工件

特徵： P類材料包括碳鋼和合金鋼，其主要成分為鐵(Fe)。碳鋼由鐵碳合金構成，依碳(C)含量可分為低碳鋼(10%）。

加工困難： P級材料通常具有良好的切削加工性，但碳含量、硬度等因素會產生顯著影響。低碳鋼的黏度較大，導致切屑難以斷裂，黏著磨損加劇，產生積屑瘤。合金鋼的切削加工性取決於合金元素的含量和硬度，合金元素含量和硬度越高，切削加工性越差。碳化物和某些合金元素會加劇磨粒磨損，導致失效形式主要為後刀面磨損和月牙窪磨損。

特徵： 這類材料的硬度介於 45 至 65 HRC 之間。常用材料包括滲碳鋼、軸承鋼和工具鋼。由於硬度高，這類材料都難以加工。例如，馬氏體基體具有緻密的組織結構，耐磨性優異，但延展性差。其導熱係數低至 15-25 W/mK，因此在加工過程中容易受到熱衝擊的影響。這類材料製成的典型零件包括：傳動軸、齒輪、轉向器和沖壓模具。

加工困難： 通常，此類材料的主要加工工藝是精加工。切削過程中會產生大量熱量，刀具刃口磨損嚴重。高硬度會導致刀具刃口出現微崩刃。為避免此問題，需要使用超細晶粒硬質合金（K10-K20）或立方氮化硼（CBN）刀具，因為這些刀具具有良好的紅硬性、化學穩定性、機械強度和耐磨性。車削此類材料主要使用CBN刀具，而硬質合金刀具則主要用於銑削和鑽孔。

特徵： M類不鏽鋼主要成分為鐵(Fe)，鉻(Cr)含量大於12%，並添加鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、鈦(Ti)等其他合金元素。這類材料具有優異的耐腐蝕性和高溫強度。根據鉻(Cr)和鎳(Ni)的含量，可將不鏽鋼分為鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型和奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼。鐵素體型和馬氏體型不鏽鋼的鉻含量通常在12%~18%之間，並添加少量其他合金元素。這類不銹鋼易於加工和淬火，但焊接性較差，且耐腐蝕性中等。奧氏體型不鏽鋼的鉻(Cr)和鎳(Ni)含量通常分別為18%和8%（例如304不鏽鋼）。添加2%~3%的鉬(Mo)可以提高其耐腐蝕性（例如316不鏽鋼）。雙相不鏽鋼的鉻含量和鎳含量通常分別為18-28%和4-7%。這些不銹鋼具有高抗拉強度和高耐腐蝕性。

加工困難： 切削加工這些材料時，刀具磨損主要表現為後刀面磨損、月牙窪磨損和積屑瘤。在切割過程中，切削刃會產生大量熱量，可能導致塑性變形和嚴重的月牙窪磨損；同時，切削加工容易使表面硬化並產生硬切屑，進而導致缺口磨損。硬化的表面會導致塗層和基材從切割刃脫落，造成崩刃和表面品質下降。加工奧氏體材料會產生強度高、長度長的連續切屑，難以斷裂。

特徵： K類材料－鑄鐵，主要由鐵(Fe)、碳(C)和矽(Si)組成，其中碳含量通常大於2.11%或為共晶組織的Fe-C合金。鑄鐵中的碳主要以石墨的形式存在。因此，鑄鐵具有高振動耗散性、低缺口敏感性、優異的耐磨性和良好的切削加工性。它們分為灰鑄鐵(HT250)、可鍛鑄鐵(KTH300-06)、球墨鑄鐵(QT400-18)和球墨鑄鐵(RuT400)。鑄鐵的碳含量為2.5%-4.0%，矽含量為1.0%-3.0%，硬度為HB 150-300，導熱係數為50-80 W/mK，熱膨脹係數低。這些特性使得鑄鐵適用於高速加工。由於其優異的鑄造性能和低廉的價格，它被應用於各種工具機底座、鐵管和汽車零件。

加工困難： 鑄鐵中的石墨形貌決定了其切削特性。片狀石墨容易產生超短切屑，而球狀石墨則會增加切削阻力。所有鑄鐵都含有碳化矽（SiC）石墨相，這會嚴重磨損切割刃，導致磨粒磨損。此外，鑄鐵的脆性也會導致刃口崩刃。灰鑄鐵和可鍛鑄鐵易於加工，但球墨鑄鐵、球墨鑄鐵和等溫淬球墨鑄鐵加工難度較大，主要是由於其碳和矽含量較高所致。

特徵： S類材料包括鈦基材料以及許多含鐵(Fe)、鈷(Co)和鎳(Ni)的高合金材料，這些材料又可歸類為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。這類材料強度高、耐腐蝕性好、耐熱性強，可在600℃以上的高溫和一定應力條件下長期穩定工作。對於Ti-6Al-4V、TC4等α+β鈦合金等材料，其強度重量比可達110 kN·m/kg，導熱係數僅7 W/mK，切削區溫度可達1,000℃。當β相含量超過20%時，塑性顯著增加，導致嚴重的切屑黏附。對於含有γ強化相的高溫合金，例如GH4169，其耐熱性可達650℃，因此加工難度較高。高溫合金主要應用於航空航太、燃氣渦輪機和發電業。鈦合金則較常見於電子產品結構，例如手機框架結構。

加工困難： 高溫合金屬於難加工材料，其加工黏性大、彈性模量相對較大、導熱性差，容易產生大量熱量並形成積屑瘤。因此，塗層刀具的加工要求更高，導致刀具容易發生磨粒磨損、擴散磨損、黏結磨損等多種失效磨損形式。

特徵： N類有色金屬是指鐵(Fe)、錳(Mn)和鉻(Cr)以外的所有金屬。例如，鋁合金（6061、7075）、銅合金（H62、C1100）、鎂合金（AZ91D、AM60）等均屬於此類。它們的硬度為HB 50-150，導熱係數大於120 W/mK。有色金屬通常質地較軟，並具有獨特的優勢，例如鋁合金具有更高的強度和優異的耐腐蝕性，銅合金具有優異的導電性。有色金屬在機械製造、電力、通訊、家電等產業有著廣泛的應用。

加工困難： 使用切削刃相對鋒利的刀具加工有色金屬可以實現更高的切削速度和更長的刀具壽命。然而，有色金屬的彈性模量小、塑性變形能力低、黏度相對較大。例如，鋁合金中矽含量超過12%時（如AlSi10Mg），會形成硬質SiC相，對刀具的耐磨性和韌性提出更高的要求。銅合金在切削時容易產生長卷切屑，對切削效果有不利影響。