第2章 切削液的理化性能

2.1 工件材料及切削液的选择

本研究选择的镍基高温合金材料为国内燃气轮机生产企业制造燃气轮机高压动叶片的典型材料NiCr20TiAl-T6，这是一种以镍—铬为基体，添加铝、钛等合金元素的时效强化型高温合金，其主要化学成分见表2-1。图2-1为本书试验用NiCr20TiAl-T6的显微组织照片，可以看出其晶粒比较均匀且细小，晶粒尺寸约为20μm。企业实际生产中通用的两种切削液是体积分数为5%的E709和Blasocut。

表2-1 NiCr20TiAl-T6化学成分表

图2-1 NiCr20TiAl-T6的显微组织照片

图2-2为用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）拍摄的放大5000倍后的NiCr20TiAl-T6抛光表面图像，可以观察到NiCr20TiAl-T6表面有大量的硬质点。通过SEM分别分析了区域1和区域2的成分构成，元素分析结果如图2-3所示。区域1的主要成分为Cr，区域2的主要成分为Ni。镍基高温合金的基体实际上是二元Ni-Cr固溶体，可以保证合金具有良好的抗氧化性腐蚀性能，同时Cr也有一定的固溶强化作用。

图2-2 NiCr20TiAl-T6的扫描电子显微镜图像

图2-3 NiCr20TiAl-T6的元素构成

（a）区域1;（b）区域2

本书选择的耐热不锈钢材料为汽轮机叶片材料1Cr11Co3W3NiMoVNbNB，代号87#。该不锈钢为马氏体耐热不锈钢，主要用于1000MW超超临界机组高压调节级、中压第一级、低压末级叶片，使用的上限温度可达630℃，其化学成分见表2-2，除Fe外，含量最多的元素是C（r 10%～12%）、Co（2.5%～3.5%）、W（2.4%～3.0%），其余含量均在0.7%以下；图2-4为材料的显微组织照片，可以看出87#材料主要由马氏体和铁素体构成。

表2-2 1Cr11Co3W3NiMoVNbNB材料的主要成分

图2-4 87#材料的显微组织

对于与87#材料类似的不同牌号的耐热不锈钢工件材料，在某汽轮机企业的实际生产中通用的切削液主要有两种：微乳化型切削液CF-206和半合成切削液CF-210。两种切削液均为水基切削液，实际应用中的浓度大约为5%，采用去离子水配制。目前，企业中对于两者的使用范围没有严格限定，通常情况下二者是通用的，因而会造成加工表面质量的细微差别。对这两种切削液分析其理化性能的差别，并研究在相同加工条件下切削液条件对表面质量的影响。两种切削液的主要成分及作用见表2-3。

表2-3 两种切削液的主要成分及作用