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        材料基礎不牢地動山搖,16個工具材料缺陷分析實例

        在相對較軟的刀具基體上涂覆一層或多層硬度高、耐磨性好的金屬或非金屬化合物薄膜(如TiAlN、TiC、TiN、Al2O3等)而形成的涂層刀具,是切削刀具發展的一次革命。涂層刀具與未涂層刀具相比,具有明顯的優越性:顯著降低摩擦系數,改善刀具表面的摩擦學性能和排屑能力;顯著提高耐磨性和抗沖擊韌性,改善刀具的切削性能,提高加工效率和刀具壽命;提高刀具表面抗氧化性能,使刀具可以承受更高的切削熱,有利于提高切削速度及加工效率,并擴大了干切削的應用范圍。在先進制造業中,80%以上的硬質合金刀具及高性能高速鋼刀具都采用了表面涂層技術,而CNC機床上所用的切削刀具90%以上是涂層刀具。

        材料是制造高壽命工具的基礎,在實際生產中,經常碰到各種形式的材料缺陷,現展示給同仁,期望大家重視原材料,以下分16個實例說明。

        1. 原材料疏松

        鋼材經酸蝕試驗,發現試樣表面部分區域組織不致密,出現一些肉眼可見的空隙,這些空隙呈現腐蝕程度較其他部分顏色深淺不規則的暗黑小點,稱為疏松。如疏松集中于試樣的中心部分,稱為中心疏松;如果疏松較均勻地分布于試樣的表面,稱為一般疏松。GB/T9943—2008《高速工具鋼》和GB/T1299—2014《工模具鋼》都對鋼材疏松有明確的規定,但常有超標供貨。

        疏松對鋼材強度有很大影響,主要危害表現如下:

        (1)疏松使鋼材的強度顯著降低,在鍛造等熱加工過程中易開裂,熱處理時也極易在疏松處形成裂紋。

        (2)由于材料存在疏松,制成的工具極易造成磨損及表面不光潔。

        正因為疏松對鋼材的性能有一定的影響,所以工具用鋼對允許的疏松級別有嚴格的要求。圖1、圖2為φ90mm W18Cr4V(以下簡稱W18)鋼原材料及鍛造疏松、疏松致裂形態(1:1HCl水溶液熱浸蝕),圖3為W18Cr4V鋼制槽銑刀因疏松嚴重熱處理致裂的圖片(1:1HCl水溶液熱浸蝕)。

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