您对模具钢质量有什么了解?

许多行业对塑料模塑钢材上可能出现的表面缺陷和瑕疵的可接受程度提出了严格要求。这些条件通常适用于医疗和制药行业以及透镜和其他光学设备制造商的关键部件。然而，出于美观的原因，许多其他消费品也有类似的限制。毕竟，模具钢表面出现的任何缺陷都有可能被复制到模具零件上。

与模具型腔的纹理或抛光性相关的问题通常可以追溯到模具炼钢过程。对获得良好表面光洁度影响最大的材料性能是微清洁度、化学偏析的严重程度和初生碳化物的出现。模具钢的化学成分以及生产过程中使用的制造技术将决定其在给定使用环境中的良好性能。最先进的技术，如专业化、重熔技术、热扩散处理和高锻造比等，都对模具钢的性能产生了重要影响。

“现成”模具钢的局限性

许多等级的工具钢用于建筑成型部件，也用于其他工业应用。例如，AISI S7和H13通常用于塑料注射模具；然而，S7也用于金属成形操作，H13用于锻造。对于锻造或冲压来说，重要的性能与对于模塑工或塑料模塑工来说非常重要的性能是完全不同的。因此，必须采取预防措施，以确保他们使用的是模具质量的钢材。要做到这一点，必须考虑模具钢的微洁净度水平、微观和宏观偏析的程度以及对大、一次碳化物的数量和尺寸的限制。

标准型钢生产

从钢材制造商的角度来看，改善现有用于成型应用的钢材的方法基本上有两种：

（1） 调整化学成分。添加特定的合金元素和平衡它们的水平可以显著地影响材料的特性。

（2） 实际炼钢过程。通过采用特殊的熔炼技术，可以生产出具有很高显微清洁度和均匀组织的模具钢。这是两个非常重要的性能，关于钢的抛光性和蚀刻/纹理特性。

模具炼钢工艺

4140钢材为了区分模具钢可用的不同质量等级，首先对模具炼钢工艺有一个基本的了解是很重要的。

模具钢是通过在电弧炉（EAF）中熔化原材料来制造的。起始材料由精心挑选的低合金废钢组成，杂质含量尽可能低。通常，电弧炉装置每炉可熔化多达50吨的原料。一旦初始熔化完成，钢水被转移到钢包或精炼容器中，在那里调整钢的成分以提供最终的化学反应。此外，还涉及其他步骤，如炉渣处理和脱气程序，以去除不需要的元素。

在精炼阶段之后，钢水被倒入大型模具中，在那里凝固成一种简单的形式，称为铸锭。这些锭需要几个小时才能完全凝固。这段相对较长的时间将导致大量的化学偏析，导致整个铸锭横截面的成分变化。

离析和带状

在钢锭的凝固过程中，钢的生产过程不可避免地涉及合金元素的偏析。在粒度尺度上，人们谈论微观偏析；在铸锭尺寸尺度上，它们被称为宏观偏析。如前所述，这些不均匀性将对模具的抛光性和纹理特性产生负面影响。此外，韧性性能将降低，特别是在横向于主要热成形方向的方向上。

凝固过程从熔体中形成晶体开始。这些晶体具有树枝状外观，称为树突。在钢水中形成的第一个枝晶的碳含量相对较低。随着冻结的继续，这些枝晶将被剩余的含碳量更高的钢液包围。因此，在原始枝晶周围冻结的熔体将具有不同的化学成分。

例如，如果我们检查一个H13钢-一种通常用于成型应用的材料-它表明，偏析也发生在一些其他合金元素方面。这种化学成分的变化将发生在铬、钼和钒的添加上。用电子束微探针分析仪可以测量钢样品中合金元素浓度的变化。这项实验室技术使用电子束扫描模具钢样品的表面，并确定合金元素的分布。

然而，使用更简单的方法直观地显示这些变化也是有帮助的。例如，当抛光并用酸性溶液处理时，H13钢的样品将显示其化学偏析的相对水平。这些合金不均匀性以带状形式出现。

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