不锈钢精密零件加工时产生毛刺的内在因素,主要与不锈钢自身的材质特性、微观组织及力学性能密切相关,这些因素直接影响材料在切削过程中的变形、断裂方式,进而导致毛刺的形成。以下是具体的内在因素分析:

一、不锈钢的材质特性
高塑性与韧性
不锈钢(尤其是奥氏体不锈钢,如 304、316)具有极高的延伸率(通常≥40%)和冲击韧性,在切削加工(如车削、铣削、钻孔)时,材料受刀具挤压、剪切作用后,不会像脆性材料(如铸铁)那样快速脆性断裂,而是会发生显著的塑性变形。
当刀具刃口切入材料时,部分金属会被 “撕裂” 而非整齐切断,形成塑性变形区,多余的材料在刃口后方堆积,最终形成拉伸型毛刺(如车削时的 “卷边毛刺”)。
韧性越高,材料越容易在切削力作用下产生 “粘连”,尤其在低速切削或刀具钝化时,毛刺更明显。
加工硬化效应显著
不锈钢在切削过程中,表层金属因剧烈塑性变形会发生加工硬化(硬度可提升 30%-50%),硬化层硬度远高于基体材料。
当刀具切削到硬化层时,切削抗力骤增,刃口易产生 “打滑” 或 “挤压” 现象,导致材料无法被有效切断,在已加工表面边缘形成挤压毛刺(如钻孔后的孔口毛刺)。
硬化层的不均匀性还会导致切削力波动,进一步加剧毛刺的不规则性。
二、微观组织与成分影响
合金元素的作用
不锈钢中含有的铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)等合金元素,不仅提升了耐腐蚀性,也显著改变了其切削性能:
铬和镍会增加材料的高温强度和韧性,使切削区材料不易断裂,易形成连续切屑,切屑与工件表面的摩擦会拖拽出毛刺。
部分不锈钢(如马氏体不锈钢 440C)含碳量较高,虽硬度提升,但组织中可能存在碳化物颗粒,切削时碳化物会加剧刀具磨损,间接导致毛刺产生(刀具钝化后无法有效切断材料)。
晶粒结构的影响
奥氏体不锈钢为面心立方结构,滑移系多(12 个),塑性变形能力强,切削时材料流动更剧烈,易在刃口处形成 “毛刺核” 并逐渐长大。
晶粒粗大的不锈钢(如未经过细化处理的铸件),晶界结合力相对较弱,切削时晶界处易优先产生撕裂,形成沿晶界分布的毛刺,且毛刺尺寸更大、更不规则。
三、力学性能的综合作用
高屈服强度与抗拉强度
不锈钢的屈服强度(如 304 不锈钢约 205MPa)和抗拉强度(约 520MPa)均高于普通碳钢,切削时需要更大的切削力才能使材料达到断裂条件。
若刀具锋利度不足或切削参数不合理(如进给量过大),材料在未完全断裂前就被刀具推挤,会在工件边缘形成挤压毛刺或撕裂毛刺。
低导热性
不锈钢的导热系数仅为碳钢的 1/3-1/2(如 304 不锈钢导热系数约 16.2W/(m・K)),切削过程中产生的热量不易散发,大量积聚在切削区(温度可达 800-1000℃)。
高温会使材料局部软化,加剧塑性变形,同时加速刀具磨损(如粘结磨损、扩散磨损),导致刀具刃口变钝,进一步增加毛刺产生的概率。