材料基础不牢地动山摇，16个工具材料缺陷分析实例

在相对较软的刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜（如TiAlN、TiC、TiN、Al2O3等）而形成的涂层刀具，是切削刀具发展的一次革命。涂层刀具与未涂层刀具相比，具有明显的优越性：显着降低摩擦系数，改善刀具表面的摩擦学性能和排屑能力；显着提高耐磨性和抗冲击韧性，改善刀具的切削性能，提高加工效率和刀具寿命；提高刀具表面抗氧化性能，使刀具可以承受更高的切削热，有利于提高切削速度及加工效率，并扩大了干切削的应用范围。在先进制造业中，80%以上的硬质合金刀具及高性能高速钢刀具都采用了表面涂层技术，而CNC机床上所用的切削刀具90%以上是涂层刀具。

材料是制造高寿命工具的基础，在实际生产中，经常碰到各种形式的材料缺陷，现展示给同仁，期望大家重视原材料，以下分16个实例说明。

1. 原材料疏松

钢材经酸蚀试验，发现试样表面部分区域组织不致密，出现一些肉眼可见的空隙，这些空隙呈现腐蚀程度较其他部分颜色深浅不规则的暗黑小点，称为疏松。如疏松集中于试样的中心部分，称为中心疏松；如果疏松较均匀地分布于试样的表面，称为一般疏松。GB/T9943—2008《高速工具钢》和GB/T1299—2014《工模具钢》都对钢材疏松有明确的规定，但常有超标供货。

疏松对钢材强度有很大影响，主要危害表现如下：

（1）疏松使钢材的强度显著降低，在锻造等热加工过程中易开裂，热处理时也极易在疏松处形成裂纹。

（2）由于材料存在疏松，制成的工具极易造成磨损及表面不光洁。

正因为疏松对钢材的性能有一定的影响，所以工具用钢对允许的疏松级别有严格的要求。图1、图2为φ90mm W18Cr4V（以下简称W18）钢原材料及锻造疏松、疏松致裂形态（1:1HCl水溶液热浸蚀），图3为W18Cr4V钢制槽铣刀因疏松严重热处理致裂的图片（1:1HCl水溶液热浸蚀）。