高溫合金分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。是在760～1 500℃、一定應(yīng)力條件下、長(zhǎng)期工作的高溫金屬材料。具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、良好的抗疲勞強(qiáng)度及斷裂韌性等綜合機(jī)械性能。廣泛用于航天、航空、各種熱處理設(shè)備。隨著冶金技術(shù)的日益發(fā)展，高溫合金的綜合性能得以進(jìn)一步提升，使得這種金屬材料的加工難度不斷增加。

　　1.高溫合金的機(jī)械特性

　　高溫合金的晶格組織細(xì)密，并含有許多高熔點(diǎn)合金元素 Fe、Ti、Cr、Ni、V、W和Mo等，這些合金元素與其他合金元素構(gòu)成純度高、組織致密的奧氏體合金。而且有的元素與非金屬元素C、B、N等構(gòu)成硬度高、比重小、熔點(diǎn)高的金屬與非金屬化合物。使切削加工性能變差。相對(duì)45鋼的切削性能，高溫合金的切削性能只有其5%～20%。高溫合金與常用、金屬機(jī)械屬性對(duì)比矢量如圖1所示。各類(lèi)高溫合金的材料特點(diǎn)相比如附表所示。

　　綜合高溫合金的切削加工特點(diǎn)如下：

　　（1）切削力大：高溫合金的塑性好、強(qiáng)度高。在較高溫度時(shí)，仍保持高強(qiáng)度。加工時(shí)所需切削力是普通合金鋼材料的2~5倍。

　?。?）切削熱量高：高溫合金的導(dǎo)熱系數(shù)小，加工時(shí)熱量集中在切削區(qū)，不易擴(kuò)散。致使切削刀具迅速磨損。

　?。?）切削表面硬化嚴(yán)重：高溫合金的硬度不高，但塑性好。加工時(shí)切削區(qū)的晶格扭曲嚴(yán)重，冷作硬化現(xiàn)象高。已加工表面硬度比基體硬度高50%~99%。

　?。?）刀具磨損快，使用效率低：高溫合金中含有大量的硬度高、比重小、熔點(diǎn)高的金屬間化合物及非金屬化合物，構(gòu)成硬質(zhì)點(diǎn)。使刀具機(jī)械磨損加劇。由于切削力大、切削溫度高。在高溫高壓下，刀具與被切削材料極易產(chǎn)生黏接而造成黏接磨損。此外，在高溫下切削，材料與刀具間的金屬擴(kuò)散現(xiàn)象加大，產(chǎn)生擴(kuò)散磨損。極端情況下，一些普通材料的刀具（如高速鋼類(lèi)刀具），甚至無(wú)法完整切削高溫合金。

　?。?）零件加工精度難以保證：由于前述幾項(xiàng)原因，高溫合金的表面加工完整性較難保證，精加工時(shí)常常在粗加工時(shí)產(chǎn)生的冷作硬化層中進(jìn)行，有些刀具材料無(wú)法完成一個(gè)加工面的完整切削。特別是孔加工時(shí)的鉸削加工，在加工時(shí)刀具本身對(duì)材料有擠壓作用，極易發(fā)生黏刀、產(chǎn)生積屑瘤、刀具崩刃等現(xiàn)象。終破壞加工表面。

　　2.加工高溫合金的刀具材料選擇

　　由于高溫合金材料的難加工特性，使得選擇適當(dāng)?shù)牡毒卟牧蟻?lái)加工高溫合金，至關(guān)重要。刀具材料的不同對(duì)高溫合金的加工效率、表面加工質(zhì)量有著明顯效果。理論上加工高溫合金首選陶瓷刀具，其次帶涂層硬質(zhì)合金刀具，再次無(wú)涂層硬質(zhì)合金刀具，次采用高速鋼刀具。而各種刀具材料的選擇要根據(jù)零件的加工要求、加工方式、工藝條件、加工環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性等多項(xiàng)條件來(lái)決定。各種刀具材料的高溫硬度與韌性的關(guān)系如圖2所示。

　　由圖2可知，金剛石、立方氮化硼、陶瓷類(lèi)刀具硬度高，但韌性稍差。加工時(shí)易出現(xiàn)崩刃現(xiàn)象?？稍谶B續(xù)無(wú)間斷切削、開(kāi)放式加工條件下優(yōu)先選用。如外圓或端面的精加工車(chē)削。金屬陶瓷、涂層硬質(zhì)合金、細(xì)顆粒硬質(zhì)合金（帶涂層）、細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、無(wú)涂層硬質(zhì)合金類(lèi)硬度較高、韌性較好，適合在多種情況下加工高溫合金。而高速鋼及涂層高速鋼韌性好，但硬度低。適合制作形狀復(fù)雜的成型刀具。

　　3.加工高溫合金刀具的幾何角度選擇

　　在相同的加工、冷卻條件下刀具的幾何角度不同。對(duì)切削加工的結(jié)果有著深遠(yuǎn)的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在切削區(qū)域，切削過(guò)程中所產(chǎn)生的切削熱約64%由切屑帶走，18%導(dǎo)入工件，12%導(dǎo)入刀具，8%由周?chē)橘|(zhì)（如切削液或空氣）帶走。因此，加快切屑的流速，使切削熱快速流出切削區(qū)域，是降低刀具發(fā)生磨損的有效措施。高溫合金的導(dǎo)熱性差，與刀具的粘接傾向大。材料中包含的金屬間化合物及非金屬化合物所形成的硬質(zhì)點(diǎn)，加劇了刀具的磨損。同時(shí)也加大了切削熱的產(chǎn)生。綜合各項(xiàng)原因考慮，加工高溫合金刀具應(yīng)達(dá)到以下幾點(diǎn)要求；

　?。?）在不影響刀具強(qiáng)度的情況下，盡量加大刀具前角γo。使切屑盡快流出切削區(qū)域，將熱量盡快帶離切削區(qū)域擴(kuò)散。使切削區(qū)域溫升降低，以減少刀具磨損發(fā)生。一般情況下γo≈10°不采用負(fù)倒棱。

　?。?）盡可能的減小刀具后角αf。后角的減小，使刀具的強(qiáng)度加大、刀具楔角增大。增大了刀具散熱能力、減小了刀具磨損發(fā)生。通常采用αf=6°～8°。因高溫合金切削后的表面易反彈，與刀具后刀面產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦。產(chǎn)生高溫，磨損刀具。宜在切削區(qū)外磨出第二后角，以減少摩擦生熱。第二后角αfˊ=10°～15°。

　?。?）粗加工時(shí)刃傾角λS=-5°～-10°，精加工時(shí)刃傾角λS=0°～3°。

　　（4）刀尖圓弧半徑0.5～2mm，粗加工時(shí)取大值。