摘要：在工程機械中(zhong)，凡承受較(jiao)大沖擊或壓力(li)的耐磨零部件，廣泛采用高錳(meng)鋼制造。由于(yu)它(ta)的性能和切削(xue)特(te)點，屬于(yu)難切削(xue)材(cai)料之一。但(dan)只要合理選擇切削(xue)條件和掌握應注(zhu)意的問(wen)題，就能順利完(wan)成(cheng)對它(ta)的切削(xue)加工。
錳含(han)(han)量(liang)(liang)為11%～18%的鋼稱為高錳鋼。常用的鑄造高錳鋼ZMn13的化(hua)學成分為：Mn含(han)(han)量(liang)(liang)為11%～14%，C含(han)(han)量(liang)(liang)為1%～1.4%，Si含(han)(han)量(liang)(liang)為0.3%～1%，P含(han)(han)量(liang)(liang)小于(yu)0.03%，S含(han)(han)量(liang)(liang)小于(yu)0.05%。
高錳鋼是一種耐磨鋼，經過水韌處理的高錳鋼可以得到較好的塑性和沖擊韌性。所謂水韌處理，就是把鋼加熱到1000～1100℃，保溫一段時間，使鋼中的碳化物全部融入到奧氏體中，然后迅速冷卻，使碳化物來不及從奧氏體中析出，從而保持單一均勻的奧氏體組織。經過水韌處理的高錳鋼，稱為高錳奧氏體鋼。其力學性能：σb=980MPa，σs=392MPa，硬度210HBW，δ=80%，ak=2.94MJ/m2。
高錳鋼雖然硬度只有210HBW，但它的屈服點σs較低，只有σb的(de)(de)40%，因而具有較高的(de)(de)塑(su)性和韌性。
高(gao)(gao)錳(meng)鋼(gang)分為高(gao)(gao)碳(tan)(tan)高(gao)(gao)錳(meng)耐(nai)磨(mo)鋼(gang)、中碳(tan)(tan)高(gao)(gao)錳(meng)無(wu)磁鋼(gang)、低(di)碳(tan)(tan)高(gao)(gao)錳(meng)不銹鋼(gang)和高(gao)(gao)錳(meng)耐(nai)熱鋼(gang)。牌號及性(xing)能(neng)如附(fu)表所(suo)示。
（1）加工硬(ying)化(hua)特別嚴(yan)重。高錳鋼(gang)(gang)在切削(xue)(xue)(xue)過程中(zhong)，由于塑性變形大(da)，奧氏(shi)(shi)體組(zu)織(zhi)轉變為細晶(jing)粒的馬(ma)氏(shi)(shi)體組(zu)織(zhi)，從(cong)而(er)產生嚴(yan)重的硬(ying)化(hua)現象，硬(ying)度(du)可(ke)從(cong)210HBW提高到(dao)500HBW以上，比(bi)基體的硬(ying)度(du)提高2.5倍左右(you)，硬(ying)化(hua)層深度(du)可(ke)達0.1～0.3mm。這不僅使切削(xue)(xue)(xue)力和切削(xue)(xue)(xue)熱增大(da)，也(ye)加劇了(le)刀具的磨損(sun)，給(gei)下(xia)一次(ci)的切削(xue)(xue)(xue)加工帶來了(le)困難(nan)。它的硬(ying)化(hua)程度(du)和深度(du)，是切削(xue)(xue)(xue)45鋼(gang)(gang)的好幾(ji)倍。
（2）切削力大。據有關文獻得知，切削ZGMn13時的單位切削力3 800MPa/mm2比切削45鋼的單位切削力2 300MPa/mm2增大60%左右。
（3）切削溫度高。由于切削高錳鋼的切削力和切削功率大，產生的熱量就多。加之它的熱導率又小，僅為45鋼熱導率的1/4左右，所以切削區的溫度很高。當切削溫度vc≤50m/min時，高錳鋼的切(qie)(qie)削溫(wen)度(du)比(bi)切(qie)(qie)削45鋼的切(qie)(qie)削溫(wen)度(du)高200～250℃。
（4）斷屑(xie)困難。高錳鋼(gang)的(de)韌性是45鋼(gang)的(de)8倍，伸長率也很大(da)(da)，造成變(bian)形系數(shu)和切(qie)(qie)削力大(da)(da)。在切(qie)(qie)削加工時，切(qie)(qie)屑(xie)不易折斷，給切(qie)(qie)屑(xie)處理帶(dai)來很大(da)(da)困難。
（5）加工精度不易保證。由于高錳鋼的線膨脹系數大，約為20×10-6（1/℃）。在切削(xue)熱的作用下，易產生熱變形，而影響工件(jian)的加工精度。
（1）切削高錳鋼的(de)刀具材料(liao)。硬質合(he)金。應首(shou)先選用添加(jia)TaC或NbC的(de)超細晶粒YG類硬質合(he)金和涂層(ceng)硬質合(he)金，如YS2、YS8、YG813、YG643、YW2等。涂層(ceng)硬質合(he)金，應首(shou)先選用TiAlN和TiAlSi涂層(ceng)。
陶瓷。主要用于車削和平面銑削，牌號有AG2、AT6、T8、SG4、LT35、LT55等。
幾種高錳鋼的牌號與性能
/［W·（m·K）］-1ZGMn13 210HBW 980 50～80 2.9～4.9 13 70Mn15Cr2Al3WMoV2 48～50HRC 1 470 4.5 0.14 14 1Cr14Mn14Ni 286HBW 910 70 6.86 20 6Mn18Al5Si2Ti 266HBW 850 53 5.19 10牌號硬度σb/MPa σsakκ /MPa /（MJ·m2）-1
高速(su)鋼(gang)(gang)。應選硬度高、耐(nai)磨性好(hao)(hao)、耐(nai)熱性好(hao)(hao)的高性能高速(su)鋼(gang)(gang)，如W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al、W12Mo3Cr4VCo8Si、W12Mo3Cr4V3N等。
（2）切削高錳鋼刀(dao)具的幾何參數。
前角和后角。高速鋼刀具，γ0=5°～10°，α0=8°～10°；硬質合金刀具，γ0=3°～-3°，α0=8°～12°；陶瓷刀具，γ0=-5°～-8°，α0=5°～8°。
主偏角和副偏角。為了改善散熱條件和提高刀尖強度，κr=30°～45°，κr'=8°～15°；陶瓷刀具，κr=45°～60°，κr'=8°～15°；精加工時，κr=60°～90°。
刃傾角。為了增大刀尖強度和刀具工作前角，在粗加工時，λs=-5°～-10°。在精加工時，為了使切屑流向待加工表面，λs=0°～3°。
刀尖圓弧半徑。粗加工時，rε=1.2～1.6mm；精加工時，rε=0.4～0.8mm。
刀具刃口負倒棱。為了提高刀具刃口強度，減小刀具刃口崩損，一般bγ=0.2～0.8mm，γ01=-5°～-15°。
（3）切削高錳鋼的切削用量。由于高錳鋼的性能和切削特點，它的切削加工性比較差。為了保證刀具有一定的壽命，切削速度不宜高，只有切削45鋼nc的20%～40%。用硬質合金刀具切削時，vc=20~40m/min；用高速鋼刀具切削時，vc≈6m/min；用陶瓷刀具切削時，vc=50~72 m/min。由于它的加工硬化特別嚴重，為了避免在硬化層上切削，切削深度ap和進給量f不應小于硬化層深度，一般ap=0.3～5mm，f ＞0.15mm/r。
（4）切(qie)削(xue)高(gao)(gao)(gao)錳(meng)鋼的切(qie)削(xue)液。由于高(gao)(gao)(gao)錳(meng)鋼的熱導率低和(he)切(qie)削(xue)溫度高(gao)(gao)(gao)，為了(le)降低切(qie)削(xue)溫度和(he)提高(gao)(gao)(gao)刀具壽命，不管采用(yong)什么(me)切(qie)削(xue)方法切(qie)削(xue)加工時，都應采用(yong)冷卻(que)潤滑液。
（5）切削高錳鋼應注意的問題。鉆削高錳鋼時，最好采用硬質合金鉆頭，如鑲硬質合金刀片或焊硬質合金頭的鉆頭，如圖1和圖2所示（圖2中2?=120°，2?'=130°，2?1=70°，φ=75°，τ=30°，αR=15°，α0=20°，γτ=-25°，γf=-15°，h=0.08d0，L=0.3d0，L1=L2，R=0.4d0，b=0.08d0。其中，d0為鉆(zhan)頭(tou)直徑）。也可(ke)采用(yong)(yong)可(ke)轉位刀片的淺孔鉆(zhan)頭(tou)。若用(yong)(yong)高速(su)鋼(gang)鉆(zhan)頭(tou)，應(ying)磨(mo)成三尖七刃(ren)的群鉆(zhan)型，以利于改善散熱條件(jian)和減小(xiao)切削(xue)(xue)力。在(zai)鉆(zhan)孔時，應(ying)采用(yong)(yong)低速(su)大(da)進(jin)給，并不要(yao)在(zai)切削(xue)(xue)表(biao)(biao)面停留，以免加劇切削(xue)(xue)表(biao)(biao)面硬(ying)化，給下一次鉆(zhan)頭(tou)鉆(zhan)入(ru)帶來(lai)了困難。如發生此問題，應(ying)先(xian)降低速(su)度，再快速(su)大(da)進(jin)給鉆(zhan)入(ru)。不管用(yong)(yong)何種鉆(zhan)頭(tou)，都必須(xu)使用(yong)(yong)充足(zu)的切削(xue)(xue)液(ye)。
為了(le)保持刀(dao)(dao)(dao)具鋒利和減小加(jia)工硬化，要嚴(yan)格(ge)控制刀(dao)(dao)(dao)具的(de)磨(mo)損限度（也稱磨(mo)鈍(dun)(dun)標(biao)準），應(ying)為切削一般工件材料的(de)1/2。如發(fa)現刀(dao)(dao)(dao)具鈍(dun)(dun)了(le)，應(ying)及時更換刀(dao)(dao)(dao)片或修磨(mo)刀(dao)(dao)(dao)具，切記不(bu)(bu)可等刀(dao)(dao)(dao)具磨(mo)損嚴(yan)重(zhong)了(le)再換再磨(mo)，這樣就(jiu)會(hui)產生(sheng)許多不(bu)(bu)良(liang)而嚴(yan)重(zhong)的(de)問(wen)題。
在鉸孔時，為了防止積屑瘤的產生和破壞已加工面的表面粗糙度質量，vc應小于5m/min，并用積壓切削油或MoS2油膏。如攻(gong)螺(luo)(luo)紋最(zui)好(hao)采用螺(luo)(luo)旋(xuan)槽絲錐(zhui)，以利于排屑(xie)和減(jian)小攻(gong)螺(luo)(luo)紋轉矩，并用潤滑(hua)性(xing)能好(hao)的(de)切削劑。
圖1 鉆削高錳鋼的鉆頭
圖2 鉆削高(gao)錳鋼的群鉆
由(you)于高錳(meng)鋼的(de)性能和(he)切(qie)(qie)(qie)削特點(dian)，它的(de)切(qie)(qie)(qie)削加工性很差，但只要合理選擇刀具材料、刀具幾何參數、切(qie)(qie)(qie)削用量、切(qie)(qie)(qie)削液和(he)掌(zhang)握(wo)操作(zuo)技術，就一(yi)定能完成(cheng)對(dui)它的(de)切(qie)(qie)(qie)削加工。
參考文獻：
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