先來(lái)看下什么是高溫合金
高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料；并具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。高溫合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩(wěn)定性和使用可靠性，
基于上述性能特點(diǎn)，且高溫合金的合金化程度較高，又被稱為“超合金”，是廣泛應(yīng)用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。按基體元素來(lái)分，高溫合金又分為鐵基、鎳基、鈷基等高溫合金。鐵基高溫合金使用溫度一般只能達(dá)到750~780℃，對(duì)于在更高溫度下使用的耐熱部件，則采用鎳基和難熔金屬為基的合金。 鎳基高溫合金在整個(gè)高溫合金領(lǐng)域占有特殊重要的地位，它廣泛地用來(lái)制造航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、各種工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)最熱端部件。若以150MPA-100H持久強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，而目前鎳合金所能承受的最高溫度〉1100℃，而鎳合金約為950℃，鐵基的合金〈850℃,即鎳基合金相應(yīng)地高出150℃至250℃左右。所以人們稱鎳合金為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟。目前，在先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，鎳合金已占總重量的一半，不僅渦輪葉片及燃燒室，而且渦輪盤甚至后幾級(jí)壓氣機(jī)葉片也開始使用鎳合金。與鐵合金相比，鎳合金的優(yōu)點(diǎn)是：工作溫度較高，組織穩(wěn)定、有害相少及抗氧化腐蝕能力大。與鈷合金相比，鎳合金能在較高溫度與應(yīng)力下工作，尤其是在動(dòng)葉片場(chǎng)合。
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高溫合金為何難加工
？
在切削加工中，高溫合金的難加工性主要表現(xiàn)在以下幾方面：(1)常溫和高溫強(qiáng)度高，切削力大
切削一般材料時(shí)，由于切削溫度升高，強(qiáng)度明顯下降，使切削易十進(jìn)行，而高溫合金在較高溫度下，仍具有較高的強(qiáng)度，使切削力增大。通常，切削高溫合金的單位切削力要比中碳鋼高1～3倍。在相同的磨削工藝條件下，高溫合金的磨削力約比45鋼提高2倍。
(2)加工硬化傾向大，切削困難
高溫合金的硬度一般都不高，但切削時(shí)塑性變形區(qū)的品格歪扭現(xiàn)象嚴(yán)重，使已加工農(nóng)而產(chǎn)生冷作硬化。切削高溫合金時(shí)，已加工表面的硬度要比基體硬度高50%—99%。
(3)熱導(dǎo)率低，加工過程中切削溫度高
切削高溫合金時(shí)，產(chǎn)生較大的塑性變形，工件間有強(qiáng)烈摩擦，切削力大，因此產(chǎn)生大量的切削熱。因高溫合金的導(dǎo)熱系數(shù)很低，所以高溫合金的散熱性很差，大部分削熱集中在切削區(qū)，使切削溫度升高，一般可達(dá)到1 000℃。高溫不僅會(huì)加劇擴(kuò)散磨損和氧化磨損，也會(huì)使上件產(chǎn)生變形，造成尺寸精度小易控制。
在磨削高溫合金的過程中，砂輪磨粒頂部表面極易與高溫合金黏附，使黏附在磨粒上的金屬層與被磨零件表面接觸，摩擦因數(shù)增大，再加上磨削高溫合金時(shí)所消耗的變形功比磨削普通鋼料時(shí)高，磨削熱量高，而材料本身的導(dǎo)熱率低，因而使磨削熱集中在被磨工件表層，使磨削溫度高。磨削高溫合金的磨削溫度大約比磨削普通鋼料高200℃左右。磨削高溫合金時(shí)所產(chǎn)生的大量磨削熱會(huì)造成零件表面燒龜裂，使零件表面完整性變差。
(4)磨損嚴(yán)重
由于高溫合金的高溫強(qiáng)度高，加工硬化嚴(yán)重，而且高溫合金中含有許多由金屬碳化物、氮化物、硼化物以及金屬間化合物等構(gòu)成的硬質(zhì)點(diǎn)，尤其是具有相構(gòu)成的微質(zhì)點(diǎn)，因此機(jī)械摩擦磨損嚴(yán)重。不僅如此，由于切削力大，切削溫度高，在高溫高壓下，一切屑界面產(chǎn)生黏結(jié)，造成的黏結(jié)磨損。此外，在較高的切削溫度下，加劇了材料中某些合金元素（如鎢、鈷、鈦、鈮等）同上件及切屑間的擴(kuò)散作用，造成擴(kuò)散磨損。同時(shí)，在高溫條件下，周圍介質(zhì)中的碳、氫、氧、氮等元素容易浸入切削界面，使材料生成相應(yīng)脆性相，加大了材料表層組織的應(yīng)力集中，使產(chǎn)生裂紋，甚至崩刃。在磨削高溫合金的過程中，砂輪磨粒除了有較嚴(yán)重的磨耗磨損外，砂輪還有較嚴(yán)重的黏附堵塞。
(5)工件易產(chǎn)生熱變形，加工表面質(zhì)量和精度不易保證
由于切削力大、切削溫度高，而且砂輪磨損快，因此高溫合金的加工表面完整性較難保證。切削加工高溫合金時(shí)，在零件表面處將產(chǎn)生較大的殘余拉應(yīng)力，然后沿零件表層深度急劇下降。另外，零件加工表面的冷作硬化也較突出，特別是冷作硬化深度層較深
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那么高溫合金的磨削，
我們需要怎么辦呢？
(1)砂輪速度。磨削高溫合金的砂輪速度一般應(yīng)在(20~25)m／s左右。據(jù)有關(guān)資料介紹，應(yīng)在20m／s以下，以減輕砂輪的粘附和降低磨削溫度。采用立方氮化硼砂輪的速度為(30~35)m／s。
(2)工件速度。工件速度對(duì)磨削燒傷有很大影響，對(duì)于韌性高、導(dǎo)熱系數(shù)低的高溫合金，應(yīng)適當(dāng)提高工件速度，以減小和克服燒傷現(xiàn)象。但工件速度不宜太高，否則會(huì)引起自激振動(dòng)。外圓和內(nèi)圓磨削時(shí)，工件速度為30m／min左右。平面磨削時(shí)的工作臺(tái)速度，粗磨時(shí)為(25～28)m／min，精磨時(shí)為(15～25)m／min。
(3)進(jìn)給量。它的大小對(duì)磨削表面粗糙度有較大影響。外圓磨削時(shí)縱向進(jìn)給量為(0.05～0.5)Bmm／r，精磨時(shí)取小值。內(nèi)圓磨削時(shí)縱向進(jìn)給量為(0.1～0.3)Bmm／r；平面磨削時(shí)橫向進(jìn)給量為(0.4～0.6)Bmm／dst。
(4)磨削深度。外圓磨削時(shí)的磨削深度為(0．01～0．06)mlTl，內(nèi)圓磨削為(0．01～0.05)mm，平面磨削為(0.01～0.05)mm。粗磨時(shí)取大值。
(5)磨削余量。高溫合金的磨削余量應(yīng)比磨削一般材料小一些，以減少磨削工作量。
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高溫合金磨削砂輪的選擇
(1)磨料。磨削高溫合金時(shí)，一般的情況下采用白剛玉(wA)，因?yàn)榘讋傆竦?/p>
硬度比較高，磨粒不易磨鈍，切削性能好。再因白剛玉的韌性較低，磨削時(shí)磨粒容易破裂而形成新的切削刃，故刃口較為鋒利，可以減小磨削力和磨削熱。磨削高溫合金比較好的磨料，是單品剛玉(SA)。這種磨料每個(gè)顆粒都是單晶體，顆粒均勻，鋒利多棱，它有大量的晶面，具有許多切削刃，在磨削過程中不易破碎，切削能力強(qiáng)，適合于磨削高溫合金。還有鐠釹剛玉(NA)，這種磨料的硬度較高，脆性稍高于白剛玉，在磨削過程中自銳性好，有利于形成鋒利的切削刃，磨削高溫合金(GH37、GH2132、K5、K3、K12)時(shí)，都有良好的效果。用它和單晶剛玉磨削高溫合金內(nèi)孔較好。最好磨削高溫合金的磨料是立方氮化硼(CBN)。用立方氮化硼砂輪，可以解決用普通磨料磨削高溫合金磨削比低的難題。用立方氮化硼砂輪磨削GH4169高溫合金時(shí)的磨削比約為35，是單晶剛玉和白剛玉砂輪的(17～35)倍。
(2)粒度。對(duì)磨削表面粗糙度要求一般時(shí)，采用46#粒度的砂輪。對(duì)工件表面粗糙度要求更低時(shí)，先用46#粒度的砂輪磨至Ra(0．8～O．4)μm后，再用60#～80#粒度的砂輪磨。與磨外圓相比，磨內(nèi)孔、端面、薄壁件時(shí)，應(yīng)選用較粗粒度的砂輪。
(3)硬度。磨削高溫合金的砂輪硬度應(yīng)比磨削碳鋼砂輪硬度低，以使砂輪易脫落獲得自銳性。一般選用砂輪硬度為J～N。中軟的K、L為常用。在粗磨時(shí)選用稍硬的砂輪，精磨時(shí)選用較軟的砂輪。在成形磨時(shí)，應(yīng)選用較硬的砂輪，以保持正確的幾何形狀。
(4)結(jié)合劑。由于高溫合金的性能和磨削特點(diǎn)，要求砂輪有較好的強(qiáng)度，在磨削過程中能承受較大的沖擊載荷，一般應(yīng)選用耐蝕性、耐熱性較高的陶瓷結(jié)合劑。
(5)組織。高溫合金大都屬奧氏體組織，磨屑易粘附、堵塞砂輪工作表面。不但要求砂輪的硬度軟一些，而且砂輪的組織應(yīng)疏松，以容納磨屑。一般應(yīng)選用5～8的絹織號(hào)。