机械制造技术第7章难加工材料与结构的加工技术.ppt

机械制造技术 Mechanical Manufacturing Technology （切削原理与刀具：Cutting Principle Cutting Tools） 第七章 难加工材料与结构的加工技术 本章内容 10.1难加工材料与结构概述*（1学时） 10.1.1难加工材料 1）难加工材料的分类 2）难加工材料的应用 10.1.2 难加工结构 10.2 难加工材料的加工技术（2学时） 10.2.1 钛合金加工 10.2.2 高温合金加工 10.2.3 不锈钢加工 10.2.4 高强度钢和超高强度钢的加工 10.2.5 复合材料加工 10.2.6 脆性材料加工 10.3 难加工结构的加工技术（1学时） 10.3.1薄壁件加工 10.3.2 叶片及涡轮盘加工 10.3.4阵列孔及微孔加工 难加工材料与结构概述 1.定义： 难加工材料是指难以进行切削加工的材料，即切削加工性差的材料。切削加工性等级代号5级以上的材料均属于难加工材料。从材料的物理力学性能看，硬度高于250HBS、强度σb0.98GPa、延伸率δ30％、冲击值ak 9.8×105J/m2、导热系数k41.9W/（m?℃）的均属难加工材料之列。 2.主要内容： 1）难加工材料 1）难加工材料的分类 2）难加工材料的应用 2） 难加工结构 难加工材料与结构概述－分类 1.钛合金 2.高温合金 3.不锈钢 4.高强度钢与超高强度钢 5.复合材料 6.硬脆性材料 难加工材料与结构概述－分类1.钛合金 钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛，在882℃以上呈体心立方晶格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构特点，添加适当的合金元素（如表10.1.1所示），使其相变温度及相分含量改变而得到不同类型的钛合金。室温下，钛合金有3种基体组织，因此分为3类：1）α相钛合金（用TA表示）；2）β相钛合金（用TB表示）；3）α+β相钛合金（用TC表示）。其中最常用的是α钛合金和α+β钛合金，α钛合金切削加工性能最好，α?β钛合金次之，β钛合金最差。 难加工材料与结构概述－分类钛合金－性能 （1）比强度高 钛合金的密度在4.5×103kg/cm3左右，仅为钢的60％， （2）热强度高 钛合金热稳定性好、高温强度高。在300～500℃ 下， 其强度约比铝合金高10倍。 （3）抗蚀性好 钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性优于 不锈钢 难加工材料与结构概述－分类 （4）低温性能好 钛合金在低温和超低温下能保持力学性能。 （5）化学活性大 钛的化学活性大，与大气中的O2、N2、H2、CO、CO2、水蒸气、氨气等均产生剧烈的化学反应。 （6）导热性差 钛的导热系数低，约为Ni的1/4，Fe的1/5，Al的1/14 （7）弹性模量小 钛的弹性模量为107.8GPa，约为钢的1/2 难加工材料与结构概述－分类2.高温合金 1.定义：高温合金又称耐热合金或热强合金，它是多组元的复杂合金，以铁、镍、钴、钛等为基，能在600～1000℃的高温氧化环境及燃气腐蚀条件下工作，而且还可以在一定应力作用下长期工作，具有优良的热强性能、热稳定性能和热疲劳性能。 难加工材料与结构概述－分类 2.高温合金分类： 1）按合金基体元素种类来分，可分为铁基、镍基和钴基合金三类，目前使用的铁基合金含镍量高达25％～60％，这类铁基合金有时又称为铁镍基合金； 2）根据合金强化类型不同，高温合金可分为固溶强化型合金和时效沉淀强化型合金，不同强化型的合金有不同的热处理制度； 3）根据合金材料成形方式的不同，高温合金可分为变形合金、铸造合 金和粉末冶金合金三类。 此外，按使用特性，高温合金又可分为高强度合金、高屈服强度合金、抗松弛合金、低膨胀合金、抗热腐蚀合金等。 难加工材料与结构概述－分类3.不锈钢 1.定义：不锈钢是指在大气中或在某些腐蚀性介质中具有一定耐腐蚀能力的钢种。 2.种类：按其成分可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类。按其内部组织结构可分为以下几类： （1）马氏体不锈钢 含铬量为12％～17％，含碳量为0.1％～0.5。常用牌号有1Cr13、2 Cr13、3 Cr13、4 Cr13等。 难加工材料与结构概述－分类 （2）铁素体不锈钢 含铬量16％～30％。常用牌号有0Cr13、1Cr14S、1Cr17、1Cr28、 0Cr17T