三面刃铣刀断裂分析

断裂铣刀材料为W6MoSCr4V2，制造工艺为：落料后锻造压扁成型，经淬火、回火处理，硬度要求为62～65HRC。工作时转速56r/min，进刀量0.6～0.9mm/r，正常切削过程中，铣刀发生崩裂。

断裂铣刀断口呈脆性特征，并有木纹状特征。扫描电镜观察断口，低倍下有沿带状组织断裂的层状特征。高倍为准解理及沿碳化物偏析带断裂形态。

金相检验结果表明材料内组织偏析严重，存在明显的碳化物网络，共晶碳化物形状尖锐且集中。说明铣刀材料未经改锻，使原碳化物未被打散、击碎。

硬度测定为62HRC，化学成分分析符合W6MoSCr4V2材料标准。

分析结论：铣刀断裂属外应力作用下的脆性断裂。引起脆性断裂的主要原因是，材料未充分锻造，碳化物呈严重的带状偏析；热处理后回火不充分，造成组织内应力大，材料脆性大。

见图1～图9。

 图1    实物                                                             图2        1.5×

说明：图1为两片断裂铣刀实物形貌。中间一片较完整的铣刀上有裂纹，见图中箭头所示处，上下两片小碎片为另一断裂铣刀上的两块碎片。

图2为其中一片铣刀断片的断口形貌。具有木纹状形貌，木纹状断口通常与材料中夹杂和第二相硬质点带状分布有关。

图3     0MI   200×                                    图4    0MI      500×

图5   0MI    100×

图3～图5

说明：经4%硝酸酒精溶液浸蚀后的金相显微组织形貌。

图3中可看到二次裂纹沿碳化物笔直向里穿晶扩展的特征，裂纹形态属应力裂纹。

图4为沿宏观木纹状断口区垂直切割的剖面试样。断口处富集大块碳化物，基体组织为回火马氏体。

图5为断口剖面图像，断裂沿共晶碳化物裂开，断口附近组织中有长条形网状碳化物分布。

图6   SEl   60×                               图7    SEl   120×

图8      SEl       l000×                                     图9     SEl      l800×

图6～图9

说明：铣刀断口扫描电镜图像。

图6为沿带状组织断裂的层状断口形貌。

图7为层状断口区局部放大后形貌，二次裂纹较多，说明组织内应力较高。

图8为层状断裂区高倍形貌，有大量的颗粒状碳化物覆盖，经能谱仪分析，该区域的钨含量较高，达18.5％，为材料正常含量的3倍，说明断裂主要沿碳化物偏析区发生。

图9为正常区域基体断口形貌，准解理断裂，属高压力作用下引起的开裂。