王宇斌等：组织形态对718塑料模具钢切削性能的影响 1347 --Low bainite 以及165mmin时的刀具后刀面磨损宽度曲 14 --Grain bainite 12 --Tempered martensite 线，随着切削速度的增加，刀具寿命逐渐缩短.如 下图可见，曲线有一个明显的台阶形状的变化，这 10 表明试样在机加工过程中后刀面磨损经历的三个 阶段，即初始磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损 阶段 d 360(a) 125 145 165 Cutting speed/(m-min-) 300 Low bainite Grain bainite --Tempered martensite 图3不同转速时三种试样的加工硬化率 240 Fig.3 Work hardening ratio of three specimens at different cutting speeds 号180 120 650 -Low bainite --Grain bainite 60 600 -Tempered martensite N/ao 0 10 20 30 40 50 60 550 0 Cutting time/min 360(b) Low bainite 450 300 --Grain bainite --Tempered martensite 400 125 145 165 Cutting speed/(m-min-) 180 图4不同转速时三种试样的总切削力 120 Fig.4 Cutting forces of three specimens at different cutting speeds 料加工过程中的应变及应变速率增加，切削阻力 增大，因此总切削力会在一定范围内上升.粒状贝 10 20 30 40 50 Cutting time/min 氏体试样的切削力变化不大，因为随着切削速度 提升至145mmin,加工温度上升，粒状贝氏体试 360(c) Low bainite 样发生了受热软化现象，切削力基本保持不变.当 300 -Grain bainite --Tempered martensite 切削速度上升至165mmin,受热软化作用明显， 流动应力减小，第一变形区的剪切角增大，因此切 180 削力减小，如图4可见粒状贝氏体试样的切削 力下降非常明显 120 通常认为材料的屈服强度越高，第一剪切区中 60 切屑与基体不易分离，切削过程的切削力越大.如 0 20 30 40 表4所示，马氏体试样的屈服强度高于下贝氏体 Cutting time/min 试样，但是下贝氏体试样的加工硬化程度较高，因 图5不同切削速度时三种试样的后刀面磨损宽度曲线.(a)125 此其切削力较高.在加工过程中，热软化与加工硬化 m'min;(b)145 m-min;(c)165 m'min 的作用孰强孰弱取决于加工参数的选择.如图3 Fig.5 Maximum flank wear of three specimens at different cutting speeds:(a)125 m-min;(b)145 m'min;(c)165 m-min- 所示，尽管粒状贝氏体试样的加工硬化率高于马氏 体试样，其切削力却弱于马氏体试样，因为切削力的 当切削速度为125mmin'时，下贝氏体试样 测量是在机加工的高温工况下进行的，而加工硬化 的刀具使用寿命比马氏体试样长约30%，低转速 则是在室温下的数据，这与之前的结论并不矛盾. 下加工温度低，此时加工软化效果不明显，马氏体 2.4刀具寿命与磨损机制 组织较大的屈服强度导致其切削力较大.当转速 图5为三种组织分别在切削速度为125,145 上升至145mmin'时，下贝氏体试样的刀具寿命料加工过程中的应变及应变速率增加，切削阻力 增大，因此总切削力会在一定范围内上升. 粒状贝 氏体试样的切削力变化不大，因为随着切削速度 提升至 145 m·min−1，加工温度上升，粒状贝氏体试 样发生了受热软化现象，切削力基本保持不变. 当 切削速度上升至 165 m·min−1，受热软化作用明显， 流动应力减小，第一变形区的剪切角增大，因此切 削力减小[21] ，如图 4 可见粒状贝氏体试样的切削 力下降非常明显. 通常认为材料的屈服强度越高，第一剪切区中 切屑与基体不易分离，切削过程的切削力越大. 如 表 4 所示，马氏体试样的屈服强度高于下贝氏体 试样，但是下贝氏体试样的加工硬化程度较高，因 此其切削力较高. 在加工过程中，热软化与加工硬化 的作用孰强孰弱取决于加工参数的选择. 如图 3 所示，尽管粒状贝氏体试样的加工硬化率高于马氏 体试样，其切削力却弱于马氏体试样，因为切削力的 测量是在机加工的高温工况下进行的，而加工硬化 则是在室温下的数据，这与之前的结论并不矛盾. 2.4    刀具寿命与磨损机制 图 5 为三种组织分别在切削速度为 125，145 以 及 165  m·min−1 时的刀具后刀面磨损宽度曲 线，随着切削速度的增加，刀具寿命逐渐缩短. 如 下图可见，曲线有一个明显的台阶形状的变化，这 表明试样在机加工过程中后刀面磨损经历的三个 阶段，即初始磨损阶段、稳定磨损阶段和急剧磨损 阶段. 当切削速度为 125 m·min– 1 时，下贝氏体试样 的刀具使用寿命比马氏体试样长约 30%，低转速 下加工温度低，此时加工软化效果不明显，马氏体 组织较大的屈服强度导致其切削力较大. 当转速 上升至 145 m·min–1 时，下贝氏体试样的刀具寿命 125 14 12 10 8 6 4 2 145 Cutting speed/(m·min−1) Work hardening ratio/ % 165 Low bainite Grain bainite Tempered martensite 图 3    不同转速时三种试样的加工硬化率 Fig.3     Work  hardening  ratio  of  three  specimens  at  different  cutting speeds 125 600 650 550 500 450 400 145 Cutting speed/(m·min−1) Cutting force/N 165 Low bainite Grain bainite Tempered martensite 图 4    不同转速时三种试样的总切削力 Fig.4    Cutting forces of three specimens at different cutting speeds 0 10 20 30 240 300 360 (a) 180 120 60 0 40 Cutting time/min Wearing width of back face/μm 50 60 Low bainite Grain bainite Tempered martensite 0 10 20 30 240 300 360 (b) 180 120 60 0 40 Cutting time/min Wearing width of back face/μm 50 Low bainite Grain bainite Tempered martensite 0 10 20 30 240 300 360 (c) 180 120 60 0 40 Cutting time/min Wearing width of back face/μm Low bainite Grain bainite Tempered martensite 图 5    不同切削速度时三种试样的后刀面磨损宽度曲线. （a） 125 m·min–1；（b） 145 m·min–1；（c） 165 m·min–1 Fig.5     Maximum  flank  wear  of  three  specimens  at  different  cutting speeds: (a) 125 m·min–1; (b) 145 m·min–1; (c) 165 m·min–1 王宇斌等： 组织形态对 718 塑料模具钢切削性能的影响 · 1347 ·