水室封头是核电核岛蒸发器的关键零部件，其尺寸与重量比较大，水室封头切削加工时，材料去除量非常大，制造周期长，切削加工过程中背吃刀量和进给量很大，导致刀具失效严重、使用寿命低。并且水室封头材料为高强度低碳合金508Ⅲ钢，塑性高、高温力学性能好，切削刀具粘结失效尤为突出。首先，进行水室封头材料切削加工性研究及刀具失效形式分析。在实验室条件下进行508Ⅲ钢、2.25Cr-1Mo-0.25V钢、42CrMo钢和45钢的切削实验；通过对比在相同切削条件下四种钢材的切削力、切削温度和刀具寿命，进行水室封头材料508Ⅲ钢的切削加工性研究；并且对508Ⅲ钢切削过程中刀具的失效形式进行分析。其次，进行重型切削水室封头材料刀具粘结失效机理分析。利用仿真软件分别进行508Ⅲ钢的重型切削和普通切削过程仿真，对比分析仿真过程中的切削力和切削温度；从材料学角度，采用SCS、WF和YT15三种硬质合金材料进行高温力学实验，对比分析热-力作用下硬质合金的硬度、抗弯强度、断裂韧性和线膨胀特性，研究热-力作用下硬质合金刀具材料的力学特性；进行水室封头材料所用重型切削刀具的粘结失效机理研究，揭示刀-屑粘结实质，从宏观和微观两个方面分析刀具粘结失效机理。然后，进行粘结层元素扩散定量描述并建立刀-屑粘结判据。应用菲克定律对刀-屑粘结过程进行定量描述，建立工件材料元素向刀具材料扩散的浓度模型；通过水室封头材料与硬质合金刀具材料的元素扩散实验，验证元素扩散浓度模型的有效性；提出刀具粘结失效判据，为预测刀具粘结失效提供判断依据。最后，进行水室封头切削加工工艺参数优化，提出刀具粘结失效预防措施。通过切削参数对切削力、切削温度和刀具寿命的影响分析，进行重型切削参数的优化；针对重型硬质合金刀具切削水室封头材料容易产生粘结失效的问题，进行刀具材料优选、刀具结构优化设计，并提出刀具的抗高温措施，并对优化后的重型切削刀片与传统刀片的使用寿命进行对比分析。