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什麼是高強度鋼和超高強度鋼？
所謂高強度鋼，是指那些在強度和韌性方面結合很好的鋼種。低合金結構鋼，經調質處理後，具有很好的綜合力學性能。其抗拉強度σb＞1200MPa時，叫高強度鋼；其抗拉強度σb＞1500MPa時，稱為超高強度鋼。
超高強度鋼，視其合金含量的多少，可分為低合金超高強度鋼(合金含量不大於6%)、中合金超高強度鋼和高合金超高強度鋼。
含一種合金元素的高強度合金鋼有鉻鋼、鎳鋼、錳鋼等；含兩種合金元素的合金鋼有鉻鎳鋼、鉻錳鋼、鉻鉬鋼等；含三種以上合金元素的高強度合金鋼有鉻錳硅鋼、鉻鎳鎢鋼、鉻鎳鉬鋼、鉻錳鈦鋼、鉻錳鉬釩鋼等。
高強度鋼和超高強度鋼的原始強度和硬度並不高，但是經過調質處理後可獲得較高的強度，硬度在HRC30～50之間。
鋼 的抗拉強度與硬度之間存在一定的關係。一般來說，硬度提高強度也隨之增高，但不能說高強度鋼就是高硬度鋼。所謂高強度鋼和超高強度鋼，是指綜合性能而言 的。淬火鋼的硬度很高，但不能稱為高強度鋼和超高強度鋼，其原因是它的綜合性能不好，幾乎沒有塑性，韌性也很差，只能作耐磨零件和工具。
2 高強度鋼和超高強度鋼有哪些切削特點？
高強度鋼和超高強度鋼，由於加入不同量的合金元素，經熱處理後，Si、Mo、Ni等元素使固溶體強化，金相組織多為馬氏體，具有很高的強度(最高可達1960MPa)和較高的硬度(HRC＞35)，衝擊韌性高於45號鋼，切削時具有以下特點：
1) 刀具易磨損、耐用度低：高強度鋼和超高強度鋼，調質後的硬度一般在HRC50以下，但抗拉強度高，韌性也好。在切削過程中，刀具與切屑的接觸長度小，切削 區的應力和熱量集中，易造成前刀面月牙窪磨損，增加後刀面的磨損，導致刃口崩缺或燒傷，刀具的耐用度低。
2) 切削力大：高強度鋼和超高強度鋼的剪切強度高，變形困難，切削力在同等的切削條件下，比切45號鋼的單位切削力大1.17～1.49倍。
3) 切削溫度高：這兩種鋼的導熱性差，切削時切屑集中於刃口附近很小的接觸面內，使切削溫度增高。如45號鋼的導熱係數為50.2 W/(m·K)，而38CrNi3MoVA的導熱係數為29.3 W/(m·K)，僅為45號鋼的60%，切削38CrNi3MoVA時的切削溫度比切削45號鋼的切削溫度高100℃左右。切削溫度高，刀具磨損加劇。
4) 斷屑困難：由於高強度鋼和超高強度鋼具有良好的塑性和韌性，所以切削時切屑不易拳曲和折斷。切屑常纏繞在工件和刀具上，影響切削的順利進行。
3 切削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇刀具材料？
高強度鋼和超高強度鋼具有很高的強度和硬度，切削時要求刀具應具有較高的紅硬性、耐磨性及衝擊韌性，而且不易產生粘結磨損和擴散磨損。粗加工和斷續切削 時，要求刀具具有抗熱衝擊性能。除金剛石刀具外，各種刀具材料均可以切削，在選擇刀具材料時，應根據切削條件合理選擇。
1) 高速鋼：選用高性能高速鋼切削高強度鋼和超高強度鋼，應根據工件材料的性能、形狀、加工方法和工藝系統剛性等特點，全面考慮刀具材料的耐熱性、耐磨性和韌 性等。當工藝系統剛性較好、刀具型面簡單時，可採用鎢系、鎢鉬系高釩高鈷高速鋼；型面複雜時，可採用鎢鉬系、高碳低釩含鋁高速鋼或鎢鉬系高碳低釩高鈷高速 鋼；當工藝系統剛性較差時，可採用鎢鉬系低釩含鋁高速鋼及鎢鉬系低釩高鈷高速鋼；在衝擊切削條件下，宜採用鎢鉬系高釩高速鋼、鎢鉬系含鈮高速鋼或鎢鉬系含 鋁高速鋼。
2) 粉末冶金高速鋼和TiN塗層高速鋼：粉末冶金高速鋼，是由高速鋼粉末在高溫(1100℃)、高壓(100MPa)下直接壓制，再鍛造成所需要的刀具形狀，加工淬火後刃磨而成。它具有硬度高、高溫硬度好、耐磨性好的特點，適用於高強度鋼和超高強度鋼的切削。
高速鋼刀具TiN塗層，可以延長刀具耐用度2～3倍，提高切削速度25%。常用的塗層高速鋼刀具有：麻花鑽、立銑刀、絲錐、齒輪滾刀、鉸刀和插齒刀等。
3) 硬質合金：根據硬質合金的性能，它是切削高強度和超高強度鋼的主要刀具材料。一般應選新型高性能硬質合金或塗層硬質合金。
4) 陶瓷刀具：它的硬度和耐熱性高於硬質合金，允許的切削速度比硬質合金高1～2倍。在高強度鋼和超高強度鋼的切削中，陶瓷刀具主要用於車削和平面銑削的半精 加工和精加工中。推薦選用Al2O3～TiC系列陶瓷，如AT6、AG2、T8、LT35、LT55等。
5) 立方氮化硼(CBN、PCBN)：這種刀具的硬度、耐磨性及耐熱性很高，PCBN的強度也很高，達1500 MPa，適用於高強度鋼和超高強度鋼的車削和銑削，主要用於半精加工和精加工。
4 切削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇刀具幾何參數？
切削高強度鋼和超高強度鋼，刀具幾何參數的選擇原則與加工一般鋼材相同。但由於這種鋼材的切削特點，應注意刀刃和刀尖部分的強度，以保證刀具有一定的耐用度。
刀具的耐用度，隨著刀具的前角和後角改變而變化。前角大，刃口強度低，容易造成崩刃。後角小，增大了刀具與工件的摩擦，使切削溫度增高，加劇刀具磨損。所以在切削時，應採用較小的前角或負前角及較大的後角。
鑽削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇鑽頭？
鑽削高強度鋼，可選用高性能高速鋼麻花鑽或硬質合金鑽頭。鑽削超高強度鋼，一般應採用硬質合金鑽頭，直徑大於16mm孔時，推薦選用可轉位淺孔鑽。
高速鋼麻花鑽，可選用群鑽或修磨成三尖刃形的鑽頭。為了提高鑽頭的剛度，應適當增加鑽心厚度，減小懸伸量。螺旋角也應小一些，一般為17°～30°。
選 用硬質合金鑽頭時，可加大頂角，以改善排屑，一般為2kr=140°～150°。為了減小軸向力，應減小橫刃，一般為0.1do(do為鑽頭直徑)。鑽 頭的進給前角gf=0°，進給後角af=6°～12°。可轉位淺孔鑽的刀片應選用塗層刀片或非塗層刀片。推薦選用的塗層刀片有：YB01、YB02、 YB03；非塗層刀片有：YC10、YC30、YC40、YD20、798、813等。
硬質合金鑽頭
鑽削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇切削用量？
鑽削高強度鋼和超高強度鋼，比鑽削一般鋼材的切削速度低50％左右。選用高速鋼鑽頭鑽孔時，一般取Vc=10～15m/min，當工件材料的硬度HRC>45時，切削速度更低。進給量為f=0.03～0.3 mm/r，鑽頭直徑小時取小值。
採 用硬質合金鑽頭時，可以選較高的切削速度，但不能太高，必須考慮工件材料的硬度對鑽頭耐用度的影響。當工件材料硬度HRC>50時，鑽頭的速度應 小於30m/min，進給量f=0.03～0.3 mm/r。高速鋼和硬質合金鑽頭，鑽削不同硬度的高強度和超高強度鋼的切削速度見表8；高速鋼群鑽的切削用量見表9。
表8 按工件材料硬度選擇切削速度
工件硬度 35～40 40～45 45～50 50～55
刀具切削速度
(m/min) 高速鋼 9～12 7.6～11 4.6～7.6 2～6.6
硬質合金 72～120 30～72 22～30 ＜30
怎樣攻高強度鋼和超高強度鋼螺紋？
攻 高強度鋼和超高強度鋼螺紋的絲錐，可用高性能高速鋼、粉末冶金高速鋼等製作。當工件硬度達到HRC48～52時，應採用硬質合金絲錐。絲錐多採用跳牙絲 錐和修正絲錐。絲錐的齒形角應小於2°～5°，校準部分應有17′～33′的倒錐，切削錐角取2°30′～5°，切削錐長度L1=(1/2～2/3)校準 部分長度。應適當增加螺紋底孔直徑與切削部分長度，減小校準部分長度。如攻制高強度鋼螺紋的絲錐，絲錐的材質為含鈷超硬高速鋼 (W2Mo9Cr4VCo8)，規格為M18×1.5，每組三支。攻絲時，使用豆油或菜子油作切削液。
銑削高強度鋼和超高強度鋼時怎樣選擇刀具及幾何參數？
高 強度鋼和超高強度鋼的室溫強度很高，抗拉強度一般在1470 MPa以上。淬火後的硬度在HRC35以上，最高可達HRC58。高強度的馬氏體，在切削時的剪切應力大，切削溫度高，刀具磨損嚴重，容易崩刃或打刀。銑 削時應選強度高、耐衝擊和耐熱性好的刀具材料，如高性能高速鋼和硬質合金。高速鋼銑刀，可選用高釩高速鋼、含鈷或含鋁超硬高速鋼。選用硬質合金作刀具材料 時，應選抗彎強度高、硬度也較高的刀片。
在選擇刀具幾何參數時，要充分考慮這種鋼的切削特點，應減小主偏角，增大刀尖圓弧半徑，切深前角和進給前角應小於0°(高速鋼銑刀除外)。硬質合金和陶瓷刀具的刃口應倒稜，以增加刃口的強度。
切削高強度鋼和超高強度鋼有哪些實例？
1) 車削：工件材質為32CrNi3MoVA，sb=1080 MPa，硬度為HRC35～38。刀具材料為YN05，g0=4°～8°，a0=6°～10°，ls=-4°。車削用量為Vc=65m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。
2) 車削：工件材質為35CrMoSiA，sb1450 MPa，硬度為HRC43～48。刀具材料為AG2陶瓷，g0=-4°，a0=6°，ls=-4°。切削用量為Vc=150 m/min，f=0.3mm/r，ap=0.3mm。
3) 銑削(面銑)：工件材質為40CrNiMoVA，sb=1870MPa，硬度為HRC52～54。刀具材料為YM052硬質合金，g0=0°～5°，a0 =8°，ls=-5°，kr=45°。切削用量為Vc=23 m/min，f=0.08～0.1 mm/z，ap=2mm。
4) 鑽孔：工件材料為超高強度鋼，sb=1850～1980 MPa，硬度為HRC53～55。鑽頭的材料為W12Mo3Cr4V3Co5Si含鈷超硬高速鋼。切削條件為n=105r/min，f=0.05 mm/r，鑽頭直徑?10 mm，孔深30 mm，一般冷卻，每刃磨一次鑽頭，可鑽孔38～40個。
5) 鉸孔：工件材質為高強度鋼，sb=1200 MPa，採用含鈷超硬高速鋼，在n=140r/min，f=0.05mm/r，鉸孔余量為0.1mm的情況下，用直徑8mm的鉸刀，鉸孔60～70個，尺寸穩定，表面粗糙度Ra為1.6μm以下。
6) 攻絲：工件材料為高強度鋼，sb=1200 MPa，採用含鈷超硬高速鋼的M12×1的絲錐，手動攻絲，攻60個孔，絲錐未見磨損。用普通高速鋼的絲錐，只能攻6～8個螺孔
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