304奥氏体不锈钢切削表面质量的实验分析

摘要

奥氏体不锈钢有着良好的综合性能,在核电、航空航天行业得到广泛的应用。304不锈钢是典型的难加工材料,提高其切削加工质量一直是制造行业的难题。本文针对304不锈钢的特点,设计了合理的试验方案,研究了304不锈钢的切削加工性与表面质量,主要研究内容如下:
　　(1)利用单因素法与正交试验法,设计了合理的切削参数,制定了合理的切削试验与表面质量测试方案。切削试验中显示304不锈钢切削加工性很差,切削力大,切屑容易缠绕在刀具或工件上划伤已加工表面,加工硬化严重。
　　(2)利用正交试验数据处理方法研究切削参数对切削力、表面粗糙度的影响,并进行工艺优化。研究发现切削力随着切削速度的增大而减小,随着进给量、背吃刀量以及刀片圆弧半径的增大而增大。切削304不锈钢时,影响粗糙度的主要因素是进给量与刀片圆弧半径,粗糙度随着进给量的增大而增大。
　　(3)通过X射线衍射仪(XRD)测试发现,采用锋利刀具进行304不锈钢的外圆车削时,没有发生相变。而采用带后刀面磨损的刀具时,在大的进给量与大的后刀面磨损(VB)下,发生了奥氏体向马氏体的转变。定量分析发现,马氏体的含量与应变有关,切削引起的大应变诱发了更多的马氏体。
　　(4)从显微硬度与微观结构两方面研究加工硬化现象。借助维氏硬度计得到了硬化层的硬度沿层深的分布,利用扫面电镜观察硬化层的微观结构。结果表明,靠近已加工表面的硬化程度在150％以上,切削影响层厚度在100μm以上,切削304不锈钢时背吃刀量与进给量对加工硬化影响最大,其次是刀片圆弧半径与切削速度。金相观察与理论分析发现变质层由热力影响层与力影响层组成。

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1 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题背景

1.3 研究现状

1.4 正交试验设计方法

1.5 本文研究主要内容

2 奥氏体304不锈钢车削试验与测试

2.1 试验装置

2.2 工件材料

2.3 试验参数

2.4 试验与测试过程

3 奥氏体304不锈钢切削加工性分析

3.1 切削力分析

3.2 切屑形态分析

3.3 切削参数对表面粗糙度的影响

3.4 小结

4 切削加工硬化

4.1 研究的意义与产生硬化的原因

4.2 已加工表面形成过程

4.3 马氏体相变分析

4.4 硬化层厚度分析

4.5 加工硬化程度分析

4.6 屈服强度预测模型

4.7 微观组织变化分析

4.8 小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1：攻读学位期间发表的学术论文