各类金属与切削液选择完全指南

探讨了不同切削加工类型对切削液的需求之后，我们进一步将焦点放在被加工金属的材质特性上，目的是深入剖析怎样选择最为合适的切削液。切削加工性，也就是材料在切削过程里的难易程度，是选择切削液时关键的考量要素。因为切削加工的条件与环境各不相同，所以评估切削加工性的内容和标准也会存在差异。比如说，加工质量、刀具耐用度、切削力以及断屑效果等，都是衡量某种材料切削加工性的重要指标。

011. 铸铁加工与切削液选择

一种广泛用于机械制造的金属材料铸铁，它包含多种类型，像是灰铸铁，可锻铸铁，还有球墨铸铁等。它的切削加工性相对而言是比较好的，常常会伴随着崩碎切屑的出现。在进行切削的时候，切削力以及切削热主要都集中在切削刃以及刀尖的附近，这就会使得后刀面磨损成为刀具失效的主要形式。所以，选择具有良好冷却以及清洁性能的水基切削液是合适的。与此同时，铸铁当中的石墨成分在一定程度上弥补了水基切削液润滑性能的欠缺。

可是，铸铁有着一些对切削加工不利的特性。它组织不均匀，内部有片状石墨和夹砂，在有水情况下易形成微电池腐蚀，这些都加大了对切削液防锈性的要求。另外，切削时产生大量细小切削，像铁粉和石墨粉，给切削液的选择与使用带来挑战。铁粉可能和切削液里化学物质反应，致使切削液变质；石墨粉疏水亲油的性质会影响切削液性能。

因此之下，于切削铸铁这个行为当中，要去挑选具备良好沉降作用的切削液，并且配备与之相应的切削分离器以及过滤器，拿此来确保能够及时地把切屑给去除掉。与此同时，当使用含油水基切削液之际，同样应该留意保持着较高的浓度，并规定好时间来补充新的液体，凭借这样做去维持它性能的稳定状态。

022. 钢材切削液选择

钢材种类繁杂多样，按照其用途能够划分成建筑工程使用的钢，机械工程使用的钢，具备特殊性能的钢，还有应用于桥梁、容器、锅炉、兵器等领域的特种钢材。在这里，我们着重探究机械工程里经常会用到的钢材。

含碳量小于百分之零点二五，不属合金钢的一种材料，常用于建筑与结构领域，它属于碳素钢类别中的低碳钢，而碳素钢是钢材的一大类别。碳的质量分数介乎于碳素钢类别中的中碳钢，是机械工程里常用的调质钢那一类别，其质量分数是介于百分之零点二五至百分之零点六之间，碳素钢是钢材的一大类别。质量分数大于百分之零点六，主要应用去制造弹簧以及工具的那种材料，它属于碳素钢类别中的高碳钢，而碳素钢是钢材的一大类别。

又有另一大类别是合金钢，依据合金元素含量，其可被分成低合金钢，还有中合金钢以及高合金钢这几种。在机械工程当中，这些钢材存在着广泛的应用情况，像是合金弹簧钢，还有滚动轴承钢以及量具钢等。

为促使钢材切削加工性得以改善，人们会往其中添加少量硫、磷等元素，进而得到易于切削的钢材。此类钢材特别适配高效自动机床的加工，能够显著提升生产效率以及加工质量。

就总体来讲，钢材的切削加工性相对是比较良好的。可是呢，不同种类的钢材在切削进程当中展现出不一样的特性。比如说，低碳钢鉴于硬度处于较低水平、塑性比较大，在切削进程里容易出现积屑瘤以及鳞刺，所以要挑选适宜的切削液去提升加工质量。对于中碳钢和高碳钢而言，因为它们的硬度较高、塑性较小，在切削进程中刀与屑以及刀与工件的粘结倾向比较小，故而相对容易获得光洁的加工面。但处于精密切削以及成形切削的状况下，鉴于切削速度比较低，并且刀具寿命和加工质量有着较高要求，所以要选用具备极压润滑性的切削液，以此来保证加工效果。

033. 难加工金属材料的切削液选择

3.1 ▍ 不锈钢

铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢以及马氏体不锈钢，是不锈钢包含的三大类别。这类材料于高温环境里，呈现出高硬度，并且具备显著的塑性与韧性，致使加工硬化现象极为严重。在进行切削时，不锈钢的切屑难以做到分离、卷曲或者折断，致使刀 – 屑与刀 – 工件之间的摩擦异常剧烈，因而导致切削比能耗显著增加（相比低碳钢高出大约50%）。另外，不锈钢的热导率较低，仅仅是普通钢的约三分之一，这让切削时大部分能量转变为热能，切削温度也因此大幅升高。此外，不锈钢当中那些微细的碳化物颗粒，也会使得刀具的磨损情况加剧。与此同时，不锈钢对于其他金属所具有的亲和性比较强，在切削的时候很容易产生积屑瘤，处于这种状况下不利于获取到光滑的加工表面。

3.2 ▍ 钛合金

钛合金依据金属组织差异可分成α相，β相以及α + β相这三类，与此同时还能够分成变形钛合金与铸造钛合金这两类，因为钛合金的塑性比较低，切屑在分离之后会马上向上翻转，致使刀 – 屑接触的时间颇为短暂，切削力主要集中于切削刃附近，除此之外，钛合金的热导率比较小，仅仅是45钢的0.14 – 0.2，这造成切削热很难传出，进而在切削刃附近形成高温区域。同时，对钛合金而言，其弹性模量大概是钢的一半，这就致使在切削力施加作用的情况下，它容易出现变形与震动的状况，进而又进一步加大了刀面接触的面积以及摩擦。另外，钛合金有着较高的化学活性，在处于高温环境的时候，它容易跟刀具产生黏结以及扩散反应，并且会与空气中的氧和氮形成硬而且脆的化合物，而这些特点无一例外都会加快刀具磨损的速度并降低加工的质量。

3.3 ▍ 高温合金

包括铁基、镍基和钴基等多种类型的高温合金，以其出色的高温强度以及硬度而闻名，这些合金由高熔点金属元素所构成，形成致密的奥氏体固溶体 ，具有高度稳定的原子结构，这使得高温合金在室温下也能展现出良好的塑性，伸长率可达到30% —50%，这样进而导致切削变形后的表面硬度显著提高，达到基体硬度的50% -100%，从而使得切削力增加，使其远远高于普通钢材，此外，合金中的高硬度化合物会形成硬质点，加剧刀具磨损。同时，高温合金热导率低，仅仅是45钢热导率的0点25到0点33，这就致使切削进程里出现的高温难以散发出去，进而又加快了刀具的扩散磨损。在速度低去切削的时候，高温合金还轻易会跟刀具产生粘结以及冷焊这样的状况。

关于这些难以进行加工的材料，切削液的挑选这一行为显得特别重要，切削液应当具备优良的冷却性能以及极压润滑性能，在车削以及端铣等工艺里，粗加工阶段以及半精加工阶段能够选用5%至10%的减摩极压乳化切削液或者微乳化切削液，并且采用有效的供液方法来保证充分供给，精加工阶段则能够适度增加原液浓度至10%至20%，或者选择减摩极压切削油，对于其它的加工方法而言，减摩极压切削油是恰当的选择。有一种情况值得留意，那就是在以具有含氯系极压添加剂特性的切削液来处理不锈钢的情境中，这种选择是适宜的；然而，当处理钛合金时，必须要高度谨慎。即在切削热量超过260℃的这个特定状况下，使用相关切削液要审慎对待，而且在完成加工之后，还需用特定方式清洗工件，目的是防止应力腐蚀现象的发生。除此之外，在针对镍高温合金进行加工操作时，为了规避应力腐蚀这一状况的出现以及降低零件疲劳强度，就应当避免使用含有硫系极压添加剂成分的切削液。鉴于高温合金在加工时会产生极高的切削温度，所以在这个过程中，亟需挑选能够承受高温的极压切削油或者乳化液，像是含有硫、磷、氯等添加剂的这类产品，以此来保障实现有效的润滑以及冷却效果。

044. 铝及铝合金切削液选择

哪种金属的颜色是银白色的呢，是纯铝，它有着优良的导电性能，同时也具备良好的导热性能，让人有所遗憾郁闷的是它抵抗不了酸、碱、盐的侵蚀。铝合金是一个庞大的家族类别，这里面包含了变形铝合金，还有铸造铝合金。能进一步细分的变形铝合金里面有防锈铝合金，也有硬铝合金，另外还有锻造铝合金。而铸造铝合金是以铝硅合金为典型代表的，同时还有铝铜合金，也包含铝镁合金等等。

纯铝，其塑性良好，伸长率能高达50%，极为适宜塑性成型加工，不过在切削加工之时，却会面临变形强化以及粘刀的问题，难以获取光滑的已加工表面。与钢材相比较，铝合金的强度以及硬度较低，切削力同样较小，这是受益于其良好的导热性，致使切削时能够采用较高的速度。然而，铝合金质软且塑性大的特点，也致使切削时易于粘刀，进而形成积屑瘤，甚至在高速切削时会产生熔焊现象，严重地影响刀具的切削能力还有加工精度。另外，铝合金有着较大的热胀系数，切削时产生的热容易致使工件出现热变形，进而会进一步地降低加工精度。

铝身为一种活泼金属，于酸溶液里会发生阳极溶解以及阴极释氢的电化学反应，进而导致腐蚀。于碱溶液中同样会发生阳极溶解和阴极释氢的电化学反应，致使腐蚀。故而，在选择铝合金的切削液时，除了要考虑润滑性之外，还得关注腐蚀问题。并且，除了要考虑冷却性之外，也必须关注变色问题。推荐使用减摩乳化切削液，这类切削液通常含有磷防锈剂，能有效抑制铝合金在加工过程中的腐蚀。还推荐使用高效缓蚀性的微乳化切削液，这类切削液通常含有磷防锈剂，能有效抑制铝合金在存放过程中的腐蚀。同时，在日常管理之中应严格把控切削液的浓度，以确保切削液的性能稳定和加工质量。并且，在日常管理里应严格把控切削液的pH值，以确保切削液的性能稳定和加工质量。还要在日常管理中严格把控切削液的杂质含量，以确保切削液的性能稳定和加工质量。切削液缓蚀性下降之际，能够适量添加柠檬酸，以及磷酸酯，还有无机盐等铝防锈剂来做补充。

055. 铜及铜合金切削液选择

被称作紫铜的纯铜，凭借其突出的导电、导热性能以及高化学稳定性闻名，特别是对大气与水的腐蚀有着很强的抵抗力，并且它还是一种抗磁金属。铜合金包含了黄铜、白铜以及青铜等多种类别。按生产方式划分的黄铜，有压力加工黄铜和铸造黄铜，前者强度高、冷热变形性能良好，适宜制造复杂零件，后者因熔点低、铸造性能佳以及组织致密，常被用于结构件和耐蚀件的制作。青铜，是人类历史里有着长久年头的铜锡合金，于现代工业当中，除了黄铜以及白铜以外的铜合金都被归为青铜这一类别，它的强度较高，硬度也较高，然而塑性却比较小，耐蚀性更为突出，耐磨性同样更为出色。

然而，纯铜因强度较低，硬度也低，不能借助热处理强化，主要依靠冷加工变形强化。虽说其塑性十分优越，可切削加工性不理想，变形强化倾向显著，容易粘刀，难以得到光洁的加工表面。所以，在挑选切削液时，应优先考量润滑性良好的减摩切削油。黄铜的强度高于纯铜，硬度也高于纯铜，不过存在一定脆性，可能产生崩碎切屑，但其切削加工性相对而言较好。对于非活性切削液像减摩乳化液和微乳化液以及高速钢刀具精加工时的极压切削油都是不错的选择。青铜之中，那些强度以及硬度更高者，特别是铍青铜呢，对于它可以选用普通乳化切削液来加工，或者选用微乳化切削液进行加工。

选取铜及铜合金的切削液之际，得尤其留意切削液对铜的腐蚀性。油基切削液里的油脂或者酯类物质，有可能致使零件变色，所以使用水基切削液时，要挑选抗硬水能力强的产品，还要添加铜合金缓蚀剂来保护材料。另外，切削进程中产生的细屑，应当及时清除，防止与切削液中的某些成分产生化学反应，致使切削液变质。

066. 镁及镁合金切削液选择

镁合金凭借其卓越的切削加工性突显出来，它的密度比铝低，强度却更高，切削之时功率消耗仅是铝合金的百分之三十五、钢的百分之十。可是，这种活跃的化学性质与低熔点也造成了挑战，比如说切削时容易粘刀、出现腐蚀变色现象，甚至有燃烧的风险。所以，挑选适宜的切削液相当关键。建议使用对镁合金有着出色缓蚀效果的水基切削液，同时拥有良好的冷却以及清洗性能，用以避免切屑在加工区域过度堆积。此外，因为镁在常温的情况下能够跟水发生反应进而生成镁离子，由此致使水质得以硬化以及切削液出现失稳的现象，所以应当去选择抗硬水性能极为优越同时还能够抑制镁进行溶解的切削液，就像是专门的乳化性或者微乳化性切削液那样。

077. 玻璃/陶瓷切削液选择

一种物品，它是玻璃和陶瓷，属于硬脆性的材料，这种材料有着极高的硬度，在对其进行加工的过程当中，是需要较大的切削力的。在切削之时，一般会选用低粘度油类或者高润滑性的水基切削液，这些切削液能够在砂轮跟工件之间形成润滑薄膜，依靠这一润滑薄膜，能够减少加工里的摩擦，还能降低切削力以及切削热，同时对于减少砂轮的损耗也有帮助。可是，因为玻璃和陶瓷材料在切削过程中所产生的切屑呈现为细小颗粒状，这些切屑很容易黏附在砂轮以及工件的表面，正是这种黏附，导致砂轮钝化，还会让加工面被划伤，并且有可能致使切削区域的温度升高，进而烧伤工件。所以，于挑选切削液之际，我们仍旧得格外留意其清洗以及冷却性能。另外，鉴于这些细微的切屑易于悬浮于切削液里，给工件表面造成刮伤，故而切削液还应当拥有一定的沉降功能。