介绍钢中的非金属夹杂物对刀具磨损的影响已被广泛接受。Trent et al.[1]指出，用于加工钢的硬质合金刀具前刀面上沉积的含al、Si和Ca层是刀具寿命和切削速度提高的主要原因。然而，Al的存在2O3.钢对刀具寿命有不利影响。 Kiesling[2]解释了钢中MnS夹杂物的大小在变形区变化方面对刀具寿命的作用。他认为，与小的MnS夹杂物相比，大的MnS夹杂物更倾向于减少剪切面内的剪切变形。此外，大的夹杂物减少了工件和工具材料之间的摩擦，而小的夹杂物则增加了摩擦。欧洲杯足球竞彩因此，当工件因切割而变小时，由于靠近中心的MnS夹杂物比靠近外部的更大，可以获得更好的刀具寿命。 Shaw[3]指出了非金属层在减少切屑和前刀面的摩擦力方面的作用，这是由于在切屑和刀具之间形成楔形液体或半液体层而产生的流体动力作用。薄层是工作材料中非金属元素热软化和扩散的结果。 奥皮茨[4]中指出这些层中的它们的形成图案和建议的条件。他提出二次变形区的温度必须足够高，使非金属夹杂物发生塑性变形。变形的夹杂物需要与刀具材料具有足够高的亲和力，以便在距离切削刃一定距离处牢固地粘附在前刀面上，从而不会被前刀面上的滑动切屑冲走。 Palmai[5]使用镀锡M2车刀加工常规和自由加工45钢。前刀面工作材料中的非金属夹杂物形成的沉积层显然是刀具寿命长的主要原因。类似地，Kankaanpaa等人[6]发现，当使用镀锡刀具加工Ca炼钢过程中脱氧的中碳钢时，刀具寿命增加了40-500%。这一好处来自于在刀具前刀面上形成含有Mn、Ca和Si的非金属层。 用于加工中碳钢的TiN PVD涂层刀具前刀面上沉积层的存在明显取决于硅酸盐夹杂物的形状和尺寸。然而，该层的化学成分不仅受形成的温度模式的影响，还受直接影响刀具磨损率的刀具热影响区（HAZ）面积的影响[7-9]。 研究了PVD-TiN涂层高速钢刀具前刀面上沉积层的形成条件及其对刀具磨损的影响。 实验本研究中使用的工具为CVD TiN涂层高速钢车削刀片。它们是PM-41型和T15型的高速钢插入件。其化学成分通过表1所示的光谱分析获得。它们的形状在图1中示意性地绘制。刀片的前刀面进行首先磨掉到清晰的断屑槽。然后，他们使用低电压电子束系统PVD-TiN涂层。前刀面的在100克的载荷复合材料的微硬度为1024±25级维氏硬度（HV）。TiN涂层厚度为2.5±0.2μm。刀片的几何参数测量如下：前角(γ= 0°）;牙侧角(α= 7°）;倾斜角（ϕ1＝ϕ2= 50°）.切削条件选择如下:切削速度51 m/min;进给速度0.22 mm/rev;切割深度1.25 mm。
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图1．研究中使用的两种HSS插件的示意图。 |
表1。这两种类型的HSS的化学组合物插入件在研究中使用。
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PM-M41 |
1．02 |
.34 |
0.25 |
.015 |
.024 |
.50 |
4.35 |
4.61 |
0.10 |
1.86 |
< . 05 |
5．3 |
6.62 |
T15 |
1.5 |
0.45 |
0.40 |
.019 |
.018 |
0.22 |
4.57 |
0.45 |
0.01 |
4.25 |
|
5.28 |
12 |
用作工件车削实验三个热轧棒的近似尺寸120毫米直径和900毫米的长度。前两个小节(表示为W1和W2分别为维氏硬度为210的K1050钢±在300 N负载和第三个巴（表示为W）时为25 HV3.）为1045钢的200维氏硬度±在相同负载下为20 HV。通过光谱分析得到其化学成分如表2所示。 表2。研究中所用工件的化学成分。
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W1 |
.50 |
.74 |
0.06 |
.006 |
.022 |
.02 |
.02 |
.02 |
0.01 |
<0.01 |
<0.01 |
<0.01 |
0.005 |
W2 |
.50 |
.79 |
0.06 |
.006 |
.025 |
.02 |
.03 |
.02 |
.02 |
<0.01 |
<0.01 |
<0.01 |
0.005 |
W3. |
0.455 |
0.696 |
0.364 |
.026 |
.015 |
.154 |
.172 |
.023 |
.147 |
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.022 |
工件样品从杆通过沿两个平面，垂直于和平行于它们的轴线切割而获得。他们是那么地使用钻石膏，1粒度抛光μm。之后，通过扫描电子显微镜（SEM）对其进行检查，以确定夹杂物的大小、形状和化学成分。 切削后，通过SEM检查刀片。为了确定使用Trent和Wright方法[1]在刀具中形成的温度模式和刀具磨损，制作了横截面，通过在垂直于实际切削长度中间切削刃的平面上切削获得刀具样品。然后将样品研磨、抛光，并在4%的尼托溶液中蚀刻30秒。 结果和讨论用光谱法分析了工件的化学成分1，W2和W3.见表1。很明显，工件W1和W2是在化学组成几乎相同。三个工件的金相检查发现铁素体的显微组织与珠光体的菌落和夹杂物的存在。在三个工件中发现硅酸盐夹杂物和硫化物夹杂物。 图2(a)是在扫描电子显微镜上的一个硅酸盐夹杂物的纵向切片从工作iece W1．在横截面上，其直径尺寸约为2.5μ米至3.5μm。通过能量色散X射线（EDX）分析获得的其化学组成主要指示的Mn，Si，Al和小铁，钙，S，钛，如图2（b）所示。在工件W2，类似的硅酸盐夹杂物也被发现，但它们的直径尺寸为约1.5μ米至2.5μm。硅酸盐夹杂物的第二种类型是在两个工件W.发现1和W2其中EDX分析显示主要Fe，Mn和少许的Si，Ti等。
（a） 
（b） 
（C） 
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图2。(a)在W工件中发现硅酸盐夹杂物的扫描显微照片1．硅酸盐夹杂物显示出其化学成分（b）的EDX分析。(c) W .工件中硫化物夹杂物的扫描显微图1和W2．（d） 硫化物包裹体的EDX分析，显示其化学成分。 |
在2（c）中，在两个工件W中发现纵向截面中第一类硫化物夹杂物的SEM1和W2．EDX分析得到的化学成分主要为Mn、S，少量Fe、Cu，如图2(d)所示。 在两个工件中都发现了复杂的夹杂物1和W2．这些夹杂物分为两部分，如图3（a）所示。球状部分的EDX分析表明其化学成分（图3（b））与图2（d）中分析的硫化物包裹体非常相似，只是Fe的百分比较高。
（a） 
（b） 
（C） 
（d） |
图3。(a)工件W中复杂夹杂物的扫描显微照片1和W2．在（a）所述球状部分（b）的EDX分析显示出它的化学组成。(d) (a)中尾部的EDX分析显示其化学成分。(c)扫描显微照片工件W中检测到硫化物夹杂物3.． |
图4（a）中PVD TiN PM-M41嵌件前刀面上沉积层的EDX分析表明，化学成分与图2（b）中分析的硅酸盐包裹体相似。此外，对图4（b）中PVD TiN T15嵌件前刀面上沉积层的EDX分析发现，图2（b）和图2（d）中分析的硅酸盐和硫化物包裹体的混合物。沉积层的化学成分的差异可能是由于两种刀片的前刀面上的温度分布不同，这是由于与切削区域的传热速率不同，如[8]研究中所述。与硅酸盐包裹体相比，硫化物包裹体在较低温度下软化。
（a） 
（b） 
（C） 
（d） |
图4。（a） 用于加工工件W的镀锡PM-M41刀片前刀面的扫描显微照片12分钟后示出沉积的硅酸盐层。（b）在TiN涂层T15的前倾面的显微照片扫描刀片用于加工工件W10.5分钟后显示沉积的硅酸盐和硫化物层的混合物。（c） 用于加工工件W的镀锡PM-M41刀片前刀面的扫描显微照片22分钟后显示低硅酸盐夹杂物转移。（d）的TiN涂层的PM-M41的前刀面的扫描显微照片插入用于加工工件W3.2分钟后显示无沉积层。 |
有趣的是，无论是硅酸盐还是具有高铁峰的硫化物包裹体都不能沉积在PVD-TiN涂层的PM-M41(如图4(c)和4(d)所示)或PVD-TiN涂层的T15的前刀面上。这可以通过更高的解释钢的塑性变形温度菲与硅酸盐和硫化物包裹体相比。因此，高铁夹杂物在约650℃的切削温度下不会发生塑性变形°C在切屑/工具界面，但在该温度下，硅酸盐和硫化物包裹体都能够塑性变形[8]。此外，Fe与TiN的亲和力较小，如[5-7]所述。 由表2可以看出，在工件W3.硅酸盐包裹体中的主要元素硅、锰、铝的含量约为工件中硅、锰、铝含量的4～6倍1和W2．这些元素不会形成如图2(a)所示的硅酸盐包裹体，但可能是单独的氧化物，导致如图4(d)所示的磨损率增加。EDX分析发现，在图4(d)的坑磨损后的区域，Al的含量很高。那可能是阿尔的证据2O3.这不利于在TiN涂层和磨粒的来源。这一结果与Trent等人[1]的结果一致。 应用PVD-TiN涂层刀具以高速切削加工中碳钢，可以消除堆积边(BUE)，特别是当涂层刀具[7]前刀面上形成沉积层时。 所沉积的层的形成小的时候可以改变切屑与前刀面之间的摩擦接触条件，并且作为结果的白色层（由SEM示出）上的月牙洼磨损形式，如图5（a）所示，即使在的情况下硅酸盐夹杂物沉积前刀面。白色层有两个子层，一个头重变形子层和它下面的子层，如图5(b)所示。顶部重型变形层的EDX分析显示工作材料的化学成分如图5（c）所示。该子层可以在防止在月牙洼磨损切屑和刀具材料之间的粘附中发挥作用，导致低的磨损率。子层的EDX分析显示工具材料的化学组成如在图5（d）。该子层可以逐渐减弱由于刀具材料扩散到工作材料在芯片/工具接口，然后穿着远。随后的白色层在坑磨损上形成，以保护工具材料免受高磨损率。
（a） 
（b） 
（C） 
（d） |
图5。（a） PVD镀锡嵌件横截面扫描显微照片，显示弹坑磨损层。（b） 镀锡工具弹坑磨损中的白色层示意图。（c） （a）中严重变形顶层的EDX分析，显示其工作材料的化学成分。(d) (a)中亚层的EDX分析，显示其工具材料的化学成分。 |
结论在本研究中使用的切削条件下，钢工件中夹杂物形成的沉积层取决于硅酸盐夹杂物的存在及其横截面尺寸。较大的硅酸盐包裹体最好用于层的形成。 各层的化学成分与硅酸盐包裹体或硅酸盐和硫化物包裹体的混合物相同。沉积层的化学成分取决于涂层刀具前刀面区域的温度。然而，在钢中发现的所有高铁夹杂物似乎不可能塑性变形并牢固地粘附在TiN涂层上形成沉积层。 沉积层可以消除堆积边缘（BUE），并通过陨石坑中形成的白色层的保护作用减少陨石坑磨损。 致谢Q.T.博士藩想在工作实施期间承认技术 - 澳大利亚和技术，泰国苏兰拉里大学斯威本科技大学的支持。 工具书类1.E. M.遄和P. K.赖特。，金属切削，第四版，巴特沃思-海涅曼，USA，（2000）。 2.R.Kiesling和N.Large，《钢中的非金属夹杂物》，伦敦金属学会（1975年）。 3.M. C. Shaw，《金属切削原理》，牛津大学出版社，纽约(1991)。 4。h . Opitz。，“Tool Wear and Tool Life”, International Research in Production Engineering”, the American Society of Mechanical Engineers, New York, (1963) 107-113. 5。张志强，“高速钢工具中非金属保护层的形成”，机械工程学报，vol . 11(1984) 34-37。 6。H.Kankanpaa、H.Pontinen和M.Korhonen，“使用镀锡高速钢工具的铜处理钢的可加工性”，材料科学与技术，3[2]（1987）155-158。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球 7。潘，“PVD-TiN涂层高速钢刀具切屑与前刀面摩擦接触的研究”，硕士论文，澳大利亚斯威本科技大学，(1996)。 8。偷偷表象;阮志强，“PVD涂层刀具表面的沉积层及其对刀具温度分布的影响”，科技大学学报，16-8(1998)30-36。欧洲杯线上买球 9。Q.T.Phan，“用于加工中碳钢的PVD-HSS涂层刀具磨损研究”，《工业杂志》，6（1999）25-28。 详细联系方式 |