P20预硬塑料模具钢锯切困难原因分析

参
[1]
[2]
[3]
且金相组织为观察不到组织结构的具有一定流向的加
[4]
为集中的锯切瘤处易被腐蚀，因此表现出其腐蚀后较正
[5]
工硬化组织，此处比正常区域高出十几个 HRC。应力较
常部位颜色发暗。以上证据表明此锯切瘤是由于锯切
异常排屑不畅导致的“积屑瘤”，即锯切瘤处原本并无硬
质点，设备异常导致梯田处的“肉”被带走，在积屑过程
具有与基体不相连、边缘层片状结构、硬度高、易腐蚀、加工硬化组织等特征。
关键词：锯切困难；锯切瘤；断锯；预硬 P20
中图分类号：TG142
文献标识码：B
DOI：10.13596/ki.44-1542/th.2024.01.026
The Reason Analysis of Processing Difficulties
[1]
要。P20 作为一种经济型的预硬化塑料模具钢产品，具
家电、汽车内饰等塑料制品的模具制造，然而经文献查阅
其锯切困难方面鲜有文献报道。本文提及的 P20 预硬化
产 品 ，某 材 料 加 工 厂 在 锯 切 分 料 时 出 现 了 锯 切 困 难 ，

带来的异常夹杂，组织检验也无明显偏析，说明锯切瘤
处为正常基体材料且无杂质，排除了因成分偏析、异物
混入、夹杂物聚集形成硬质点导致的加工困难的情况，
材料本身质量不是造成锯切断齿、断锯的原因。
从锯切瘤形貌上看，本文所述锯切瘤与“梯田形貌”
伴生，边缘与基体不相连，这与材料本身硬质点导致的
[6]
锯条侧齿切削时退让形成的与基体相连的凸起不同 。
Steel Technology Innovation Center，Zunhua，Hebei 064200，CHN；3. Tangshan Technology
Transformation Pilot Base for High-Quality Special Materials and Forgings，Zunhua，Hebei
2010，28（5）：28~30
许志刚，叶林凤 .4Cr13 钢加工困难分析[J]. 模具制造，2012，
（12）：80~82
杨小青 .Q345B 方钢锯切困难原因分析[J]. 金属加工，2016,
（17）：16~18
谢影明 . 积屑瘤的形成过程[J]. 华南理工大学学报（自然
科学版），1989，17（1）：44~48
Key words：processing difficulties；sawing kont；saw blade breaking；P20 preharded steel
1
引言
有优良的加工性能和抛光性能，广泛应用于生活日用品、
塑料模具钢材料的加工成本约占整个模具成本的
35%~65% ，因此，积累材料的加工知识就变得尤为重
·模具材料及热处理技术·
P20 预 硬 塑 料 模 具 钢 锯 切 困 难 原 因 分 析
崔瑞婷 1，2，3，4，刘道献 1，2，3，4，曹立军 1，2，3，4，韩毅华 5，王建华 1，2，3，4
（1. 唐山志威科技有限公司，河北遵化 064200；2. 河北省工模具钢技术创新中心，河北遵化 064200；
正常部位和将锯切瘤全部磨掉后的组织均为正常
的预硬组织，锯切瘤磨掉一半处为流线组织，随后采用
扫面电子显微镜将此处组织放大到 5,000~10,000 倍仍为
观察不到具体组织结构的流线组织。这为加工硬化组
织，是在外力作用下，原始晶粒变形、破碎形成。试样腐
蚀时此处发黑正是此处应力集中易腐蚀的体现。图 3 所
位置的硬度（点 5~点 7）。
硬度结果显示，锯切瘤处硬度较正常部位高出了十
几个 HRC，锯切瘤磨掉后，硬度恢复至正常状态。硬度
硬度/HRC
检测结果如图 5 所示。
图2
锯切瘤磨掉一半硝酸酒精腐蚀前后对比图
a——锯切瘤磨前
·90·
b——锯切瘤磨一半硝酸酒精腐蚀后
55
45
35
25
凸起处与正常部位硬度对比/HRC
【Abstract】 This article systematically analyzes the reason of the processing difficulties of the P20
preharded plastic mold steel, tested and observed by rockwell apparatus, optical microscope and
064200，CHN；4.Tangshan Tool & Mold Steel R&D Technology Innovation Team，Zunhua，Hebei
064200；5.North China University of Science and Technology，Tangshan，Hebei 063000，CHN）
供技术支持。
《模具制造》2024 年第 1 期
[1]
参
考
文
献
孔令先 . 胜利发电厂 300MW 汽轮发电机组振动原因分析
及处理[J]. 电气应用，2011，
（3）：48~53
[2] 赵洋锦 . 有关 300MW 汽轮发电机组不稳定振动的原因分析
与处理[J]. 探索科学，2020，
（6）：48~49
[3] 祁焕龙 .300MW 汽轮发电机组异常振动原因与处理分析
0
1
32.8
44.5
2
图5
45.7
3
49.1
4
硬度位置
31.3
5
31.6
6
31.3
7
不同部位硬度对比表
《模具制造》2024 年第 1 期
8
·模具材料及热处理技术·
3.4
成分
锯切瘤处和正常部位打扫描电镜能谱成分。两者
成分含量无明显差别，结果如图 6 所示。
3.5
夹杂物
检验锯切瘤处和正常位置处夹杂物，均未发现异常
4% 的硝酸酒精溶液，用光学显微镜和扫描电子显微镜
对不同试样进行组织观察。
试样腐蚀后，肉眼观察发现锯切瘤磨掉一半的试
样，锯切瘤处较正常处颜色发暗（见图 2b）。
（a）
（b）
（b）
图4
3.3
锯切瘤磨掉一半处扫描电镜组织
硬度检测
检测三种状态下的洛氏硬度，分别为正常组织处硬
度（点 1）、锯切瘤处硬度（点 2~点 4）、锯切瘤磨掉后对应
第一作者简介，崔瑞婷，女，1987 年 12 月生，产品
工程师。
ห้องสมุดไป่ตู้
（收稿日期：2023-06-02）
·91·
凸起的锯切瘤，其四周均不与基体相连，边缘有片层状结
构，
其锯切反方向有
“梯田形貌”
的线条，
具体如图 1 所示。
图3
金相组织图片
a——锯切瘤磨掉一半处金相组织
b——正常部位金相组织
c——锯切瘤磨掉金相组织
（a）
图1
3.2
锯切面形貌特征
金相组织
取 3 处典型位置观察其金相组织，分别为正常部位、
锯切瘤磨掉一半，锯切瘤全部磨掉处。试验腐蚀液为
示为金相组织图片，图 4 所示为扫描电镜照片。
（a）
（b）
检验材料与方法
分析材料来自于客户锯切分料时断锯齿、断锯，同
时锯切面有锯切瘤处试样。对试样进行了表面形貌特
征观察，金相组织观察，硬度检测，夹杂物检测、成分对
比检测，同时对厂家锯切设备状况进行确认。
（c）
3 检验
3.1 锯切面形貌特征
通过肉眼和扫描电镜观察锯切面，发现锯切面上有
scanning electron microscope. The results show that the material itself is qualified.The sawing knot is a
kind of work hardening though improper sawing, which has the characteristic of island of edge, highhardness, easy-corrosiving ,work-hardening microstructure and so on.
of P20 Preharded Plastic Mold Steel
Cui Ruiting1，2，3，4，Liu Daoxian1，2，3，4，Cao Lijun1，2，3，4，Han Yihua5，Wang Jianhua1，2，3，4
（1. Tangshan ZWell Technology Co., Ltd., Zunhua，Hebei 064200，CHN；2. Hebei Tool & Mold
3. 唐山市高端特种材料及锻件科技成果转化中试基地，河北遵化 064200；
4. 唐山市工模具钢研究与开发技术创新团队，河北唐山 064200；5. 华北理工大学，河北唐山 063000）
【摘要】综合运用洛氏硬度计、光学显微镜、扫描电镜对 P20 预硬塑料模具钢锯切困难的原因进
行了系统分析。结果表明材料质量合格，锯切瘤形成原因为锯切设备故障，其为加工硬化瘤，
位置
锯切瘤处
正常位置
4
细
A
0
0
表1
夹杂物检验结果
粗
细
0
0.5
0
0.5
B
粗
细
0
0
0
0
C
粗
细
0
0.5
0
1
D
02.12
95.36
Correction
ZAF
02.28
95.49
ZAF
扫描电镜成分检测
粗
DS
0.5
0.5
0.5
95.40
Matrix
CrK
图6
02.21
0.5
5
改进效果
经以上分析，导致锯切瘤的原因为锯切异常排屑不
中形成了锯切瘤。
《模具制造》2024 年第 1 期
[6]
考
文
献
简庆龙 . 塑料模具制造过程中生产成本分析与研究[D]. 华
南理工大学专业硕士学位论文，2011.
董加坤 . 4Cr14V 塑料模具钢型材锯切面凸起原因分析[J].
热处理，2013，28（02）：65~68
余德河 . 20CrMnTiH 钢锯切断锯条原因分析[J]. 物理测试，
[J]. 消费导刊，2018，
（22）：38
作者简介：李军亮，男，1993 年 10 月生，河北邯郸涉
县人，
本科，
助理工程师，
河钢邯钢能嘉公司能源动力厂。
（收稿日期：2023-09-09）
·89·
·模具材料及热处理技术·
伴有断锯和锯切瘤。经查阅资料，钢材在锯切过程中，
出现凸起式的锯切瘤，起因主要可分为两类，一类是凸
畅，反馈给客户后很快得到印证并得以解决。
6
结论
材料无明显成分偏析，无异物及高硬度夹杂物聚集，
分析与讨论
锯切瘤为锯切异常排屑导致，其具有与基体不相连、边缘
本文中材料经取样检测分析，锯切瘤处成分无异常
层片状结构、与“梯田形貌”伴生、硬度高、加工硬化组织、
且无明显成分偏析，夹杂物正常，也无高硬相异常聚集
易腐蚀等特点。
起处材料本身就有硬质点，在锯切过程中，锯齿被迫在
此处退让，将硬质点留在锯切面上，根据硬质点的成因
[1]
不同又细分为异物夹入 、夹杂物
[2~3]
、成分偏析等，另一
类是锯切不合理包括设备硬件或是参数设置不合理导
致锯切紊乱形成积屑瘤
[4~5]
。本文从材料本身以及锯床
状态方面对锯切困难问题进行了系统研究。
2
7
总结
汽轮机发电机组的振动是无法完全消除的，只能通
过相关的技术措施将振动值控制在一定的范围内，避免
因设备机械振动而导致的被迫停机和设备损坏。这就
需要在平时的工作中密切关注汽轮机发电机组的运行
情况，对于振动增大的情况要及时处理，避免设备带病
运行。在今后的工作中还要多总结经验，通过对机组振
动部位和转速、偏心等参数的观察分析，为故障排除提
夹杂物和其他可能导致锯切瘤的异物存在。夹杂物检
验结果具体如表 1 所示。
（a）
Element
Wt%
At%
MoL
00.85
00.50
MnK
01.86
01.90
CrK
FeK
（b）
02.05
95.24
Correction
Element
Wt%
At%
MoL
00.79
00.46
MnK
01.74
01.77
FeK
Matrix