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金相的制备高合金工具钢

越来越多的高合金工具钢是适合客户的特定应用程序。因此,质量控制团队需要执行金相制备和分析越来越多的大量的高合金工具钢。有哪些关键因素金相的制备和分析高合金工具钢?

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高合金工具钢的主要特征

钢大致可以分为三类基于化学成分:
  • 碳素结构钢
  • 低合金钢与少量的合金元素
  • 高合金钢合金元素> 6%

工具钢高合金钢由大量的合金元素,如铬、镍、钒、钨、钼。这些合金元素是用来增加耐磨,韧性,钢的强度和硬度,或给它特定的属性,如腐蚀和耐热性,高温硬度的保留,保留实力在低温等。

金相分析在高合金工具钢生产

在高合金工具钢生产、金相分析是必要的,以确保高质量的产品。高合金工具钢的金相分析是主要用于:
  • 确定碳化物的分布和大小工具钢
  • 检测硬化然后回火钢的脱碳
  • 检测micro-segregations和夹杂物评级

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图1:塑料模具钢蚀刻与苦酸浸蚀液5%,揭示一些奇异的针头和盘子高倍镜下否则非晶马氏体(杂志:1000 x, DIC)

克服困难的金相制备高合金工具钢

避免热损伤
高合金工具钢的热量可处理性是一种高质量的标准,热影响切割时必须避免为了确保一个真正的代表实际的微观结构。当切割更大的部分,这个准备步骤必须小心翼翼。

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图2:热损伤由于错误的切削条件

保护碳化物和夹杂物
主要的困难在研磨和抛光的高合金工具钢是确保碳化物和夹杂物被保留。在冷作工具钢,主碳化物非常大,磨削过程中容易断裂。在完全退火条件下,二次碳化物非常好,可以很容易地从软矩阵。

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图3:骨折主要碳化物(杂志:200 x)


大量的处理高合金工具钢
对于质量控制团队工作在高合金工具钢生产、处理大量样品需要一个非常有效的组织工作流程,自动设备和标准程序。

建议高合金工具钢的切割和安装


切割

高合金工具钢的大部分样品是由粗糙的切割机械意味着从石板和初轧机材料到标准尺寸。关键削减热处理样品或失效分析总是进行金相切断机。

高合金工具钢热损伤非常敏感:
  • 必须特别注意选择合适的切割轮。
  • 冷却必须足以对抗热损伤。
  • 软氧化铝或树脂结合立方氮化硼截止车轮推荐。
越来越多的

高合金工具钢标本安装卸载或热或冷。
  • 表面处理样品,需要良好的边缘保留应该热压缩安装使用纤维增强树脂(DuroFast)。
  • 样品不需要保留边缘可卸载,如果他们的尺寸适合样品持有人。
  • 标准化样本大小可以在处理大量占有优势。在这种情况下,矩形硅杯(FlexiForm建议)。同样重要的是使用一个冷安装有限的树脂收缩,以避免污染。
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建议高合金工具钢的磨削和抛光

当准备金相分析高合金工具钢,碳化物的形式、尺寸和数量必须准确地代表。此外,非金属夹杂物必须保留在一个未变形的矩阵。
  • 大量最好上处理全自动研磨和抛光机器,保证一个快速而高效的工作流程和可重复的结果。
  • 工具钢是困难的。因此,细磨钻石更为高效和经济比碳化硅磨箔。
  • 有时最终氧化波兰可以用于对比和识别碳化物。

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表1:制备方法对高合金工具钢在大型自动化设备。
DiaPro金刚石悬浮液可以代替DP-Diamond悬挂P如下:与9μm FG, DP 2与1μm使用DP-Blue /绿色润滑剂

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表2:制备方法对高合金工具钢在桌面半自动设备。
DiaPro金刚石悬浮液可以代替DP-Diamond悬挂P如下:与9μm FG, DP 1与3μm, DP 2与1μm使用DP-Blue /绿色润滑剂

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对高合金工具钢的蚀刻的建议

高合金工具钢样本通常是最初检查未侵蚀确定夹杂物和碳化物大小和形成。揭示了微观结构、不同浓度的硝酸浸蚀液或苦酸浸蚀液。

例如,显示在冷作钢碳化物分布,10%硝酸浸蚀液确保矩阵是黑和白的主要碳化物脱颖而出。细球状珠光体,短暂浸没到苦味酸其次是2%硝酸浸蚀液很好对比和避免染色。

硝酸浸蚀液蚀刻溶液:
100毫升乙醇
2 - 10毫升硝酸(注意:不超过10%的解决方案,因为它成为爆炸性!)

苦酸浸蚀液蚀刻溶液:
100毫升乙醇
1 - 5毫升盐酸
1 - 4 g苦味酸

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图5:冷作工具钢蚀刻与10%硝酸浸蚀液,主要碳化物白色脱颖而出

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图6:热加工工具钢蚀刻苦酸浸蚀液和硝酸浸蚀液,球状珠光体(杂志:500 x)

解释微观结构的高合金工具钢

一般来说,高合金钢结构阶段一样普通的铁碳合金:铁素体、珠光体、马氏体和奥氏体。然而,固溶体能吸收一定量的合金元素。

碳分布
碳形式复杂的碳化物和一些合金元素,如铬、钨和钒。此外,碳在铁的溶解度的变化。
  • 添加合金元素,如硅、铬、钨、钼和钒增加α铁碳合金相图的面积。
  • 添加镍和锰会扩大伽马区域。

这些特征影响的时间——温度转换,这是特别重要的热处理高合金工具钢。

碳化物的均匀分布在高合金工具钢可以提高通过粉末冶金过程和随后的热等静压。这个结果在一个同质,segregation-free钢,特别适用于非常规工具的几何图形,将昂贵的机械。

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图7:碳化物分布传统生产的钢

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图8:碳化物分布在粉末冶金钢生产

冷加工高合金工具钢
冷作工具钢的主要结构是一个莱氏体。其粗结构转换通过热轧或锻造成一个ferritic-pearlitic矩阵与大主碳化物。随后完全退火过程有助于形成二次细碳化物。

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图9:冷作工具钢初始热成形后,稍微短五边氧化物波兰对比,显示大主要的碳化物在ferritic-pearlitic矩阵(杂志:200 x)

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图10:完全热处理冷作工具钢,显示非常细分散的二次碳化物和小白主要碳化物(杂志:200 x)

热加工高合金工具钢
热加工工具钢在完全理想的热处理条件显示回火马氏体矩阵包含非常好的球状珠光体。化学成分不均匀会导致腐蚀问题。因此,重要的是,种族隔离从主结构起到了尽可能多的通过热处理。

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图11:热加工工具钢显示被分类(杂志:100 x)

塑料模具钢材
塑料模具钢材是一种耐腐蚀工具钢,显示了一个“无定形”马氏体碳化物热处理之前的字符串。退火后,它表明细分散的碳化物。

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图12:塑料模具钢,铭刻在苦酸浸蚀液5%,非晶马氏体与字符串初级碳化物(杂志:100 x)

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图13:塑料模具钢退火后显示了非常好的碳化物(杂志:500 x)

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总结

金相检验——从最初的铸件最终热处理产品——是一个重要的工具,控制生产和高合金工具钢的热处理过程。

关于金相制备的主要挑战是管理大样本容量和生产一贯优秀的表面装饰。大小、形态和分布的碳化物和夹杂物的主要质量指标是高合金工具钢,至关重要的是,他们被保留在准备。
  • 自动研磨和抛光技术日益成熟,使用细磨和抛光钻石,给好和可重复的结果。
  • 使用一个制备方法适用于各种类型的所有工具钢使处理更容易和更有效。

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Holger Schnarr

所有图片由Kelsey Torboli,应用工程师,美国
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