組織結(jié)構(gòu)對(duì)y5合金刀具沖擊斷裂切削性能的影響

組織結(jié)構(gòu)對(duì)y5合金刀具沖擊斷裂切削性能的影響

1yt15合金沖擊斷續(xù)切削試驗(yàn)結(jié)果分析yt15合金含有高鈦（tic15%）和低鈷（co6%），對(duì)應(yīng)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)紹10。它非常適合加工和半加工材料。它的紅硬性、耐磨性較好但強(qiáng)度韌性較差。適用于碳素鋼、合金鋼的連續(xù)切削時(shí)半精車(chē)及精車(chē),間斷切削時(shí)精車(chē)、車(chē)絲、連續(xù)面的精銑,孔的粗?jǐn)U和精擴(kuò)等。用途比較廣泛,占鋼材加工刀具中的主導(dǎo)地位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),YT15合金占全國(guó)YT類(lèi)合金總消耗量的近50%左右,所以提高YT15合金質(zhì)量有十分重大意義。我們知道影響合金刀具壽命的表現(xiàn)有兩種:一種是磨損,另一種是破損。磨損還可以重磨修復(fù),而破損一般來(lái)講只能報(bào)廢。根據(jù)調(diào)查了解影響YT15合金壽命主要表現(xiàn)是破損。事實(shí)上多年來(lái)用戶也是時(shí)有反映YT15合金偏脆,容易發(fā)生裂紋、崩刃現(xiàn)象。究其原因這固然與我國(guó)當(dāng)前金屬切削加工水平還處于發(fā)展階段有關(guān),如焊接刀具還居多數(shù),焊接刃磨技術(shù)手段還比較落后,很容易引起熱應(yīng)力裂紋。再就是加工件毛坯不規(guī)則,加工余量大、吃刀深、安裝偏心、毛刺飛邊,砂眼氣孔,加工過(guò)程中切屑纏繞中途驟停等因素都會(huì)造成巨大的沖擊載荷應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過(guò)合金刀具強(qiáng)度和韌性極限時(shí)合金刀具就會(huì)破損失效。作為一個(gè)合金生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō),必須從當(dāng)前國(guó)內(nèi)機(jī)械加工實(shí)際現(xiàn)狀出發(fā),如何改進(jìn)并提高當(dāng)前YT15合金強(qiáng)度和韌性以滿足廣大用戶的需要是非常必要的。為此我們作了不同組織結(jié)構(gòu)的YT15合金沖擊斷續(xù)切削對(duì)比試驗(yàn),從中我們發(fā)現(xiàn)YT15合金在適當(dāng)碳含量的條件下,合金中γ相和α相的晶粒大小對(duì)崩刃程度有明顯的影響。從中我們找出了抗沖擊性能較好的γ相各α相粒度重要參數(shù),為今后提高YT15合金強(qiáng)度和韌性、改進(jìn)現(xiàn)有YT15合金生產(chǎn)工藝提供了重要依據(jù)。這里需指出的是:“YT15合金在適當(dāng)?shù)奶己織l件下”指的是YT15合金非化合碳控制在CO2標(biāo)準(zhǔn)。從我國(guó)當(dāng)前金屬切削加工水平出發(fā),合金殘留適當(dāng)非化合碳對(duì)于改善合金韌性、避免脆性破損有一定作用,至于合金中非化合碳控制在什么范圍內(nèi)合適以后專題論述,這里將非化合碳控制在CO2是根據(jù)多年生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果確定的。2試驗(yàn)條件和方法2.1樣品選擇試樣是從大批生產(chǎn)中選取的。1#、2#、3#試樣是代表γ相、α相分別為細(xì)、中、粗三種不同組織結(jié)構(gòu)的YT15合金。2.2次電子圖像ser試樣經(jīng)密度、硬度、矯頑磁力、切削系數(shù)、物理機(jī)械性能檢測(cè)和金相1500倍、100倍檢測(cè),斷口經(jīng)二次電子圖像(SER)檢測(cè)。除1#試樣外對(duì)2#、3#試樣進(jìn)行了圖像定量金相分析檢測(cè)γ相和α相粒度組成,分布狀況并求出粒度平均值。2.3斷開(kāi)段的影響2.3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備C630無(wú)級(jí)調(diào)速車(chē)床2.3.2加工材料正火態(tài)55#優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼2.3.3加工條件工件外徑200mm。在端面銑出兩個(gè)互相聯(lián)通槽,槽寬為12～13mm作斷續(xù)沖擊用。2.3.4速度、切削深度工件轉(zhuǎn)數(shù)nW=200r/min,最大切削速度Vmax=126m/min,進(jìn)給量f=0.1mm/r,切削深度ap=1mm。端面沖擊斷續(xù)切削試驗(yàn)是由端面中心向外切削。2.3.5切割時(shí)間1#、3#nV=1次,2#nV=2次。2.3.6副偏角、刀尖圓弧半徑1#、2#、3#試樣刀具前角γ0=0°,后角αγ=6°,主偏角KV=45°,副偏角Kγ=45°,刀尖圓弧半徑γε=0.8～1.0mm。對(duì)沖擊斷續(xù)切削后的刀具刃口前后角部位進(jìn)行放大25倍照像,最后實(shí)測(cè)后角破損帶的最大寬度VBmax值,以VBmax值的大小程度來(lái)作為衡量各試樣的抗破損強(qiáng)度和韌性好壞標(biāo)志。3測(cè)試結(jié)果對(duì)1#、2#、3#試樣進(jìn)行密度、矯頑磁力、硬試、切削系數(shù)、物理機(jī)械性能檢測(cè)和金相顯微粒度統(tǒng)計(jì)分析。3.1物理機(jī)械工程的檢測(cè)3.2金相和粒度分析的結(jié)果4脈沖市長(zhǎng)的輻射試驗(yàn)4.1試驗(yàn)試件質(zhì)量vbx圖4是1#試樣沖擊斷續(xù)切削端面nγ=1次,前后角崩刃破損照片。后角破損帶最大寬度VBmax=0.8mm。圖5是2#試樣沖擊斷續(xù)切削端面nγ=2次,前后角崩刃破損照片。后角破損帶最大寬度VBmax=0.3mm。圖6是3#試樣沖擊斷續(xù)切削端面nγ=1次,前后角崩刃破損照片。后角破損帶最大寬度VBmax=0.66mm。5#、3#耐沖擊切削力從以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出:1#、2#、3#合金試樣以2#中顆粒合金的沖擊切削強(qiáng)度和韌性為最好,細(xì)顆粒1#合金最差。粗顆粒3#較次。這里特別應(yīng)該指出2#合金是經(jīng)過(guò)2次端面沖擊切削,是1#和3#合金1次端面沖擊切削的兩倍沖擊負(fù)荷,而最大破損帶寬度只有0.3mm。相反,1#、3#合金已達(dá)到0.8mm、0.66mm寬度,從而可推測(cè)出2#合金比1#、3#的耐沖擊切削性能至少高四倍以上。而在磨損壽命切削系數(shù)(表1)從中可以看到它們之間的差距并不是太大。為什么會(huì)出現(xiàn)細(xì)顆粒1#合金與粗顆粒3#合金的沖擊切削強(qiáng)度和韌性都低于中顆粒2#合金呢?我們初步分析認(rèn)為:從圖7中可以清楚的看到較大的γ相(>2.5μm)解理現(xiàn)象。而α相和較小顆粒γ相都保存比較完整,這說(shuō)明α相比γ相強(qiáng)度要大,而不被解理。同時(shí)也可看到較小顆粒的γ相也不易解理。這是因?yàn)榇箢w粒γ相由于顆粒大,遇上裂紋擴(kuò)展應(yīng)力更容易集中而被解理,而較小顆粒則不然,裂紋擴(kuò)展則是從γ相與Co相界面薄弱部位擴(kuò)展。關(guān)于細(xì)顆粒1#合金為什么破損嚴(yán)重?這與細(xì)顆粒合金Co相薄、硬度高(見(jiàn)表1)、脆性大有關(guān)。6固溶體粒徑差值對(duì)鑄造壽命的影響1)試驗(yàn)結(jié)果證明了YT15合金中非化合碳在CO