在切削加工中,高溫合金的難加工性主要表現在以下幾方面:(1)常溫和高溫強度高,切削力大切削一般材料時,由于切削溫度升高,強度明顯下降,使切削易十進行,而高溫合金在較高溫度下,仍具有較高的強度,使切削力增大。通常,切削高溫合金的單位切削力要比中碳鋼高1~3倍。在相同的磨削工藝條件下,高溫合金的磨削力約比45鋼提高2倍。
(2)加工硬化傾向大,切削困難
高溫合金的硬度一般都不高,但切削時塑性變形區的品格歪扭現象嚴重,使已加工農而產生冷作硬化。切削高溫合金時,已加工表面的硬度要比基體硬度高50%—99%。
(3)熱導率低,加工過程中切削溫度高
切削高溫合金時,產生較大的塑性變形,工件間有強烈摩擦,切削力大,因此產生大量的切削熱。因高溫合金的導熱系數很低,所以高溫合金的散熱性很差,大部分削熱集中在切削區,使切削溫度升高,一般可達到1 000℃。高溫不僅會加劇擴散磨損和氧化磨損,也會使上件產生變形,造成尺寸精度小易控制。
在磨削高溫合金的過程中,砂輪磨粒頂部表面極易與高溫合金黏附,使黏附在磨粒上的金屬層與被磨零件表面接觸,摩擦因數增大,再加上磨削高溫合金時所消耗的變形功比磨削普通鋼料時高,磨削熱量高,而材料本身的導熱率低,因而使磨削熱集中在被磨工件表層,使磨削溫度高。磨削高溫合金的磨削溫度大約比磨削普通鋼料高200℃左右。磨削高溫合金時所產生的大量磨削熱會造成零件表面燒龜裂,使零件表面完整性變差。
(4)磨損嚴重
由于高溫合金的高溫強度高,加工硬化嚴重,而且高溫合金中含有許多由金屬碳化物、氮化物、硼化物以及金屬間化合物等構成的硬質點,尤其是具有相構成的微質點,因此機械摩擦磨損嚴重。不僅如此,由于切削力大,切削溫度高,在高溫高壓下,一切屑界面產生黏結,造成的黏結磨損。此外,在較高的切削溫度下,加劇了材料中某些合金元素(如鎢、鈷、鈦、鈮等)同上件及切屑間的擴散作用,造成擴散磨損。同時,在高溫條件下,周圍介質中的碳、氫、氧、氮等元素容易浸入切削界面,使材料生成相應脆性相,加大了材料表層組織的應力集中,使產生裂紋,甚至崩刃。在磨削高溫合金的過程中,砂輪磨粒除了有較嚴重的磨耗磨損外,砂輪還有較嚴重的黏附堵塞。
(5)工件易產生熱變形,加工表面質量和精度不易保證
由于切削力大、切削溫度高,而且砂輪磨損快,因此高溫合金的加工表面完整性較難保證。切削加工高溫合金時,在零件表面處將產生較大的殘余拉應力,然后沿零件表層深度急劇下降。另外,零件加工表面的冷作硬化也較突出,特別是冷作硬化深度層較深。