巩义市东翔磨料

  金属切削过程中，造成刀具磨损的主要原因是刀具和工件之间的接触和摩擦以及刀刃附近高温高压的极端恶劣的条件。切削区域任何一个单元接触条件的改变都会影响刀具的磨损，这些条件主要包括刀具材料、刀具涂层以及刀具几何规格，其他条件还有工件材料及其物理性能，白刚玉刀具参数和合适的切削条件，冷却润滑条件，切削过程中机床振动较大或刀跳较严重时导致刀具出现波动的过载等。

  由于在不同切削条件下切削不同的材料时，白刚玉刀具的磨损机理有所不同：在低速切削时，往往以磨料磨损为主；高速切削时，随着切削速度提高，切削温度增加，粘结磨损和化学磨损越来越突出。本文主要针对Ti(C,N)陶瓷涂层硬质合金刀切削Cr12模具钢时的刀具磨损失效进行分析研究。

白刚玉扩散磨损

  切削钢件时，切削温度常达800~1000℃，甚至更高，扩散磨损成为硬质合金刀具的主要磨损原因之一，自800℃开始，硬质合金中的Co、C、W等元素会扩散到切屑中去而被带走；而切屑中的Fe会向硬质合金中扩散，形成新的低硬度、高脆性的复合碳化物。由于Co的扩散，WC、TiC等碳化物会因粘结剂Co的减少而降低其与基体的粘结强度，这会加速刀具磨损。同时，由于温度上升到一定程度就发生粘结，因此，扩散磨损和粘结磨损往往同时发生。

  在观察刀具表面磨损形貌的过程中，我们发现刀具的后刀面上或多或少都存在一些圆形的小颗粒。为了探究这些小球的成分，使用EDS能谱仪对部分进行能谱分析。发现这些小球主要由金属Fe和O组成，推测为铁元素的氧化物。白刚玉小球的形状非常圆整，不可能是切削中产生的切屑。根据金属结晶学理论，要形成如此圆整的球状物，最有可能的途径就是通过液- 固转变来实现，因为液态物质为了具有最小的表面能，有自动收缩成球状的趋势。而在高速切削中，温度很高，虽然沟槽磨损区的切削温度理论上没有刀尖及前刀面处的高，但沟槽区域的氧化及扩散现象剧烈，尤其是切屑从此高速流过，造成了刀具沟槽磨损区与切屑的锋利边缘接触产生强烈的摩擦，在沟槽磨损区与接触的微区局部温度很高，达到了使切屑上某些微区融化的温度，于是就形成了很多小球。

  为减白刚玉小刀具磨损，可对切削参数进行优化，在保证产品质量和加工效率的情况下选择切削力小的切削参数进行切削加工；还可优化涂层材料的成分，提高涂层材料的切削加工性，采用先进的多元、多层、梯度涂层体系，通过增加中间过渡层来改善涂层与基体的附着性，并在白刚玉涂层时对刀具基体进行适当的预处理。

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