Влияние температуры нагрева на механические свойства (характеристики) обрабатываемого материала

Из теории резания [13] известно, что при резании без нагрева существует простая связь между сопротивлением сдвигу τф при резании в зоне стружкообразования и при механических испытаниях τф = Л (Л — сопротивление сдвигу при механических испытаниях).

Указанная зависимость нарушается, если резать предварительно нагретый металл. Напряжение τф падает с повышением температуры предварительного нагрева обрабатываемого материала. График (рис. 4), построенный по данным Т. Н. Лоладзе, служит наглядной иллюстрацией этого явления. Совершенно у различных по свойствам обрабатываемых материалов с повышением температуры нагрева сдвигающее напряжение уменьшается практически по одинаковому закону.

При оценке влияния температуры на механические свойства были приняты результаты исследований при сплошном нагреве. Не учитывалось, что прочность и твердость срезаемого слоя в зоне деформации при резании металлов изменяются в результате пластической деформации, степень которой зависит от скорости деформации и неоднородности деформации и нагрева по сечению. В табл. 7 приведены данные о зависимости величины предела прочности σв стали 12Х18Н9Т от температуры нагрева и скорости деформации. Как видно из табл. 7 степень уменьшения предела прочности с нагревом сохраняется при увеличении скорости деформации. Величина предела прочности значительно больше при высоких скоростях деформации. Следует иметь в виду, что скорость резания труднообрабатываемых материалов меньше, чем 450 м/мин, и поэтому различие абсолютных величин прочности с обычным нагревом и при резании будут меньшим.

Рис. 4. Зависимость касательного напряжения в зоне стружкообразования от температуры предварительного нагрева обрабатываемого материала:
1 —сталь 40: 2 — 12X18H9T; 3 — 9Х; 4— ВТ6; 5 — молибден; 6 — Х20Н75Т2107; 7 — Х10Н50М5В5105; 8 — 713Л

Более обстоятельно природа этого явления и методика определения так называемой «модифицированной твердости» стружки, т. е. твердости с учетом деформации стружки, даны в работе [13]. Рассчитанная по этой методике модифицированная «горячая» твердость, и сравнение ее с твердостью чугуна ИЧХ28Н2 при сплошном нагреве приведены в табл. 8.

Для удобства сравнения данных литературы в дальнейшем изложении будет рассматриваться твердость (микротвердость) при нагреве без учета указанных изменений.