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铁基高温合金在高温合金领域占据极为重要的位置,广泛用于航空涡轮发动机、工业燃气轮机等热端部件的制造。切削加工表面完整性对零部件的耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性等服役性能有着重要的作用。本文针对铁基高温合金GH2132的材料特性,对其切削加工性及表面完整性进行研究,主要探讨加工表面粗糙度及塑性变形、表面变质层及微观结构、加工硬化、残余应力的变化规律及影响因素,为铁基高温合金的高效高质量加工提供理论参考。首先,研究了铁基高温合金的切削加工性。研究切削参数、刀具材料对切屑变形的影响,揭示锯齿状切屑形成的机制。通过与AISI4340钢切削加工过程中切削力、切削温度和刀具寿命对比分析,表明GH2132切削时切削力大、切削温度高、刀具使用寿命短,比AISI4340更难切削,加工质量稳定性差,所以对其加工表面完整性进行系统研究显得尤为重要。其次,研究了铁基高温合金铣削加工表面粗糙度及塑性变形。探究切削参数对GH2132加工表面粗糙度的影响,揭示刀具磨损对加工表面粗糙度的影响规律。结果表明:对加工表面粗糙度影响较大的因素是f_z、a_p。GH2132加工表面塑性变形深度为26~55μm,塑性变形深度随v_c、a_e的提高而减小,随f_z、a_p增大而增大。硬质合金AlTiN涂层刀具切削GH2132时的塑性变形深度比硬质合金TiN/TiCN/TiAlN涂层刀具切削时大。表面塑性应变在1.5~3.5之间,塑性应变随v_c、f_z、a_p的增大而增大,受a_e的影响较小。再次,研究了铁基高温合金铣削加工表面变质层及微观结构。借助于EBSD及SEM,分析了GH2132加工表面变质层及微观结构。结果表明:GH2132的微观结构中存在位错、孪晶等特征,孪晶可促进变质层的生成;v_c、f_z、a_p和刀具后刀面磨损量的增加,促进了变质层厚度的增加,a_e的增大使得变质层厚度减小。最后,研究了铁基高温合金铣削表面加工硬化及残余应力。硬质合金TiN/TiCN/TiAlN涂层刀具切削GH2132时,表面硬化程度为121.4%~145.7%,硬化层深度为73~100μm;硬质合金AlTiN涂层刀具切削GH2132时,表面硬化程度为119.4%~150.6%,硬化层深度为70~105μm。残余应力在切削、进给方向上主要表现为拉应力。切削方向上,应力为170~660MPa;进给方向上,应力为-40~750MPa。通过以上研究发现,TiN/TiCN/TiAlN涂层刀具更适合切削GH2132。当v_c=50~100m/min,f_z=0.06~0.08mm/z,a_p=0.2~0.3mm,a_e=3~4mm时,GH2132切削加工表面粗糙度、塑性变形、加工硬化程度小,表面拉应力得到控制,可获得高的加工表面质量。