高 温合金是指以镍、钴、钛等为基，能在６００°c 以上的高温及一定应力作用下长期工作的 一类金属材料。随着冶金技术的不断发展，使高温合金的综合性能得以进一步提高，具有更高的强度、硬度、抗氧化、抗腐蚀能力。同时也增加了这些金属的加工难 度。２高温合金加工特点对于镍合金、钛合金以及钴合金等高温合金来说，耐高温的特性直接提高了加工难度。在加工时的重切削力和产生的高温共同作用下，使刀 具产生碎片或变形，进而导致刀具断裂。此外，大多数此类合金都会迅速产生加工硬化现象。工件在加工时产生的硬化表面会导致刀具切削刃在切深处产生缺口，并 使工件产生不良应力，破坏加工零件的几何精度。加工钛合金同样面临这些问题。尽管加工钛合金所需的切削力只比钢稍微高一点，但由于钛合金的特殊性能，使加 工它比加工同等硬度的钢要困难得多。主要有以下几点：１〕钛合金和其它高温合金一样，也容易产生加工硬化；２〕钛基合金导热能力很低，使加工时产生的所有 热量几乎都集中在切削刃上；３〕钛合金的弹性模量很小，尤其是在重切力削时，使工件容易受刀具偏移和震动的影响；４〕最严重的是钛合金比其它高温合金化学 性能都要活泼，这一点使钛合金工件在加工时很容易与刀具发生化学反应，从而导致工件产生缩孔。因为以上原因，加工耐高温合金需要特殊的加工技术，以下介绍 一些加工工艺注意事项。３工艺方法（１）尽量在硬化期前加工合金许多类镍合金和钛合金都有硬化期，这意味着合金的硬度在热处理后急剧上升，使晶相排列发生 变化，强度提高，研磨性提高，因而加工难度也就增大，因此，我们应该在合金硬度较小的阶段加工，典型方法是：最好在固融退火条件下将工件加工到接近最终尺 寸，然后再热处理强化，在硬化期后，如果表面精度已经达到要求，只需要进行最后的精整工序。（２）使用锋利的锐角切刃的刀具同样的原因，轻微磨过的切刃或 者锋利的锐角切刃提高加工效率。钝角刀刃会导致切削力增加、积屑、材料撕裂、变形、使表面精度降低。因为锐角刀刃强度较低，较易发生崩刃，所以在对表面要 求较低的粗加工中，应该使用轻微磨过的切刃，锐角刀刃则用于精加工。（３）使用强度高的几何外形的刀具只要加工要求允许，就应该尽可能使用刀尖半径较大的 刀具。较大的刀尖半径，可以使更多的刀刃投入切削，减小了每一点的受力，从而可以避免由于局部应力集中而导致的刀具断裂。（４）采取提高钢度措施的刀具加 工过程中，刀具振动会影响工件表面精度和刀具寿命，而提高刀具钢度可以减少振动，同时钢度提高也有利于保证严格的公差要求。（５）防止工件偏移钛合金的柔 韧性相对较大，因此需要采取一些特殊措施防止工件的移动。比如使用填充金属或者特殊的夹具。（６）在钻削加工中，采用较大的导程角大的导程角有助于尽量减 少刀具缺口，特别是在切削深度线位置，由于有更多的刀刃参加了切削，刀具损坏的可能性也就相应降低。（７）当走刀次取大于１时，改变切削深度切削深度线位 置的缺口是由于工件表面引起的，在重复的走刀路径上使用不同的切削深度，工件的材料就可以接触到刀刃的不同部位，从而分散了损坏的可能性。４切削刀具目前 用来加工高温合金刀具种类很多。主要有：（１）金刚石刀具和CBN刀具在加工高硬度合金（包括超耐热合金）时，经常要使用CBN刀具。比如，在对 Lnconel７１８进行精加工或半精加工时，使用CBN刀具效果很好。尽管CBN的价格相对较高，但是它们提高的耐磨性是物有所值的。CNN刀具的高硬 度和高熔点使它可以承受住加工时产生的高温高压，保证切削刃的锋利。（２）陶瓷刀具普通的陶瓷刀具，氯化硅刀具、氧化铝刀具都能够用来加工耐高温合金。由 于陶瓷刀具对已加工表面产生不良影响，陶瓷刀具一般只能用于粗加工。不过，一些硬度高的陶瓷刀具可以用于半精加工。AL２O３—TiC硬陶瓷刀具可以承受 很高的加工速度。但是这种材料的刀具更易于产生切削深度线处的缺口和碎片，尤其是在加工表面带有砂垢的铸件时，更容易产生这种现象。氯化硅、硅铝氧氮聚合 材料及碳化硅陶瓷刀具强度较高，不至于产生切深线处缺口和刀刃碎片现象。但硬度还是比较低而且化学性能比较活泼。如果使用硅铝氧氮聚合材料及碳化硅陶瓷刀 具的话，切削速度可以提高５００sfm，而使用AL２ O３—TiC陶瓷刀具则可以将切削速度提高到８２０sfm。钛合金的粗加工也用到陶瓷刀具，使用它们来代替烧结的硬质合金刀，允许将速度提高７５％。 （３）涂层硬质合金刀具通过化学汽相沉积（CVD）或物理汽相沉积（PVD）处理的涂层刀具应用越来越广。CVD涂层刀具用于加工几种硬度相对较低的铁 基、镍基超耐热合金，比如：Monels、Inconel６００和 Inconel６２５合金。通常钛基涂层效果很好，如氯化钛和碳化钛涂层，但是在合金极其活泼的特殊环境中，铝２０３涂层刀具是最佳选择。这类刀具的基础 层金属强度很高，可以防止出现缺口和崩刀，一般来说CVD涂层刀具主要用于化学性质较活泼的金属。然而加工钛合金和超耐热合金更常用PVD涂层刀具。 PVD涂层比较薄而且光滑，它们附着在硬质合金上同时还会产生一种残余应力，这种应力有利于提高刀具的抗破坏性能。较CDV刀具、PVD更加紧密的贴于刀 具上，更有利保持锋利的切削刃外形。这意味着PVD涂层刀具程度天生就比CDV刀具更高。PV D刀具抗磨性好，化学性质稳定，不易产生积屑瘤。由于以前存在的适应性以及标准化问题已经得到解决。使用最多的PVD刀具，采用超细颗粒基层金属可以防止 变形，并能提高强度和韧性。涂层材料首选氧化钛。其它的涂层材料在不同的应用中都有各自不同的优势，氮碳化钛涂层可以延长刀具的寿命。这些刀具的允许切削 速度据实际情况而定，对镍基或钴基合金等切削难度最大的金属进行粗加工时，切削速度最低为５０sfm。对低硬度合金进行精加工时切削速度较高，为５００ sfm。加工钛合金时甚至高达６００sfm。（４）无涂层硬质合金刀具硬质合金仍然是最常用的刀具材料，含钴量６％刀具用于粗加工，含钴６％的超细颗粒刀 具用于半精加工和精加工。对于超负荷粗加工，则要使用含钴量为１０％的刀具。硬质合金刀具的正前面刀刃更适合于降低切削力，抗变形能力差，所以一般很少使 用高速钢刀具来加工高熔点高硬度合金。不过，在一些加工条件极其恶劣的特殊情况下使用它们，效果也会不错。５结束语本文对高温合金、特别是钛合金的特性 和加工性能进行分析和论证。
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