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了解高速鋼低倍組織檢驗資料

發布時間:2017-07-04 11:10:10點擊率:

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高速鋼低倍組織檢(1)

      隨著我國機械工業的發展,現代金屬的切削加工廣泛采用較高的切削速度和大進刀量的快速切削方法,這就要求刃具材料必須具有較高的紅硬性及耐磨性。隨著切削速度和進刀量的增大,刃具負荷增加,對于刃具材料的強度和韌性也提出越來越高的要求。碳素工具鋼及低合金工具鋼已經不能適應對刃具的更高要求,而必須使用高碳高合金工具鋼及特殊合金來制造刃具。高速工具鋼是含有W、Mo、Cr、V等合金元素的高碳高合金工具鋼,因其具有較高的硬度、較高的耐磨性和紅硬性,被廣泛用于制造各種中、高速的切削刀具,成為目前應用最廣泛的鋼種之一。

  而高速工具鋼的鍛造,對于刃具制造來說,又是十分重要的一道工序,因為其鍛造性能的好壞,不但直接影響到刃具的質量,而且還影響到生產成本。高速工具鋼低倍組織的優劣,對其鍛造性能又將產生較大的影響。因此,對于高速工具鋼低倍組織的檢驗結果的準確與否,就顯得極其重要。

常規試驗
  高速工具鋼低倍組織檢驗要根據國標GB226-77《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗法》規定,采用熱酸浸蝕法。酸蝕檢驗的腐蝕屬于電化學腐蝕。鋼的化學成分不均勻性和缺陷之所以能用浸蝕來顯示,是因為它們以不同的速度與浸蝕劑起反應。表面缺陷、夾雜物、偏析區等被浸蝕劑有選擇性的浸蝕,表現出可見的浸蝕特征。
  對于高速工具鋼而言,最常用的浸蝕劑成分是1∶1(溶劑比)的鹽酸(相對密度1.19)水溶液,酸蝕溫度為(75±5)℃,酸蝕時間為15~40min。
  試樣經酸蝕實驗后,規定不得有肉眼可見的縮孔、氣泡、翻皮、內裂及夾雜物等缺陷存在,并且按照國標GB1979-80《結構鋼低倍組織缺陷評級圖》對照進行評定中心疏松、一般疏松和偏析的級別。
采用這種常規的試驗方法對高速工具鋼的低倍組織進行檢驗,操作起來比較容易,設備也比較簡單,但是在實際操作中可能會出現一些問題。
高速鋼低倍組織檢(2)

采用這種常規的試驗方法對高速工具鋼的低倍組織進行檢驗,操作起來比較容易,設備也比較簡單,但是在實際操作中可能會出現一些問題
常規試驗可能出現的問題酸蝕試驗要受以下幾個因素的影響:浸蝕劑成分、酸蝕時間、酸蝕溫度及試樣浸蝕面的光潔度。
  1.酸蝕溫度的影響
  對于高速工具鋼低倍組織檢驗來說,實驗時所采用的加熱設備一般都是普通電爐,通常無控溫裝置,只能依靠經驗來控制酸蝕溫度,因此,很難控制在(75±5)℃之間,極易造成酸蝕溫度不準確。
  若酸蝕溫度偏高,浸蝕過于激烈,對試樣的腐蝕較深,缺陷組織被擴大;若酸蝕溫度偏低,會反應遲緩,使缺陷組織不易暴露。無論是酸蝕溫度偏低或偏高,都會使暴露出的缺陷組織失真,造成試驗結果不準確。
  2.酸蝕時間的影響
  在試驗的過程中,若酸蝕時間過長,試樣存在的缺陷組織被擴大;若酸蝕時間過短,又使試樣中存在的缺陷組織不容易顯露出來。無論是酸蝕時間過長或過短,都會使顯露出的缺陷組織失真,同樣會造成試驗結果不準確。
  3浸蝕劑成分的影響
  對于高速工具鋼低倍組織檢驗時所使用的酸液而言,應有時間的限定。
  對于新配制的酸液,在正常的酸蝕溫度、酸蝕時間下,可以顯露出試樣存在的正常的缺陷組織;而在實際試驗中,一般都習慣先將酸液配制好一些,保存起來以備隨時使用。若配制好酸液放置的時間較長,或酸液成分不純、過臟等,都會在試驗過程中,使試樣存在的缺陷組織不容易顯露出來,造成判斷失誤,導致試驗結果不準確。
  4.試樣酸蝕面光潔度的影響
  對于試樣而言,較粗糙的浸蝕面浸蝕時間應稍長些,否則易使試樣存在的缺陷顯露不充分;若浸蝕面的光潔度較高,浸蝕的時間應較短,否則可能使試樣存在的缺陷被擴大,使試驗結果不準確。最好在試驗接近終了時,經常將試樣取出沖洗,觀察其是否達到要求的程度。
  具體操作方法是:將制好的試樣先清除油污、擦洗干凈,放入裝有浸蝕劑的容器內加熱,經檢查能清晰地顯示出宏觀組織后,取出試樣并迅速地浸沒在熱堿水中,同時用毛刷將試樣檢驗面上的腐蝕產物全部刷掉,但要注意不要劃傷和沾污浸蝕面,接著將試樣放在熱水中沖洗干凈,最后用熱風迅速吹干。
  5.缺陷組織評級困難

照國標GB1979-80標準圖片評定中心疏松、一般疏松和偏析等缺陷組織的級別時,由于低倍組織的標準圖片較為模糊,真實感、立體感覺差,暗點和孔隙的大小、幾何形狀幾乎都無法顯示出來。同時標準圖片的級數只有4級,而高速工具鋼低倍組織的合格級別規定為不大于1級,因此級差較小,造成對照標準圖片進行對比、評級較困難。


高速鋼低倍組織檢(3)

為了保證試驗結果的準確性,可以對這種常規的試驗方法加以改進,可嘗試使用以下的試驗方法。
改進后的試驗方法
1.標準試樣對比法
  可以事先制作兩個高速工具鋼的低倍組織不合格的"標準試樣",該試樣是經過鍛造后,證明會導致裂紋產生的高速工具鋼的鋼棒上截取的。其中的一個"標準試樣"用來作為標準評級用,可長期放置在盛有干燥劑(硅膠)的干燥瓶中保存,應注意其表面不得有銹斑、污跡等缺陷。每次試驗后,都將待測試樣與這個"標準試樣"進行對比,若超出或相當它的評級結果,可視為不合格。
  另一個"標準試樣"用來檢驗每次試驗結果的準確性,它同時與待測試樣一起進行酸蝕試驗,待測試樣所暴露出來的缺陷應與"標準試樣"是一致的。若不一致,待測試樣顯露出的缺陷過深或過淺,則說明這次試驗結果是不可靠的,需要調整試驗的加熱溫度、加熱時間,或重新更新酸液,沖洗進行試驗。
  2.低倍組織檢驗與金相組織檢驗相結合
  這里的金相組織檢驗是指在金相顯微鏡的放大倍數為100倍情況下進行。
  實踐證明,高速工具鋼的低倍組織與其顯微組織之間是有聯系的。若高速工具鋼的低倍組織中的點狀偏析大于1級,在進行金相組織檢驗其共晶碳化不均勻度時,發現其共晶碳化物級別大約是7級左右,而且帶狀的碳化物和網狀的碳化物的網角上都有嚴重堆積的大顆粒的碳化物。
在高速工具鋼的低倍組織中,其點狀偏析主要呈不同形狀和大小的暗色斑點。這主要是由于鋼材的化學成分偏析,合金碳化物大量聚集在一起,經酸蝕試驗的熱酸浸蝕后,合金碳化物會脫離其基體而在試樣表面留下剝落的凹坑。在鍛造時,在碳化物剝落的凹坑處,非常容易聚集擴展成為裂紋。而其點狀偏析的嚴重程度,其實質就是碳化物剝落的輕重程度。對于存在碳化物剝落的試樣,其共晶碳化物的不均勻度也是不合格的,因此,我們可以利用低倍組織檢驗相結合的方法,來進一步保證試驗的準確性。

結 語
  對于高速工具鋼的鍛造而言,偏析不允許存在缺陷組織,相對而言,疏松對于高速工具鋼鍛造來說,要求的寬容度就要大一些。一般來說,若其心部疏松為5~2級的高速工具鋼,在其鍛造時一般不會產生裂紋,而對于不是均勻的一般疏松,又不是中心疏松,不集中在鋼材的中心,且呈不規則的偏析分布,則在鍛造時非常容易發生鍛裂。


高速工具鋼低倍組織的優劣,將嚴重影響其鍛造性能。因此要嚴格把好其低倍組織的檢驗關,通過對高速工具鋼低倍組織檢驗的常規試驗法的改進,可以進一步保證試驗結果的準確性。

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