加工硬化
(1) 加工硬化の原因 切削時に加工表層に程度の異なる塑性変形が発生します。
激しい変形は、切断される材料の加工特性を変化させます。いかなる工具の刃先も絶対に研ぐことはできません。鈍い円弧刃先とその隣接する逃げ面の切断、押し出し、摩擦により、図{に示すように、加工面の金属粒子がねじれ、押し出され、破壊されます。 {0}}、激しい塑性変形によって表面層の硬度が増加するこの現象は加工硬化と呼ばれ、冷間加工硬化とも呼ばれます。硬化後、金属材料の降伏強度は増加し、機械加工表面に微小亀裂や残留応力が発生し、材料の疲労強度が低下します。
(2) 加工硬化に影響を与える要因:
1) 工具のすくい角を大きくし、工具の鈍円半径を小さくし、切削層の金属の塑性変形を小さくし、ワークの加工硬化度を低減します。
2) ワーク材料の塑性が大きく、強度指数が大きいほど、硬化はより深刻になります。一般的な炭素構造用鋼の場合、炭素含有量が少ないほど塑性が大きくなり、硬化が激しくなります。高マンガン鋼 Mn12 の強度指数は非常に大きく、切削後の加工面の硬度は 2 倍以上増加します。非鉄合金金属は融点が低く脆くなりやすく、加工硬化は構造用鋼よりもはるかに軽く、銅部品は鋼部品よりも30％小さく、アルミニウム部品は鋼部品より約75％小さくなります。
3) 送りが比較的大きい場合、切削抵抗が増加し、表層金属の塑性変形が激しくなり、硬化度が増します。
4) 切削速度が増加すると、塑性変形が減少し、塑性変形領域も減少するため、硬化層の深さは減少します。一方、切削速度が上がると切削温度が上昇し、化学処理が加速します。ただし、切削速度を上げると熱伝導時間が短くなりますので、弱くなってからでは手遅れになります。切削温度が Ac を超えると、表層組織が相変態を起こし、焼入れ組織が形成されます。その結果、硬化の深さと程度が増加します。硬化層の深さは、切削速度の増加に伴って最初は減少し、その後、切削速度の増加に伴って増加します。
効果的な冷却および潤滑手段を使用して、加工硬化層の深さを減らすことができます。
