为什么钢材可以用钢材切削|钢材的切削原理 (为什么钢材可以采用理想塑型模型)

用钢切钢，为何可行？

当您在车床、刨床或铣床旁边观察时，您会看到钢制的刀具在对另一块钢材进行切削加工。令人惊叹的是，刀具以削钢如泥的姿态，迅速将钢材加工成所需的零件。

表面上，这两块钢材似乎毫无区别。那么，为什么用钢制的刀具可以切削另一块钢材呢？答案在于它们之间存在显著差异。

用于制作刀具的钢，只需比被加工的钢材硬度略高，即可进行切削。通常，用作工具的钢含碳量较高，并经过热处理，使其变得更硬，不易磨损。

高速钢：高温下的硬度之王

在切削速度相当高的条件下，由于摩擦产生的高温会导致高碳钢失去硬度。因此，用于高速切削的刀具必须采用高速钢（俗称锋钢）。

高速钢是一种合金工具钢，主要含有钨、铬、钡等合金元素。它即使在高温（600℃以下）下，仍能保持相当的硬度。

硬质合金：更高温下的不二之选

但在更高的温度（大于600℃）下，高速钢的硬度也会明显下降，无法继续使用。这种情况下，就需要采用硬质合金。

通常使用的硬质合金主要由钴、钨、铬和碳等元素组成。它们不再属于钢材，因为含铁量极低，而铁被视为无用的杂质。

合金元素：钢材性能的魔法师

合金元素非常珍贵，不仅钨、铬、钡可在工具钢中提高硬度，还有许多其他合金元素可以赋予钢材各种特殊性能。

例如：

• 普通钢容易生锈，尤其是在潮湿空气中。但若在钢中加入少量铜和磷，其抗大气腐蚀性将显著增强，使用寿命可延长两倍。
• 制造电机和变压器需要电磁性极佳的钢片。将2%～4%的硅加入低碳钢中，即可制得硅钢片。
• 向低碳钢中加入一点钼，可以显著改善钢材的热处理性能和机械性能，从而提高钢材的强度和韧性，非常适合制造锅炉。
• 许多合金钢中若加入钒或铌，可大大提高机械性能，既具有很高的强度，又有相当好的冲击韧性，主要用于制造飞机、火箭、潜艇和其它国防武器。
• 向钢中加入适量的铬、镍、钛、铝和铌等元素，即可制成各种不锈钢、耐酸钢、耐热钢，用于各种用途。

热处理：改变钢材命运的魔法

除了加入合金元素，另一重要手段可以改变钢铁性能的是热处理。即把钢铁加热到一定温度，再在不同条件下，以不同的冷却速度进行冷却，如在水中或油中进行快速冷却，而在空气或炉中进行缓慢冷却。

快速冷却使钢铁变硬，强度更高；慢速冷却使钢铁变软，强度降低，但塑性和韧性更好。

因此，根据不同的要求，可对钢铁采用不同的热处理方法，如淬火、回火、正火、退火等。例如，工具钢必须经过淬火才能获得相当高的硬度，但被切削的钢铁通常先经过退火或正火，以利于切削。

刀具材料的特殊世界

下表总结了三种常见的刀具材料及其特点：

易切削钢：让加工不再困难

易切削钢是一种添加了特定元素（如铅、硫、碲等）的钢材，可提高其切削性能和加工效率。

易切削钢具有以下特点：

• 切削力低，加工后刀具磨损小
• 加工表面光洁度高，减少了后续加工的需要
• 切屑短，有利于切屑的排出

结语

从车床上的刀具削钢如泥，到钢铁材料的广泛应用，我们见证了材料科学和加工技术的不断进步。了解不同材料的性能和热处理方法，将使我们能够充分利用这些材料的优势，为我们的生活带来更多便利和进步。