The Role of Liquid Metal Embrittlement in Free-Machining Alloys Containing Low-Melting-Point Inclusions

A correlation exists between the brittle behaviour of free-machining alloys containing low-melting-point inclusions when subjected to impact testing at temperatures where the inclusions are molten, and the chip forming characteristics of these alloys during machining. Studies on a leaded copper and on a commercial free-machining alloy of aluminum (2011) suggest that liquid metal embrittlement is the mechanism responsible for the observed behaviour. For example, liquid metal embrittlement accounts for the transition in chip morphology from continuous at low cutting speeds (i.e. low temperatures) to discontinuous at high cutting speeds. It is also shown that the tensile strength of the matrix phase, in combination with the embrittling influence of the low-melting-point inclusions, is an important factor in determining whether or not an alloy will display free-machining characteristics. Résumé Il existe une corrélation entre le comportement fragile des alliages facilement usinables qui contiennent des inclusions é basse température de fusion, lorsque ceux-ci sont soumis à des essais de résilience à des températures supérieures au point de fusion de ces inclusions, et la formation des copeaux en cours d'usinage. Les resultats d'une étude d'un cuivre plombé et d'un alliage commercial d'aluminium facilement usinable (2011) suggèrent que les inclusions métalliques liquides fragilisent les alliages, tel qu'observé. Par exemple, la fragilisation par inclusions liquides explique pourquoi les copeaux sont continues à basse vitesse de coupe (à basse température), mais discontinus à haute vitesse de coupe (à haute température). Il a également été démontré que la résistance à la tension de la phase matricielle, de même que l'influence fragilisante des inclusions à basse tempèrature de fusion, dèterminent largement si l'alliage en question sera ou non facilement usinable.