組織結構對y5合金刀具沖擊斷裂切削性能的影響

組織結構對y5合金刀具沖擊斷裂切削性能的影響

1yt15合金沖擊斷續(xù)切削試驗結果分析yt15合金含有高鈦（tic15%）和低鈷（co6%），對應于國際標準基準紹10。它非常適合加工和半加工材料。它的紅硬性、耐磨性較好但強度韌性較差。適用于碳素鋼、合金鋼的連續(xù)切削時半精車及精車,間斷切削時精車、車絲、連續(xù)面的精銑,孔的粗擴和精擴等。用途比較廣泛,占鋼材加工刀具中的主導地位。據(jù)不完全統(tǒng)計,YT15合金占全國YT類合金總消耗量的近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,而破損一般來講只能報廢。根據(jù)調(diào)查了解影響YT15合金壽命主要表現(xiàn)是破損。事實上多年來用戶也是時有反映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當前金屬切削加工水平還處于發(fā)展階段有關,如焊接刀具還居多數(shù),焊接刃磨技術手段還比較落后,很容易引起熱應力裂紋。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,加工過程中切屑纏繞中途驟停等因素都會造成巨大的沖擊載荷應力,當應力超過合金刀具強度和韌性極限時合金刀具就會破損失效。作為一個合金生產(chǎn)廠家來說,必須從當前國內(nèi)機械加工實際現(xiàn)狀出發(fā),如何改進并提高當前YT15合金強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構的YT15合金沖擊斷續(xù)切削對比試驗,從中我們發(fā)現(xiàn)YT15合金在適當碳含量的條件下,合金中γ相和α相的晶粒大小對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合金強度和韌性、改進現(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?shù)奶己織l件下”指的是YT15合金非化合碳控制在CO2標準。從我國當前金屬切削加工水平出發(fā),合金殘留適當非化合碳對于改善合金韌性、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)計結果確定的。2試驗條件和方法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、中、粗三種不同組織結構的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)、物理機械性能檢測和金相1500倍、100倍檢測,斷口經(jīng)二次電子圖像(SER)檢測。除1#試樣外對2#、3#試樣進行了圖像定量金相分析檢測γ相和α相粒度組成,分布狀況并求出粒度平均值。2.3斷開段的影響2.3.1實驗設備C630無級調(diào)速車床2.3.2加工材料正火態(tài)55#優(yōu)質(zhì)結構鋼2.3.3加工條件工件外徑200mm。在端面銑出兩個互相聯(lián)通槽,槽寬為12～13mm作斷續(xù)沖擊用。2.3.4速度、切削深度工件轉數(shù)nW=200r/min,最大切削速度Vmax=126m/min,進給量f=0.1mm/r,切削深度ap=1mm。端面沖擊斷續(xù)切削試驗是由端面中心向外切削。2.3.5切割時間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。對沖擊斷續(xù)切削后的刀具刃口前后角部位進行放大25倍照像,最后實測后角破損帶的最大寬度VBmax值,以VBmax值的大小程度來作為衡量各試樣的抗破損強度和韌性好壞標志。3測試結果對1#、2#、3#試樣進行密度、矯頑磁力、硬試、切削系數(shù)、物理機械性能檢測和金相顯微粒度統(tǒng)計分析。3.1物理機械工程的檢測3.2金相和粒度分析的結果4脈沖市長的輻射試驗4.1試驗試件質(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結果可以看出:1#、2#、3#合金試樣以2#中顆粒合金的沖擊切削強度和韌性為最好,細顆粒1#合金最差。粗顆粒3#較次。這里特別應該指出2#合金是經(jīng)過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荷,而最大破損帶寬度只有0.3mm。相反,1#、3#合金已達到0.8mm、0.66mm寬度,從而可推測出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。為什么會出現(xiàn)細顆粒1#合金與粗顆粒3#合金的沖擊切削強度和韌性都低于中顆粒2#合金呢?我們初步分析認為: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,這說明α相比γ相強度要大,而不被解理。同時也可看到較小顆粒的γ相也不易解理。這是因為大顆粒γ相由于顆粒大,遇上裂紋擴展應力更容易集中而被解理,而較小顆粒則不然,裂紋擴展則是從γ相與Co相界面薄弱部位擴展。關于細顆粒1#合金為什么破損嚴重?這與細顆粒合金Co相薄、硬度高(見表1)、脆性大有關。6固溶體粒徑差值對鑄造壽命的影響1)試驗結果證明了YT15合金中非化合碳在CO