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常規(guī)試驗(yàn)可能出現(xiàn)的問題
酸蝕試驗(yàn)主要受到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。
酸蝕時間的影響
在試驗(yàn)的過程中，若酸蝕時間過長，試樣存在的缺陷組織被擴(kuò)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(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。
酸蝕溫度的影響
對于高速工具鋼低倍組織檢驗(yàn)來說，實(shí)驗(yàn)時所采用的加熱設(shè)備一般都是普通電爐，通常無控溫裝置，只能依靠試驗(yàn)操作者的經(jīng)驗(yàn)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(zhǔn)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(kuò)大_若酸蝕溫度偏低，則反應(yīng)遲緩，使缺陷組織不容易暴露出來。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(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。
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(yīng)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(yīng)較短，否則可能使試樣存在的缺陷被擴(kuò)大，使試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。較好在試驗(yàn)接近終了時，經(jīng)常將試樣取出沖洗，觀察其是否達(dá)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(nèi)加熱，經(jīng)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(yàn)面上的腐蝕產(chǎn)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，較后用熱風(fēng)迅速吹干。
缺陷組織評級困難
按照國標(biāo)GB1979-80標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)圖片較為模糊，真實(shí)感、立體感覺差，暗點(diǎn)和孔隙的大小、幾何形狀幾乎都無法顯示出來。同時標(biāo)準(zhǔn)圖片的級數(shù)只有4級，而高速工具鋼低倍組織的合格級別規(guī)定為不大于1級，因此級差較小，造成對照標(biāo)準(zhǔn)圖片進(jìn)行對比、評級較困難。
浸蝕劑成分的影響
對于高速工具鋼低倍組織檢驗(yàn)時所使用的酸液而言，應(yīng)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(shí)際試驗(yàn)中，一般都習(xí)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(yàn)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(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。
為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以對這種常規(guī)的試驗(yàn)方法加以改進(jìn)，可嘗試使用以下的試驗(yàn)方法。
常規(guī)試驗(yàn)
高速工具鋼低倍組織檢驗(yàn)是根據(jù)國標(biāo)GB226-77《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗(yàn)法》規(guī)定，采用熱酸浸蝕法。
酸蝕檢驗(yàn)的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。鋼的化學(xué)成分不均勻性和缺陷之所以能用浸蝕來顯示，是因?yàn)樗鼈円圆煌乃俣扰c浸蝕劑起反應(yīng)。表面缺陷、夾雜物、偏析區(qū)等被浸蝕劑有選擇性的浸蝕，表現(xiàn)出可見的浸蝕特征。
對于高速工具鋼而言，較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(jīng)酸蝕實(shí)驗(yàn)后，規(guī)定不得有肉眼可見的縮孔、氣泡、翻皮、內(nèi)裂及夾雜物等缺陷存在，并且按照國標(biāo)GB1979-80《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖》對照進(jìn)行評定中心疏松、一般疏松和偏析的級別。
采用這種常規(guī)的試驗(yàn)方法對高速工具鋼的低倍組織進(jìn)行檢驗(yàn)，操作起來比較容易，設(shè)備也比較簡單，但是作者認(rèn)為在實(shí)際操作中可能會出現(xiàn)一些問題。
改進(jìn)后的試驗(yàn)方法
低倍組織檢驗(yàn)與金相組織檢驗(yàn)相結(jié)合
這里的金相組織檢驗(yàn)是指在金相顯微鏡的放大倍數(shù)為100倍情況下進(jìn)行。
實(shí)踐證明，高速工具鋼的低倍組織與其顯微組織之間是有聯(lián)系的。若高速工具鋼的低倍組織中的點(diǎn)狀偏析大于1級，在進(jìn)行金相組織檢驗(yàn)其共晶碳化不均勻度時，發(fā)現(xiàn)其共晶碳化物級別大約是7級左右，而且?guī)畹奶蓟锖途W(wǎng)狀的碳化物的網(wǎng)角上都有嚴(yán)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(diǎn)狀偏析主要呈不同形狀和大小的暗色斑點(diǎn)。這主要是由于鋼材的化學(xué)成分偏析，合金碳化物大量聚集在一起，經(jīng)酸蝕試驗(yàn)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(kuò)展成為裂紋。而其點(diǎn)狀偏析的嚴(yán)重程度，其實(shí)質(zhì)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(yàn)相結(jié)合的方法，來進(jìn)一步保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)試樣”，該試樣是經(jīng)過鍛造后，證明會導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的高速工具鋼的鋼棒上截取的。
其中的一個“標(biāo)準(zhǔn)試樣”用來作為標(biāo)準(zhǔn)評級用，可長期放置在盛有干燥劑(硅膠)的干燥瓶中保存，應(yīng)注意其表面不得有銹斑、污跡等缺陷。每次試驗(yàn)后，都將待測試樣與這個“標(biāo)準(zhǔn)試樣”進(jìn)行對比，若超出或相當(dāng)它的評級結(jié)果，可視為不合格。
另一個“標(biāo)準(zhǔn)試樣”用來檢驗(yàn)每次試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，它同時與待測試樣一起進(jìn)行酸蝕試驗(yàn)，待測試樣所暴露出來的缺陷應(yīng)與“標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)結(jié)果是不可靠的，需要調(diào)整試驗(yàn)的加熱溫度、加熱時間，或重新更新酸液，沖洗進(jìn)行試驗(yàn)。
隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代金屬的切削加工廣泛采用較高的切削速度和大進(jìn)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。另外，隨著切削速度和進(jìn)刀量的增大，刃具負(fù)荷增加，對于刃具材料的強(qiáng)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(jīng)不能適應(yīng)對刃具的高要求，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、Bo、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(yīng)用較廣泛的鋼種之一。
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?yàn)槠溴懺煨阅艿暮脡模坏苯佑绊懙饺芯叩馁|(zhì)量，而且還影響到生產(chǎn)成本。高速工具鋼低倍組織的優(yōu)劣，對其鍛造性能又將產(chǎn)生較大的影響。因此，對于高速工具鋼低倍組織的檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確與否，就顯得尤為重要。
結(jié)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(chǎn)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(guī)則的偏析分布，則在鍛造時非常容易發(fā)生鍛裂。
高速工具鋼低倍組織的優(yōu)劣，將嚴(yán)重影響其鍛造性能。因此要嚴(yán)格把好其低倍組織的檢驗(yàn)關(guān)，通過對高速工具鋼低倍組織檢驗(yàn)的常規(guī)試驗(yàn)法的改進(jìn)，可以進(jìn)一步保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
本文關(guān)鍵詞:金相顯微鏡,工具鋼
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