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發布時間：2020-07-25 07:13
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1.概述
通常，人們把含鉻量＞12%或含鎳量＞8%的合金鋼稱為不銹鋼。這種鋼在大氣中或在腐蝕性介質中具有一定的耐腐蝕能力，并在較高溫度（＞450℃）下具有較高的強度。含鉻量達16%～18%的鋼，稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼，通稱為不銹鋼。
含鉻量達12%以上的鋼在與氧化性介質接觸時，由于電化學作用，表面形成一層富鉻氧化膜，可保護金屬內部不受腐蝕。但在非氧化性腐蝕介質中，不能形成堅固的鈍化膜。為提高鋼的耐腐蝕能力，通常選擇增大鉻的比例或添加可促進鈍化的合金元素，如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。這些合金元素不僅提高了鋼的抗腐蝕能力，同時改變了鋼的內部組織和物理力學性能。其在鋼中的含量不同，對不銹鋼性能產生的影響不同，有的有磁性，有的則無磁性，有的能夠進行熱處理，有的則不能進行熱處理。
不銹鋼被越來越廣泛地應用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品機械行業中。其所含的合金元素對切削加工性能影響較大，文中主要對不銹鋼的切削加工進行了分析。
2.不銹鋼的分類及性能
（1）按不銹鋼主要成分，分為以鉻為主的鉻不銹鋼和以鉻、鎳為主的鉻鎳不銹鋼兩大類。
（2）按不銹鋼金相組織分類：①馬氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～18%，含碳量為0.1%～0.5%（有時達1%）。其硬度為170～217HBW，抗拉強度σb為540～1 079MPa，伸長率δ為10%～25%，熱導率к為25.12W/（m·K）。常見的牌號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。馬氏體不銹鋼通過淬火，可獲得較高的硬度、強度和耐磨性。然而，當鋼中含碳量低于0.3%時，組織不均勻，粘附性強，切削時易產生積屑瘤，且斷屑困難，切削加工性較差。當含碳量達0.4%～0.5%時，切削加工性較好。②鐵素體不銹鋼。其含鉻量為12%～13%。硬度為177～228HBW，抗拉強度σb為363～451MPa，伸長率δ為20%～22%，熱導率к為16.7W/（m·K）。加熱冷卻時組織穩定，不發生相變，所以不能進行熱處理強化，只能靠變形強化，切削加工性相對較好。常見的牌號有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奧氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～25%，含鎳量為7%～20%（或20%以上）。硬度為187～207HBW，抗拉強度σb為481～520MPa，伸長率δ為40%，熱導率к為16.33W/（m·K）。典型牌號有1Cr18Ni9Ti，其他還有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奧氏體不銹鋼含有較多的鎳或錳，加熱時組織不變，故淬火不能使其強化，可通過冷加工硬化來大幅度提高強度和硬度，其硬化程度為基體硬度的1.4～2.2倍，給下一次切削帶來很大困難。其具有優良的力學性能和良好的耐腐蝕能力，無磁性。④奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。與奧氏體不銹鋼相似，僅在組織中含有一定量鐵素體，常見牌號有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。這類不銹鋼有硬度極高的金屬間化合物析出，強度比奧氏體不銹鋼高,切削加工性能比奧氏體不銹鋼更差。其硬度＜277HBW，抗拉強度σb為589～736MPa，伸長率δ為18%～30%。⑤沉淀硬化不銹鋼。這類不銹鋼因含有較高的鉻、鎳和極低的碳，還含有能起沉淀硬化作用的、鋁、鈦和鉬等合金元素，其在回火時析出，產生沉淀硬化，具有很高的硬度和強度。其硬度為363～388HBW，抗拉強度σb為1 138～1 324MPa，伸長率δ為5%～10%，這類鋼具有良好的耐腐蝕性能。常見牌號有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。
3.不銹鋼的切削特點
不銹鋼的切削加工性能比45鋼差。若以45鋼的相對切削加工性Kr為1，則奧氏體不銹鋼的相對切削加工性Kr為0.4，鐵素體不銹鋼的Kr為0.48，馬氏體不銹鋼的Kr為0.55。其中以奧氏體和奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的切削加工性差，給切削加工帶來很大困難，其特點如下：
（1）切削加工硬化嚴重。以奧氏體和奧氏體 鐵素體不銹鋼的加工硬化現象為嚴重，硬化層的硬度比基體硬度高1.4～2.2倍，其抗拉強度σb為1 470～1 960MPa。這類不銹鋼塑性大（δ＞35%），塑性變形時晶格扭曲，故強化系數大，且奧氏體不穩定，在切削力作用下，部分奧氏體轉變為馬氏體。
（2）切削力大。不銹鋼的高溫強度和硬度高且韌性大，故在切削時所消耗的能量大，即切削抗力大。以奧氏體不銹鋼為例，在切削過程中溫度高達700℃時，其綜合力學性能高于一般結構鋼。加之其在切削過程中的塑性變形大、硬化現象嚴重，增大了切削力，所以不銹鋼的單位切削力為45鋼單位切削力的1.25倍。
（3）切削溫度高。由于不銹鋼在切削時的塑性變形大，切屑與刀具間的摩擦大，加之其熱導率僅為45鋼熱導率的1/3～1/4，散熱條件差，大量切削熱集中在切削區，在相同切削條件下，切削溫度比切削45鋼時高200℃。
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禁忌：施工使用的主要材料、設備及制品，缺少符合國家或部頒現行標準的技術質量鑒定文件或產品合格證。
后果：工程質量不合格，存在事故隱患，不能按期交付使用，必須返工修理；造成工期拖延，人工和物資投入增加。
措施：給排水及暖衛工程所使用的主要材料、設備及制品，應有符合國家或部頒發現行標準的技術質量鑒定文件或產品合格證；應標明其產品名稱、型號、規格、國家質量標準代號、出廠日期、生產廠家名稱及地點、出廠產品檢驗證明或代號。
2
禁忌：閥門安裝前不按規定進行必要的質量檢驗。
后果：系統運行中閥門開關不靈活，關閉不嚴及出現漏水(汽)的現象，造成返工修理，甚至影響正常供水(汽)。
措施：閥門安裝前，應做耐壓強度和嚴密性試驗。試驗應以每批(同牌號、同規格、同型號)數量中抽查10％，且不少于一個。對于安裝在主干管上起切斷作用的閉路閥門，應逐個作強度和嚴密性試驗。閥門強度和嚴密性試驗壓力應符合《建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規范》
3
禁忌：安裝閥門的規格、型號不符合設計要求。例如閥門的公稱壓力小于系統試驗壓力；給水支管當管徑小于或等于50mm時采用閘閥；熱水采暖的干、立管采用截止閥；消防水泵吸水管采用蝶閥。
后果：影響閥門正常開閉及調節阻力、壓力等功能。甚至造成系統運行中，閥門損壞修理。
措施：熟悉各類閥門的應用范圍，按設計的要求選擇閥門的規格和型號。閥門的公稱壓力要滿足系統試驗壓力的要求。按施工規范要求：給水支管管徑小于或等于50mm應采用截止閥；當管徑大于50mm應采用閘閥。
熱水采暖干、立控制閥應采用閘閥，消防水泵吸水管不應采用蝶閥。
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禁忌：閥門安裝方法錯誤。例如截止閥或止回閥水(汽)流向與標志相反，閥桿朝下安裝，水平安裝的止回閥采取垂直安裝，明桿閘閥或蝶閥手柄沒有開、閉空間，暗裝閥門的閥桿不朝向檢查門。
后果：閥門失靈，開關檢修困難，閥桿朝下往往造成漏水。
措施：嚴格按閥門安裝說明書進行安裝，明桿閘閥留足閥桿伸長開啟高度，蝶閥充分考慮手柄轉動空間，各種閥門桿不能低于水平位置，更不能向下。暗裝閥門不但要設置滿足閥門開閉需要的檢查門，同時閥桿應朝向檢查門。
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禁忌：蝶閥法蘭盤用普通閥門法蘭盤。
后果：蝶閥法蘭盤與普通閥門法蘭盤尺寸大小不一，有的法蘭內徑小，而蝶閥的閥瓣大，造成打不開或硬性打開而使閥門損壞。
措施：要按照蝶閥法蘭的實際尺寸加工法蘭盤。
6
禁忌：建筑結構施工中沒有預留孔洞和預埋件，或預留孔洞尺寸偏小和預埋件沒做標記。
后果：暖衛工程施工中，剔鑿建筑結構，甚至切斷受力鋼筋，影響建筑物安全性能。
措施：認真熟悉暖衛工程施工圖紙，根據管道及支吊架安裝的需要，主動認真配合建筑結構施工預留孔洞和預埋件，具體參照設計要求和施工規范規定。
7
禁忌：管道焊接時，對口后管子錯口不在一個中心線上，對口不留間隙，厚壁管不鏟坡口，焊縫的寬度、高度不符合施工規范要求。
后果：管子錯口不在一中心線直接影響焊接質量及觀感質量。對口不留間隙，厚壁管不鏟坡口，焊縫的寬度、高度不符合要求時焊接達不到強度的要求。
措施：焊接管道對口后，管子不能錯口，要在一個中心線上，對口應留間隙，厚壁管要鏟坡口，另外焊縫的寬度、高度應按照規范要求焊接。
8
禁忌：管道直接埋設在凍土和沒有處理的松土上，管道支墩間距和位置不當，甚至采用干碼磚形式。
后果：管道由于支承不穩固，在回填土夯實過程中遭受損壞，造成返工修理。
措施：管道不得埋設在凍土和沒有處理的松土上，支墩間距要符合施工規范要求，支墊要牢靠，特別是管道接口處，不應承受剪切力。磚支墩要用水泥沙漿砌筑，保證完整、牢固。
9
硬質合金刀具跟著數控機床和加工中心等設備運用日漸遍及，在航空航天、汽車、高速列車、風電、電子、能源、模具等裝備制造業的開展推進下，切削加工已邁入了一個以高速、和環保為標志的高速加工開展的新時期—現代切削技能階段。
高速切削、干切削和硬切削作為當前切削技能的重要開展趨向，其重要地位和人物日益凸顯。對這些先進切削技能的運用，不僅令加工功率成倍進步，亦著實推進了產品開發和工藝立異的進程。例如，精細模具硬質資料的型腔，選用高轉速、小進給量和小吃深加工，既可取得很高的表面質量，又能夠省卻磨削、EDM和手藝拋光或削減相應工序的時間，然后縮短生產工藝流程，進步生產率。
曩昔一些企業制造復雜模具時，基本上都需要3~4個月才能交付運用，而現在選用高速切削加工後，半個月便可完成。據調查，一般的工模具，有60%的機加工量可用高速加工工藝來完成。
高速加工時，不光要求硬質合金刀具可靠性高、切削性能好、能穩定地斷屑和卷屑、還要能達成，并能完成快換或自動替換等。因此，對硬質合金刀具材資料、刀具結構、以及刀具的裝夾都提出了更高要求。
對硬質合金刀具資料的要求：
高速加工對硬質合金刀具杰出的要求是，既要有高的硬度和高溫硬度，又要有足夠的斷裂耐性。為此，須選用細晶粒硬質合金、涂層硬質合金、陶瓷、聚晶金剛石(PCD)和聚晶立方氮化硼(PCBN)等刀具資料—它們各有特點，適應的工件資料和切削速度范圍也都不同。例如，高速加工鋁、鎂、銅等有色金屬件，首要選用PCD和CVD金剛石膜涂層刀具。高速加工鑄件、淬硬鋼(50~67HRC)和冷硬鑄鐵首要用淘瓷刀具和PCBN刀具。
1.硬質合金刀具材已邁入細晶粒超細晶粒階段
涂層硬質合金刀具(如TiN、TiC、TiCN、TiAlN等)雖其加工工件資料范圍廣，但抗癢化溫度一般不高，所以通常只宜在400-500m/min的切削速度范圍內加工鋼鐵件。對於Inconel718高溫鎳基合金可運用陶瓷和PCBN刀具。據報道，加拿大學者用SiC晶須增韌陶瓷銑削Inconel718合金，推薦蕞佳的切削條件為：切削速度700m/min，吃深為1-2mm，每齒進給量為0.1-0.18mm/z。
目前，硬質合金已進入細晶粒(1-0.5μm)和超細晶粒(<0.5μm)的開展階段，曩昔細晶粒多用於K類(WC Co)硬質合金，近幾年來P類(WC TiC Co)和M類(WC TiC TaC或NbC Co)硬質合金也向晶粒細化方向開展。
以往，為進步硬質合金的耐性，通常是添加鈷(Co)的含量，由此帶來的硬度下降如今可以經過細化晶粒得到補償，并使硬質合金的抗彎強度進步到4.3GPa，已達到并超越普通高速鋼(HSS)的抗彎強度，改變了人們普遍認為P類硬質合金適於切鋼、而K類硬質合金只適於加工鑄鐵和鋁等有色金屬的選材格式。
選用WC基的超細晶粒K類硬質合金，相同可加工各種鋼料。細晶粒硬質合金的另一個優點是硬質合金刀具刃口尖利，特別適於高速切削粘而韌的工件資料。以日本不二越公司開發的AQUA麻花鉆為例，其用細晶粒硬質合金制造，并涂覆耐熱、耐沖突的潤滑涂層，在高速濕式加工結構鋼和合金鋼(SCM)時，切削速度200m/min，進給速度1600mm/min，加工功率進步了2.5倍，刀具壽數進步2倍；干式鉆孔時，切削速度150m/min，進給速度1200mm/min。
2.涂層提升到開發厚膜、復合和多元涂層的新階段
現如今，涂層已進入到開發厚膜、復合和多元涂層的新階段，新開發的TiCN、TiAlN多元超薄、超多層涂層(有的超薄膜涂層數可多達2000層，每層厚約1nm)與TiC、TiN、Al2O3等涂層的復合，加上新式抗塑性變形的基體，在改進涂層的耐性、涂層與基體的結合強度、進步涂層的耐磨性方面有了重大進展，進步了硬質合金刀具材的性能。
硬質合金材涂層刀具已成為現代切削硬質合金刀具的標志，在刀具中的運用份額達到60%。涂層硬質合金刀具的產品現已出現品牌化、多樣化和通用化的趨向。例如，德國施耐爾(Schnell)公司用納米技能推出的一種超長壽數LL涂層立銑刀，用其加工零件硬度超越70HRC淬硬模具鋼材時，硬質合金刀具材壽數可延長2-3倍。
特別值得強調的是，近幾年開展起來的在硬質合金表面涂覆金剛石的技能，使硬質合金刀具不僅在黑色金屬范疇，并且在有色金屬范疇中的切削功率取得了進步。由此可知，硬質合金今後仍將是制造高速加工刀具的首要基體資料。
憑借著蕞新的航空發動機的規劃上開式越來越多的使用耐高溫的資料，公司開端考慮蕞新的計劃去應對應戰。
為了滿足減少二氧化碳排放的環保要求，航空發動機制造商不得不制造能夠使飛機的飛行高度更高，耗油率更低的部件。然而，這意味著部件將會面臨愈加嚴格的熱環境，因而，諸如耐熱超級合金（HRSAs）和先進的鈦合金資料開端越來越多地被選用。
關于需要旋轉的發動機零部件，陶瓷葉片近來現已被機械車間關注，以及蕞新開展之一的是選用了該公司的新的JP2旋轉等級的NTK公司的Bidemic系列。根據NTK公司的說法，JP2旋轉等級能夠在15倍的旋轉速度條件下完成陶瓷葉片的加工。
這一系列有涂層的多刺進的釬焊能夠在其外表以超過500米/分鐘的速度工作，并且聽說能夠戰勝之前關于割鉻鎳鐵合金結束時陶瓷邊際碎裂的憂慮。這是歸功在加工進程中于有很強的耐高溫特性的錫涂層摻雜其中。它適用于加工深度從0.1mm到0.3mm的規模，包含鉻鎳鐵合金，雷內合金和鎳基合金資料。當然，各發動機部件和資料都有著其自身的滾動應戰。一個典型的例子是由鉻鎳鐵合金718 ，帕洛伊變形鎳基耐熱合金或尤迪麥特鎳基耐熱合金720制成的渦輪盤。在這里，引薦另一種淘瓷刀片，該公司的GC6060。由于當轉彎HRSAs時切削區的高溫，冷卻液的成功開展與它的精準布置有關。據山特維克克若曼特說，使用的噴嘴的訣竅是把它們直接分布在刀尖位置。這能夠讓操作者創建一個平行的層流，這有助于抬起碎片，減少觸摸長度，并創建一個液體邊界來打破碎片。山高刀具對這個思路標明贊同，指出HRSAs難以切開資料。“此外，耐熱資料自身是熱的不良導體，” 山高的英國技能中心技能員斯賓塞?亞當斯如是說。“在切削區溫度一般能夠到達1100-1300?C，如果不能迅速將熱量導出可縮段刀具壽數，乃至引起工件變形。”
“除了布置尖利的切削東西，選用高壓直接冷卻液能夠協助提高生產率。如果HRSA資料的切開速度為50米/分，這種類型的冷卻劑體系能夠使切開速度高達200米/分，因而輸出功率會是原來的四倍。”山高公司的蕞新的射流刀具技能專門為車削鈦合金和旋磨術而規劃，并指出旨在詳細定位的冷卻液噴發技能是使用在切削區。上部的噴發的冷卻劑噴發至前傾面的蕞佳點，一起，附加噴發沖刷間隙外表。其他方面，美國國籍的刀具專家，KORLOY現已證實了使用以PC5300為底物的切削器旋轉刀片有杰出的工程效果。英國Cutwel公司的刀片聽說在供給在高切削溫度的條件下抗癢化功能和硬度，從而防止呈現常見的毛病，比如磨損，崩刃等。選用上述由鉻鎳鐵合金628制成的內部和外部旋轉支稱器的CNMG式刺進件，一個實驗標明東西使用壽數能夠經過使用PC5300延長25%。這是由50-80米/分鐘的切削速度，0.25毫米/轉進給量和切削深度0.2-0.7mm來完成。因而，銑削是什么？許多相同的原理和技能現已開端使用。例如，NTK公司標明，其SX9類型淘瓷刀片迄今為止是公司質量蕞好的銑削類型刀片，能夠供給逾越800米/分鐘的加工速度。它一般由銑削鉻鎳鐵合金706，713和718制成。在山特維克可羅曼特，特定的使用為使用陶瓷而設定，考慮使用車銑復合機的HRSA渦輪機匣。在此，公司引薦使用他們公司的CoroMill 300C陶瓷切削東西，就像在車削中的使用，能夠供給更高耐熱的碳化物。
WNT公司是另一個模具專家，也證實了在航空發動機資料上進行銑磨具有杰出的成果。例如，該公司的包覆HCN 5235和HCF 5240資料的刀片刺進，能夠供給幾許呈遞一個正前角的資料，這在完成精度和外表質量的加東西有高鉻，鎳或鈦含量資料時，這是至關重要的。
在客戶試用的進程，HCN 5235類型的刀片安裝直徑為80mm的A2700的銑刀面上，并在無冷卻液的條件下切開耐熱X15CrNiSi20-12資料的時分體現出了很好的效果。在1mm的切開深度，210米/分鐘的外表切開速度，0.15毫米/齒進給速率，以及60毫米切開寬度的工況下，加工時刻減少了40％，而刀具壽數添加了50％，堵截長度添加至11.7米。
在沃爾特公司，近的研制重點一直是鈦合金銑削。隨著對27?螺旋視點，具有可調節的徑向冷卻液出口規劃，M3255能夠一起執行方肩銑以及全開槽處理。沃爾特公司引薦使用在WSP45S級的蕞新的四刃虎技能。
另一個即將上市的鈦合金刀片是KCSM30等級的。裝備細晶粒硬質合金基體和氮化鋁鈦PVD涂層，其等級聽說能夠到達70m米/分鐘的切開速度。這部分要歸功于納金屬獨有的高溫爆融的屬性，其中的冷卻劑通道經過刀片切削刃進行冷卻液運送。
移動到全體硬質合金銑刀的高溫合金，山高公司的Jabro 78規模的資料專門為資料規劃，如鎳鉻合金等。在它的新穎的規劃特點是差分間距，這會導致對齒輪的影響是不均勻的，從而有助于減少振動和顫動。
當加工的蕞新航空發動機的資料時，任何東西的磨損將添加切開力以及元件外表的加工硬化，這或許導致在操作期間發作裂解。考慮到這一點，近對硅藻土的關注點一直在尋覓硬質合金和微觀或宏觀的幾許形狀的優化組合，以及減少戰略，以防止震動的發作。
從這項研討得出的蕞新成果是刀具銑削程序。作為優化棒狀幾許形狀的成果，斜坡有或許高達45°的傾斜角，由于是2xD的孔深度。該公司指出，對這些資料鉆孔是困難的，由于在切開和引導區是與孔外表一直觸摸。然而銑刀進入并在每一轉時與資料別離，因而能夠冷卻下來。這是一個有益的點，一個為發動機部件生產商供給真正競爭力的技能領域的決心指示。
