2023年难加工材料知识考试历年高频考题附答案

2023年难加工材料知识考试历年高频考题附答案答案解析附后第1卷1.改善难切削材料切削加工性的基本途径有哪些？2.切削高强度钢和超高强度钢时怎样选择刀具材料？4.什么是淬火钢？它有哪些切削特点？5.高锰钢有哪些切削加工特点？6.不锈钢可分哪几类？7.什么是高强度钢和超高强度钢？8.难切削材料有哪些切削特点？9.切削高锰钢时怎样选择刀具材料？10.怎样通过热处理改善高锰钢的切削性能？第1卷参考答案一.参考题库1.正确答案: 改善难切削材料切削加工性的途径是多方面的，但我们研究切削加工，只能从切削加工上去考虑，但也要因地制宜采用其他的加工工艺。 （3）选择合理的刀具几何参数和切削用量。 （5）重视切屑控制 （6）采用其他加工措施：如采用等离子加热切削、振动切削、电熔爆切削，都可以获得较高的切削效率。 （1）高速钢：选用高性能高速钢切削高强度钢和超高强度钢，应根据工件材料的性能、形状、加工方法和工艺系统等特点，全面考虑刀具材料的耐热性、耐磨性和韧性等。当工艺系统刚性较好、刀具型面简单时，可采用钨系、钨钼系高钒高钴高速钢；型面复杂时，可采用钨钼系、高碳低钒含铝高速钢或钨钼系高碳低钒高钴高速钢；当工艺系统刚性较差时，可采用钨钼系低钒含铝高速钢及钨钼系低钒高钴高速钢；在冲击切削条件下，宜采用钨钼系高钒高速钢、钨钼系含铌高速钢或钨钼系含铝高速钢。 车刀：W9Mo3Cr4V3Co10，W12Mo3Cr4V3Co5Si 铣刀：W2Mo9Cr4VCo8，W12Mo3Cr4V3Co5Si 成型铣刀：W2Mo9Cr4VCo8，W12Mo3Cr43Co5Si 钻头、铰刀：W9MoCr4VCo8，W9Mo3Cr4V3Co10 钻头、铰刀：W10Mo4Cr4V3Al，W6Mo5Cr4V2Al. 拉刀：W2Mo9Cr4VCo8，W12Mo3Cr4V3Co5Si 齿轮刀：W6Mo5Cr4V2Al，W2Mo9Cr4VCo8 螺纹刀具：W6Mo5Cr4V2Al，W2Mo9Cr4VCo8 （2）粉末冶金高速钢和TiN涂层高速钢：粉末冶金高速钢，是由高速钢粉末在高温（1100℃）、高压（100MP）下直接压制，再锻造成所需要的刀具形状，加工淬火后刃磨而成。 高速钢刀具TiN涂层，可以延长刀具耐用度2倍到3倍，提高切削速度25%。常用的涂层高速钢刀具有：麻花钻、立铣刀、丝锥、齿轮滚刀、铰刀和插齿刀等。 钻头与丝锥：YB01，YB02。 （4）陶瓷刀具：它的硬度和耐热性高于硬质合金，允许的切削速度比硬质合金高1倍-2倍。 （5）立方氮化硼（CBN、PCBN）：这种刀具的硬度、耐磨性及耐热性很高，PCBN的强度也很高，达1500MP，适用于高强度钢和超高强度钢的车削和铣削，主要用于半精加工和精加工。3.正确答案: 难加工材料，科学地说，就是切削加工性差的材料，即硬度>HB250，强度σb>1000MPa，延伸率>80%，冲击值αK>0.98MJ/m2，导热系数K1000MPa的材料，如奥氏体不锈钢、高锰钢、高温合金和部分合金钢。 由于它们的强度高，切削时的切削力大，切削温度高，不仅刀具易磨损，而且切屑不易处理。 （7）化学活性大的材料：如钛、镍、钴及及其的合金。这类材料化学活性大、亲和性强，切削加工时易粘结在刀具上，与刀具材料产生化学、物理反应、相互扩散。 （8）稀有高熔点材料：是指熔点高于17000C的难熔金属材料，如钨、钼、铌、钽、锆、铪、钒、铼的纯金属及其合金。 由于这些材料本身的熔点高，在切削加工时切削力大，切屑变形也大，刀具主要是磨料磨损和粘结磨损。4.正确答案: 淬火钢是指金属经过淬火后，组织为马氏体，硬度大于HRC50的钢。它在难切削材料中占有相当大的比重。 加工淬火钢的传统方法是磨削。但是为了提高加工效率，解决工件形状复杂而不能磨削和淬火后产生形状和位置误差的问题，往往就需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等切削加工方法。淬火钢在切削时有以下特点。 （1）硬度高、强度高，几乎没有塑性：这是淬火钢的主要切削特点。当淬火钢的硬度达到HRC50-60时，其强度可达σb=2100-2600MP，按照被加工材料加工性分级规定，淬火钢的硬度和强度为9a级，属于最难切削的材料。 （2）切削力大、切削温度高：要从高硬度和高强度的工件上切下切屑，其单位切削力可达4500MP。为了改善切削条件，增大散热面积，刀具选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动，要求要有较好的工艺系统刚性。 （3）不易产生积屑瘤：淬火钢的硬度高、脆性大，切削时不易产生积屑瘤，被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。 （4）刀刃易崩碎、磨损：由于淬火钢的脆性大，切削时切屑与刀刃接触短，切削力和切削热集中在刀具刃口崩碎和磨损。 （5）导热系数低：一般淬火钢的导热系数为7.2W（m·K），约为45钢的1/7.材料的切削加工性等级是9a级，属于很难切削的材料。由于淬火钢的导热系数低，切削热很难通过切屑带走，切削温度高，加快了刀具磨损。5.正确答案: 高锰钢含量高达11-18%，具有较高的塑性和韧性，在切削加工中有以下特点： （2）切削温度高。 （3）断屑困难。 （4）尺寸精度不易控制。6.正确答案: 不锈钢按其成分，可分为以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢两大类。 （1）马氏体不锈钢： 含铬量12-18%，含碳量0.1-0.5%（有时达1%），常见的有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV、30Cr13Mo等。 （2）铁素体不锈钢： 含铬量12-13%，常见的有0Cr13、0Cr17Ni、0Cr13Si4NbRE、1Cr17、1Cr17Ni、1Cr17Mo2Ti、1Cr25Ti、1Cr28等。 含铬量12-25%，含镍量7-20%（或20%以上），最典型的代表是1Cr18Ni9Ti，常见的还有00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2、0Cr18NiMo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4、1Cr18Mn8Ni5N等。 （4）奥氏体+铁素体不锈钢：与奥氏体不锈钢相似，仅在组织中含有一定量的铁素体，常见的有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、1Cr17Nn9Ni3Mo3Cu2N、Cr2bNi17Mo3CuSiN、1Cr18Ni11Si4AlTi等。 （5）沉淀硬化不锈钢：含有较高的铬、镍和很低的碳，常见的有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al等。 前两类为铬不锈钢，后三类为铬镍不锈钢。7.正确答案: 所谓高强度钢，是指那些在强度和韧性方面结合很好的钢种。低合金结构钢，经调质处理后，具有很好的综合力学性能。其抗拉强度为σb>1200MP时，叫高强度钢；其抗拉强度σb>1500MP时，称为超高强度钢。 含一种合金元素的高强度合金钢有铬钢、镍钢、锰钢等；含两种合金元素的合金钢有铬镍铬锰钢、铬钼钢等；含三种以上合金元素的高强度合金钢有铬锰硅钢、铬镍钨钢、铬镍钼钢、铬锰钛钢、铬锰钼钒钢等。 高强度钢和超高强度钢的原始强度和硬度并不高，但是经过调质处理后可获得较高的强度，硬度在HRC30-50之间。 钢的抗拉强度与硬度之间存在一定的关系。一般来说，硬度提高强度也随之增高，但不能说高强度钢就是高硬度钢。所谓高强度钢和超高强度钢，是指综合性能而言的。淬火钢的硬度很高，但不能称为高强度钢和超高强度钢，其原因是它的综合性能不好，几乎没有塑性，韧性也很差，只能作耐磨零件和工具。8.正确答案: （1）切削力大：难切削材料大都具有高的硬度和强度，原子密度和结合力大，抗断裂韧性和持久塑性高，在切削过程中切削力大。一般难切削材料的单位切削力是切削45钢的单位切削力的1.25-2.5倍。 例如，当切削速度为75m/min时，不同材料的切削温度比切削45钢的切削温度高的情况是：TC-4高435℃，GH2132高320℃，GH2036高270℃，1Cr18Ni9Ti高195℃。 （4）刀具磨损大：切削难切削材料的切削力大，切削温度高，刀具与切屑之间的磨檫加剧，刀具材料与工件材料产生亲和力作用，材料硬质点的存在和严重的加工硬化现象的产生，使刀具在切削过程中产生粘结、扩散、磨料、边界和沟纹磨损，而使刀具丧失切削的能力。 （5）切削难处理：材料的强度高，塑性和韧性大，切削时的切削呈带状的缠绕屑，既不安全，又影响切削过程的顺利进行，而且也不便于处理。9.正确答案: 高锰钢难加工材料，对刀具材料要求较高。一般来说，要求刀具材料红硬性高、耐磨性好，有较高的强度、韧性和导热系数。 切削高锰钢可选用硬质合金、金属陶瓷做刀具材料，也可以用CN25涂层刀片或CBN（立方氮化硼）刀具。 YT类硬质合金具有较高的硬度和较高的耐热性，但与YG类硬质合金相比其强度低、脆性大、导热性差。因此，切削高锰钢时通常选般为0.5%～3%左右）TaC（碳化钽）或NBC（碳化铌），可提高其硬度和耐磨性而不降低其韧性。随着硬质合金中含钴量的增加，这些优点更为显著。因此，以TaC和NBC为添加剂的通用型硬质合金也适用于高锰钢的切削加工。 切削高锰钢常用的硬质合金牌号有：YG8、YG6A、YG6X、YG8N、YW1、YW2A、YW3、YC45、767、789、813等。 采用金属陶瓷刀片进行高锰钢的精车、半精车，可选用较高的切削速度，加工表面质量好，刀具耐用度高。例如利用Al2O3基陶瓷刀具切削Mn18Cr4高锰钢比硬质合金刀具效率提高1倍～4倍。 切削加工高锰钢还可以选用CN25涂层刀片和CBN（立方氮化硼）刀具。在使用CBN刀具时应注意被切削材料含锰量不能高于14%，否则，CB