用铝高速钢加工高温合金(GH698)
2006-11-01 00:00 来源：我的钢铁 作者：mysteel 更多历史数据，上钢联数据
汽轮机叶轮通常采用12%Cr钢制造，但对于需要有足够的高温机械性能和持久塑性的，则用高温合金材料GH698这种材料的化学成分和力学性能见表1、表2。
表1 化学成分%
| Cr | Ni | Mo | Nb | Ti | Al | Fe | C | Si | Mn | S | P | Cu | Mg | Zr | B | Co | Bi | Ag | Sn | Sb | Pb |
| 不大于 | |||||||||||||||||||||
| 13.0-16.0 | 余量 | 2.80-3.20 | 1.80-2.20 | 2.35-2.75 | 1.30-1.70 | 2.00 | 0.08 | 0.60 | 0.40 | 0.0 07 |
0.015 | 0.07 | 0.0 08 |
0.05 | 0.005 | 0.005 | 0.0 001 |
0.0 025 |
0.0 012 |
0.0 025 |
0.0 01 |
表2 热处理后的力学性能
| s0.2 N/mm² |
sb N/mm² |
d5 % |
y % |
AK J/m² |
布氏硬度 HB |
| ≥705 | ≥1130 | ≥17 | ≥19 | ≥39 | 285-341 |
由于材料成分含镍较高，因此机械加工性能很差，如采用W18Cr4V高速钢加工，由于被加工材料韧性和粘性较大，切削刃极易粘屑并产生积屑瘤，使刀具刃口迅速钝化，从而导致刀具校正刃与孔壁剧烈挤压和摩擦，产生刺耳噪声，加工几个孔后，刀具切削刃即严重磨损，如继续加工，则切屑会将工件拉出较深沟槽严乖时会造成刀具折断。
1 刀具材料
GH698在常温下机械性能并不高，但它组织中合金元素多，在切削温度增大时形成各种碳化物、氮化物的硬质相，它存在Al2O3、SiO2的硬质点，硬度高(HV2000-3200)。合金的奥氏体组织在切削加工时塑性变形剧烈，断裂韧性大，产生的切削力比一般中碳钢增大2～3倍，加工硬化严重它的相对加工性能指标仅是45钢的1/20～1/5，GH698是难加工的一种金属材料。
刀具材料应选择硬性高、高温硬度高的材料，如美国的高钴高速钢M42(W2Mo9Cr4VCo8)和国产铝高速钢501(W6Mo5Cr4V2Al)，这两种刀具材料都可满足加工要求，但M42价格较高，从使用的经济效率来讲，用501更合理。501为国产新型刀具材料，它由2%的钨钼系高速钢加人1%左右的铝熔炼而成，具有硬度高、耐磨、红硬性高、高温硬度高、热塑性好等优点，其硬度可达HRC67～69。用其制作刀具可对GH698高温合金进行加工，但刀具的具体结构及几何角度上应作某些改进。
2 刀具结构设计
GH698高温合金材料的特殊质地，刀具(以铰刀为例)设计应作相应改进，由于此铰刀用于反铰加工，其刀具结构与普通铰刀结构不同，在这里只介绍刀具切削部分的改进。
1) 减小前角go
铰刀前角决定于工件材料，由于GH698材料断裂韧性大，加工时消耗切削功大，产生大量的切削热，在高温下材料中的硬质点对刀刃产生强烈的摩擦；而在温度升高的过程中，刀具硬度又在下降。GH698合金下降却不多，处于合金晶界上的强化相g的硬度还略有升高。所以刀具应减小前角go，增大刀尖角，提高刀具刀刃强度，增大刀尖散热面积。
2) 增加齿数Z
国家标准中规定，f3mm～f20mm铰刀Z=6，现改为Z=8，在进给量一定时增加铰刀齿数，每齿切削厚度减小，且导向性好，可减小铰削表面粗糙度和提高尺寸精度。
3) 减小刃带宽度f
国家标准中规定，f10mm～f20mm刃带宽度f=0.15mm～0.25mm。现减小为f=0.1mm，减小刃带宽度可减小刃带与孔壁的摩擦减小刀具磨损。
3 铝高速钢刀具(铰刀)的合理使用
1) 开机前的准备和检查
与高速钢相比，铝高速钢硬度高而抗弯强度、韧性低因此刀具安装时应避免碰撞。铰刀安装后应检查径向跳动，应控制在0.02mm以内，径向跳动过大，易使铰刀加工中刀体振碎，同时孔径扩大。另外，还应检查铰刀对中情况，若对中情况不好，则铰削不均匀，受力不均，易出现“打”刀现象。
2) 铰削用量
由于GH698材质较“粘”，排屑空间受限，根据加工试验(以精铰为例)，推荐切削量为n=26r/min、f=0.05 mm/r。一般情况下，当出现不正常的铰孔噪声或切屑颜色明显变化时，就应及时对铰刀进行修磨。
3) 切削液
为了延长刀具寿命得到良好的加工质量，切削液宜选用植物油加压喷注。
4 需注意的问题
1) 为保证铝高速钢刀具的切削性能，必须严格掌握热处理工艺，防止氧化脱碳。
2) 应结合加工实践选取最佳刀具几何角度和切削用量，以防止刀具折断，提高刀具寿命。
[查数据、做研究，上钢联数据]
