刀具材料的质量检验

刀具材料的质量检验

刀具材料的质量优劣对以后加工时的工艺性能，以及刀具的质量和使用寿命有着很大的影响。因此，有必要根据刀具不同的用途对刀具材料的各项质量指标提出一定的要求，这是刀具毛坯制备过程中必须注意的一个问题。

影响钢材质量的因素很多，刀具制造中应注意的问题如钢材的外观质量，化学成分和金相组织等。对这些质量项目，有的应在刀具毛坯制备前即加以检查和控制，有此则需要在毛坯制备过程中，通过适当的方法加以改善。例如，广发应用的高速工具钢，由于含有大量的合金元素，在使其具有其它材料无法比拟的优点的同时，也带来了碳化物不均匀等缺陷，因此必须在机械加工之前通过锻造加以改善。原材料存在的某些缺陷如果不能及时发现，并加以排除或改善，可能会对以后的加工制造带来一定的困难，甚至会造成刀具使用寿命低，早期损坏等不良后果。

刀具材料质量检验的项目和标准有很多，下面就几个主要项目简单介绍如下。

一、化学成分

钢材的化学成分应符合标准的规定。不同钢种和牌号的材料应分别放置，不能相互混杂。在生产中，对不同钢种的材料可以通过火花鉴别作粗略的区分，但是对同一钢种的不同牌号及其化学成分用火花鉴别法则不能准确分辨。材料的化学成分和实际含量应通过化学分析加以确定。

二、表面质量

1.热轧和锻制切削加工用钢

钢材表面肉眼可见的裂缝、折叠、结疤和夹杂等局部缺陷的允许深度按以下要求检验:

(1)碳素工具钢

截面尺寸<100mm的圆钢，不超过从公称尺寸算起的公差之半;

截面尺寸≥100mm的圆钢，不超过从公称尺寸算起的公差。

(2)合金工具钢和高速工具钢

截面尺寸<80mm的圆钢，不超过从公称尺寸算起的公差之半;

截面尺寸≥80mm圆钢，不超过从公称尺寸算起的公差。

2.冷拉钢

钢材表面应光滑洁净，不得有裂缝、折叠、结疤、夹杂和氧化铁皮。麻点、划痕、发纹、凹坑、黑斑和润滑剂痕迹等表面轻微缺陷的允许深度按以下要求检验:

(1)碳素工具钢

不得大于从钢材实际尺寸算起的该尺寸的公差(退火状态交货允许有氧化色)。

(2)合金工具钢和高速工具钢

6一7级精度者，不大于从钢材实际尺寸算起的该尺寸的公差，允许有氧化色或轻微氧化层;4一5级精度者，表面不应有任何缺陷。

原材料表面存在有裂缝、折迭、结疤的夹杂等缺陷时，不能直接进行锻造加工，而应先进行切削加工，去除所存在的缺陷后再进行锻制，否则容易在锻造或以后的热处理过程中造成开裂报废。

二、交货态硬度

工具钢出厂应为退火状态，这是材料能够顺利进行切削加工的条件。退火态硬度过高，将使切削加工变得困难，增加刀具的磨损。对锻造用的高速钢，硬度允许略偏高些。

四、脱碳层厚度

工具钢原材料表面(圆钢)单边总脱碳层厚度允许值应符合表4一3的规定

五、金相组织检验

1.共晶碳化物不均匀度

共晶碳化物不均匀度(又称碳出物偏析)的检验主要用于含有大量合金元素的高速钢和部分

合金工具钢，如(CrI2、CR12MoV钢的金相组织检验。不同规格的工具钢毛坯，在轧制过程中造成的共晶碳化物的分布状况是不相同的。碳化物呈细小颗粒状，而且均匀分布在金属基体中，没有堆集和带状现象。

这是碳化物分布最为理想的状态。高速钢刀具，尤其是精密贵重刀具应选用这种材料毛坯。

部分钢材，尤其是大规格尺寸的高速钢，碳化物会严重堆集，分布呈很宽的带状和网状。碳化物相当集中的分布在部分区域里，对金属基体起着分割的作用，其结果会大大降低刀具的机械性能和工艺性能。这是刀具材料选择和毛坯制备过程中应加以注意和解决的。

共晶碳化物不均匀度等级可通过金相显微组织检验。取最差视场进行拍片，然后与标准图谱加以比较，以评定其组织的不均匀度等级。

2.珠光体组织

碳素工具钢和合金工具钢在退火状态时，金相组织为珠光体。珠光体有球状、片状和球状与片状混合等几种形状。珠光体的形状对材料的切削性能和热处理工艺的影响是较大的。球状珠光体的切削性能好，热处理加热温度范围宽，加热温度容易控制。而片状珠光体不但切削加工困难，而且热处理时过热敏感性大，温度稍高些即影响刀具热处理质量，热处理变形也较大。

碳素工具钢珠光体组织按(GB1298-77所附第一级别图评定，允许级别为

(1)当截面尺寸≤60mm时，T8钢为1一5级，Tlo钢为2一4级;

(2)当截面尺寸>60mm时，按与钢厂协议检验。

9SiCr,CrWMn,CrMn、9CrWMn、W、V等钢的珠光体组织，按GB1299-77所附第一级别图评定，允许级别为小于或等于5级。根据需方要求，制造螺纹刀具用的9SiCr退火钢材，珠光体组织合格级别为2一4.5级。

3.网状碳化物

T10、T12钢和CrWMn,CrMn等钢应检验网状碳化物。网状碳化物的存在会导致材料机械强度的各向异性，使机械强度降低。同时，在热处理时造成组织应力加大，使刀具脆性增大，容易变形和崩刃。

碳素工具钢的网状碳化物按GB1298-77所附第二级别图评定:当截面尺寸≤60mm时，不大于2级;当截面尺寸为60一100mm时，不大于3级。

合金工具钢的网状碳化物按GB1299一77所附第二级别图评定:当截面尺寸≤60mm时，

应等于或小于3级;当截面尺寸大于60mm时，按与钢厂协议检验。

4.金相显微组织检验法

(1)共晶碳作物不均匀度的检验

①取样方法切取试样以厚度为15~20mm，面积小于4c㎡为宜。将等检材料沿径向分割成

扇形，检验

部位取在试片直径的1/4处。

②检验前的准备试片应预先经正常温度淬火后在680~700°C回火一小时，然后将试片沿

钢材压延方向进行磨削和抛光。

③试样的浸蚀浸蚀剂为4%硝酸酒精溶液，室温下浸蚀1.5一4min，以能在显微镜下清晰

显出金属组织

为宜。浸蚀完毕后应迅速用水洗净，检验表面再用酒精洗净，然后吹干。

④显微组织检验在金相显微镜下放大100倍进行观察。选择试样上最差部位进行比较评定。高速钢

共晶碳化物不均匀度级别按YB12-77所附第二级别图评定。

(2)珠光体组织的检验

珠光体组织的金相检验试样，取钢材的横截面进行磨制。浸蚀剂为4%苦味

酸酒精(或4%硝酸酒精)溶液，放大倍数为500倍，选择试样上最差部位与标准图一

谱进行比较评定。碳素工具钢和合金工具钢的珠光体组织分别按GB1298-77和

GB1299-77所附第一级别图加以评定。

(3)网状碳化物的检验

网状碳化物的检验应将试样按正常淬火和回火温度进行热处理。用4%硝酸

酒精溶液浸蚀，放入500倍观察，选择最差部位进行比较评定。合金工具钢网状

碳化物不均匀度级别按GB11299一77所附第三级别图评定。

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