典型难加工材料的物理机械性能及切削性能
随着材料科学技术的进步和材料制备技术的不断改进，大量新型材料涌现于生产领域。这些材料大多具有较好的综合物理机械性能，但金属切削性能极差，因此在生产中被称为难加工材料。难加工材料独特的力学性能给切削加工带来了诸多困难，尤其是在超细长深孔加工中，已成为生产中的技术瓶颈。本章重点介绍几种典型难加工材料的物理机械性能及切削性能。
3.1 金属切削加工性的基本概念
3.1.1 金属材料切削加工性的衡量指标
金属材料的切削加工性是指在一定的切削条件下，金属被切削加工的难易程度。切削加工的难易程度取决于切削工艺的条件和要求。金属材料的切削加工性是一个相对概念，一般用表面质量、刀具耐用度、比切削力和切屑控制四个指标来衡量。1. 加工表面质量
通常用机械零件的表面粗糙度来衡量金属材料的切削加工性。零件加工后的表面粗糙度越小，其切削加工性越高。对于有特殊要求的精密零件，则用加工表面变质层的深度、残余应力和硬化程度来衡量其切削加工性。这主要是因为变质层的深度、残余应力和硬化程度直接影响零件形状尺寸的稳​​定性、磁导率、电导率和抗蠕变性能。
2. 刀具耐用度
刀具耐用度用于衡量金属材料的切削加工性。刀具耐用度是指一把新刃刀具从开始切削到磨损达到刀具钝化标准为止的总切削时间。刀具耐用度指标可分为三种情况：
（1）在刀具耐用度相同的条件下，考察切削工件材料的允许切削速度。该指标是衡量切削加工性的常用指标。许用切削速度用Vr表示，其含义为：当刀具寿命为T(min)时，切削金属材料所允许的切削速度值。vy值越大，工件的切削加工性越好。一般情况下，T=60min；对于难切削材料，T=30min或T=15min。若T=60min，切削速度vy可表示为v60。
（2）在相同切削条件下，考察工件材料的刀具寿命值。刀具寿命值越大，工件的切削加工性越好。
（3）在相同切削条件下，考察工件材料达到刀具磨钝标准时切除的金属体积。金属切削量越大，工件的切削加工性越好。
3. 单位切削力 当机床功率不足或机床-夹具-刀具-工件系统刚性不够时，常用单位切削力来衡量工件的切削加工性。
4. 切屑控制难度
有效控制切屑流并可靠断屑表明切削加工性良好，例如在深孔钻削、深孔镗削和深孔套料加工中。反之，切削加工性差则切削加工性差。实际生产中，常用相对切削加工性来衡量被加工金属的切削加工性。以45号钢（硬度170-229 HB，强度θ = 0.637 GPa）的V60值作为基准，记为（V60）。被加工其他金属的V60值与（V60）的比值k称为相对切削加工性：ky = V60/（V60）j。
常用金属材料的相对切削加工性可分为八个等级，如表3.1所示。

3.1.2 影响金属材料切削加工性的因素
金属材料的切削加工性与其物理机械性能、化学成分、热处理工艺等因素有关。状态、金相组织、加工要求和加工条件。
1. 硬度
1) 工件材料室温硬度的影响
一般而言，同一类型的材料，硬度越高，切削加工性越差。材料硬度高时，切屑与前刀面的接触长度越短。因此，前刀面上的法向应力增大，摩擦热集中在较小的刀具-切屑接触面上，导致切削温度升高，磨损加剧。过高的硬度会导致切削力和切削温度升高。