切削加工性并不好。通过热处理(如正火)或冷作变形，提高其硬度，降低其韧性，可使切削加工性得到改善。
2.渗碳体
渗碳体的硬度很高，塑性极低，强度也很低。如钢中渗碳体含量较多，则刀具被擦伤和磨损很严重，使已加工性恶化。通过球化退火，使网状、片状的渗碳体变为小而圆的球形组织混在软基体中，使切削变得容易，从而可以改善钢的切削加工性。
3.珠光体
片状珠光体的硬度较高，刀具磨损较大，但加工表面光洁，粗糙度小。球状珠光体的硬度较低，刀具的磨损较小，刀具使用寿命长。
由于珠光体的硬度、强度和塑性都比较适中，当钢中珠光体与铁素体数量相近时，其切削加工性良好。
4.索氏体和托氏体
索氏体是细珠光物组织，硬度和强度比一般珠光体高，而塑性有所降低。托氏体是极细的珠光体组织，硬度和强度进一步提高，塑性进一步降低。这两种组织中，渗碳体高度弥散，塑性较低，在精加工时可得到良好的已加工表面质量。但其硬度较高，故比较难加工，切削
速度必须适当降低。
5.马氏体
马氏体的特点是呈针状分布，它具有很高的硬度和抗拉强度，但塑性和韧性很低。
马氏体的切削加工性很差。具有马氏体组织的淬火钢很难用普通刀具材料进行切削加工，通常是采用磨削。
6．奥氏体
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