金相显微镜检查工具钢的准备

工具钢是重要的材料和覆盖范围广泛的作品从简单的塑料成亚博网站下载型模具高度钢或水淬的碳钢合金高速钢。更奇异的成分可以通过粉末冶金的路线。但是,有一些共同的特征。首先,都是铁基。金相学家处理相对软退火工具钢、轧制状态的或锻造状态钢广泛的显微结构的成分和硬度、热处理一般微观结构组成的,而高强度马氏体和各种硬质合金类型。在模具失效分析工作中,一个更广泛的微观结构,一些不受欢迎的,可能遇到。

一般来说,工具钢并不特别困难准备显微结构的检查但也有许多问题需要考虑。首先,分节可能是相当困难的,需要弱保税研磨刀片避免燃烧。在准备标本,边缘保留通常是必需的,例如,在脱碳的评级或热处理标本的检测,尤其是失败。包含保留可能也很重要,特别是如果包含内容必须额定。石墨工具钢,石墨必须妥善留存。染色可能遇到的问题,尤其是在高硅的成绩。碳化物开裂或有空洞与碳化物有关,特别是在高合金的中心部分的成绩。金相学家必须能够确定这些空间是真实的,或产生的准备过程。

制备过程

切片

相对较软的标本(少于35 HRC - 345高压)可以使用带锯切或盗墓者。然而,这样的操作下产生很大变形带剪切和粗糙表面。因此,最初的粗磨粗磨料(80 - 120 -勇气碳化硅,例如)必须把这个损失。

硬度高的标本必须使用水冷式切割砂轮切断轮子。叶片应该弱键有效减少和避免燃烧。水下切割限制热量的产生,这是最严重的,当切削淬火状态的或淬火和轻钢回火的工具。技术不当所产生的热量可以产生一个高度回火马氏体和外观,如果过度加热,可以re-austenitize表面。后续研磨步骤不能轻易删除此伤害。

当使用淬火状态的高合金工具钢,它可能有助于骨折标本。这将产生一个平坦,无损害表面由于这种钢的脆性。断裂表面可以地面和抛光。铋锡、高合金钢切片与金刚石或立方氮化硼轮看到伤害最小的情况下可以提供高质量的表面精度。尽管切削速度较低,这样的表面是光滑的,磨可以开始,而细粗燕麦粉(240 - 320 -勇气碳化硅,例如)。

越来越多的

大部分样品经常可以抛光,没有安装。大多数现代自动抛光设备可以处理卸载标本。如果边缘保留是很重要的,安装是必要的。镀前表面产生最佳结果,但很少是必要的。compression-mounting环氧聚合物,如EpoMet®树脂、提供优秀的边缘保留即使未镀过的标本。

自动抛光设备,而不是手抛光产生更好的保留边缘。中部的磨削和抛光力模式收益率平整度比单一模式。

对于小或奇形怪状标本,安装者优先。如果边缘不是特别感兴趣,大多数安装媒介是令人满意的。然而,一些坐骑差耐酒精等溶剂,和许多严重退化的如果需要加热的腐蚀剂。compression-mounting环氧树脂防止这些问题。如果需要一个透明的山来控制磨到一个特定的功能,透明的甲基丙烯酸甲酯compression-mounting材料可以使用,和铸造环氧树脂也令人满意。环氧树脂浆料是唯一的材料与样品产生真正的粘合剂。亚博网站下载他们还产生最低的热量在固化时,有用样本不能容忍更高的热量用于压缩安装。当不需要保留边缘和热降解不是预期的,可以使用低成本的酚醛材料压缩模塑法。亚博网站下载

传统的研磨和抛光方法

在传统的方法中,人工(手抛光)或使用自动化设备。水冷水磨砂纸(200 - 300毫米,或8至12英寸直径)是用于磨削阶段;ini多弧离子镀粒度选择取决于技术用于生成切割面。通常的毅力序列是120、240、320年、400年和600年——毅力。细砂粒大小可以用于高合金工具钢中碳化物撤军是一个问题。研磨压力应该是中度到重度,磨1到2分钟的时代,是典型的从上一步去除划痕和变形。应该使用新鲜的纸;穿或加载纸会产生变形。

在传统的方法中,抛光通常使用的金刚石磨料阶段之后,执行一个或多个最后研磨阶段,通常与氧化铝磨料磨具。对于日常工作,抛光和6 - 1-µm钻石通常是足够的。金刚石磨料可能应用于抛光布粘贴或泥浆形式。粗金刚石磨料磨具,low-nap或磨破了的衣服是首选;中等绒毛布通常是用细金刚石磨料磨具。润滑剂或“extender”,兼容金刚石磨料应增加了布的滋润,减少阻力。车轮的速度100到150 rpm,应该使用温和的压力。抛光的时候~ 2分钟通常是足够的。

最后的抛光也可以使用各种设备进行手动或自动。氧化铝磨料,一般0.3 -µm a-alumina (Al₂O₃)和0.05 -µmγ-艾尔₂O₃,广泛采用中等绒毛布为最后的抛光。硅胶(SiO₂),粒径范围为0.04 - 0.06 -µm,也是非常有效的。车轮的速度、压力和时间一样粗糙与金刚石磨料抛光。一般来说,工具钢波兰相对容易刮伤和artifact-free条件由于其相对较高的硬度。

当代的方法

现代过程利用自动化设备,研磨和抛光。app亚博体育标本放置在一个夹设计,以适应不同大小的标本,安装或卸载。200、250或300毫米(8、10或12英寸)直径的格式可以使用。新开发的表面和表面的磨料磨具允许成就品质最适合研究工作只有三个步骤。

表1。四步法准备工具钢

磨料和表面	润滑剂	RPM	头部滚筒/方向	加载每个标本	时间(分钟)
120 - 240 -勇气* (P120 P280) SiC CarbiMet®2水砂纸,或125到45µm顶点®DGDs或DGD红色或紫色	水	240 - 300	反	6磅(n) 27日	直到飞机
9-µm钻石在UltraPol®丝绸(或UltraPad®聚酯布或ApexHercules®H刚性研磨盘)	MetaDi®流体	120 - 150	反	6磅(n) 27日	5
3-µm钻石在三叉戟®布(或TexMet®chemotextile垫)	MetaDi®流体	120 - 150	反	6磅(n) 27日	3
MasterPrep®氧化铝悬挂在MicroCloth®垫	不需要其他润滑剂	120 - 150	反	6磅(n) 27日	1 - 3

*使用> 60 HRC 120 -勇气标本;使用在35-60 HRC 180 -勇气标本;使用240 -勇气标本< 35 HRC。

表1列出了一个四个步骤的过程收益率表面足够质量的任何需求。生产工作,第四步可以省略,但常规检查的结果会令人满意。如果使用步骤4,结果是更好的和摄影作品的出版质量。

表2。三步法准备工具钢

磨料和表面	润滑剂	滚筒转速	头部滚筒/方向	加载每个标本	时间(分钟)
120 - 240 -勇气(P120 P280)原文如此CarbiMet®2水砂纸*或125到45µm顶点®DGDs或DGD红色或紫色	水	240 - 300	反	6磅(n) 27日	直到飞机
3-µm钻石在UltraPol®丝绸布(或UltraPad®聚酯布或ApexHercules®H刚性研磨盘)	MetaDi®流体	120 - 150	反	6磅(n) 27日	5
MasterPrep®氧化铝悬挂在MicroCloth®垫	不需要其他润滑剂	120 - 150	反	6磅(n) 27日	5

*使用> 60 HRC 120 -勇气标本;使用在35-60 HRC 180 -勇气标本;使用240 -勇气标本< 35 HRC。

表2还演示了一个简单的三步过程收益率的表面和研究/出版质量显微图。一个UltraPad®布也可以用于第二步,虽然UltraPol®丝绸产生最好的结果。与表面,边缘平面度是一流的。

在互补的旋转样品持有人(头)是在同一个方向旋转滚筒(通常逆时针方向)在反他们在相反的方向旋转。反产生比较大的去除率。如果样品架旋转在< 100 rpm,磨料和润滑剂使用反表面将保持更长时间。在互补的模式下,离心力把液体从滚筒表面几乎尽快补充道。然而,如果头旋转速度> 100 rpm,反可能把液体的房间。如果救援模式是观察在氧化物或硫化物步骤4后,简单地重复步骤4使用互补的旋转和它将被删除。这种情况很少,通常标本具体。

图1所示。退火组织O6石墨型工具钢准备(上)与三步法使用UltraPol®丝绸步骤2;(底部)使用ApexHercules®H刚性研磨盘步骤2(放大酒吧10米长;4%苦酸浸蚀液腐蚀)。

当充电钻石的布,用粘贴切割启动得更快。应用一个慷慨的钻石,钻石,然后与你的干净的指尖。应用润滑并开始抛光。在周期,你可以喷在一个钻石暂停,如MetaDi®最高,与相同的粒度粘贴保持切削速度高。包括泥浆的润滑,所以你不需要添加额外的MetaDi®流体润滑剂,尽管有些人使用金刚石添加少量偶尔即使在泥浆形式。MasterPrep®氧化铝悬挂0.05 -µm氧化铝粒子大小和由溶胶-凝胶过程,而不是通过传统的煅烧过程,凝聚的是免费的。如果所有这些步骤之后,从切割到抛光,最后一步可以5分钟没有引入任何救济或edge-rounding问题。避免过度削减损坏,安装与EpoMet®树脂避免收缩缺口,开始与最好的可能的碳化硅磨料研磨(或同等大小的磨料以不同的形式,如DGD光盘),并使用反旋转速度与低着头——这是关键步骤获得真正的微观结构的完美呈现。

图2。起到退火W1 water-hardened碳素工具钢蚀刻(上)4%苦酸浸蚀液揭示总体结构,与克莱姆(中)我对颜色的铁素体矩阵,和(底部)碱性苦味酸盐钠在90ºC 60秒颜色渗碳体。

蚀刻

腐蚀剂最广泛用于工具钢是硝酸浸蚀液。已经使用浓度从2到10%。一般来说,2或3%硝酸浸蚀液是最充足的工具钢而所需的10%的浓度高合金工具钢,如D类型。股票的解决方案HNO超过3%₃在乙醇不应储存在密闭的瓶子。如果预期的股票作为试剂浓度更高,一瓶应该使用压力释放阀,应该代替乙醇或甲醇。甲醇是一种累积的毒素和它的使用应该最小化。

表3。腐蚀剂对工具钢

作文	评论
1 - 10毫升HNO3 99 - 90毫升乙醇	硝酸浸蚀液。最常用的试剂。揭示了铁素体晶界和ferrite-carbide接口。优秀的马氏体。和> 3% HNO不存储解决方案吗3在一个严格停止了瓶子。
4 g苦味酸 100毫升乙醇	苦酸浸蚀液。推荐用于退火结构或含珠光体或贝氏体。没有透露的铁素体晶粒边界。添加几滴zephiran氯腐蚀速率增加。添加1 - 5毫升盐酸改进退火腐蚀反应的高合金工具钢。
1 g苦味酸 5毫升盐酸 95毫升乙醇	Vilella试剂。揭示了结构的高合金工具钢。
50毫升坐。水 硫代硫酸钠 1 g钾 偏亚硫酸氢盐	克莱姆的色彩腐蚀。浸泡标本,直到表面颜色的紫色。铁氧体颜色蓝色和红色,而马氏体是棕色的。碳化物不受影响。适用只在低合金和碳工具钢。
0.6毫升盐酸 0.5 - -1.0 g钾 偏亚硫酸氢盐 100毫升水	Beraha试剂。浸泡标本,直到表面颜色。颜色的铁素体和马氏体,碳化物不受影响。适合大多数工具钢。
3 g钾 偏亚硫酸氢盐 2 g氨基磺酸 0.5 - -1.0 g铵 氟化氢 100毫升水	Beraha氨基磺酸试剂4号。碳和低合金工具钢,省去NH4F•高频。浸泡,直到表面颜色。铁素体和马氏体是彩色的;碳化物不受影响。对高铬工具钢。
2 g苦味酸 25克氢氧化钠 100毫升水	碱性苦味酸钠。颜色渗碳体和M6C碳化物。在溶液中浸泡标本80 - 100°C 1分钟或更多。
10 g K3铁(CN)6 10 g氢氧化钠或KOH 100毫升水	村上的试剂。使用20°C大纲和变黑7C3和M6C和概述2c . M23C6是淡淡颜色的。
4 g KMnO4 4 g氢氧化钠 100毫升水	Groesbeck试剂。使用20°C M轮廓2C和大纲和变黑6c . M7C3是淡淡颜色的。
1 g CrO3 100毫升水	Blickwede和科恩的腐蚀。使用2 - 3 V直流,20°C, 30秒不锈钢阴极。概述了米23C6,轮廓和颜色7C3、颜色MC和攻击2C。

硝酸浸蚀液通常用于工具钢不管预期的微观结构组成。尽管硝酸浸蚀液优于苦酸浸蚀液(4%苦味酸乙醇)蚀刻马氏体结构,为研究退火样品苦酸浸蚀液产生更好的结果。

当检查起到退火工具钢(最常见的退火条件),苦酸浸蚀液只揭示了硬质合金与铁素体之间的接口。硝酸浸蚀液也揭示了铁素体晶界通常遮蔽碳化物的形状。此外,由于硝酸浸蚀液方向敏感,碳化物在铁氧体颗粒将浸润,使球化等级更困难。

2%的硝酸浸蚀液解决方案为马氏体钢通常是首选。强浓度增加腐蚀的速度,使其更难以控制。蚀刻的马氏体高合金工具钢,如高速钢,需要5%的浓度,而D类型可能需要一个10%的解决方案。腐蚀与硝酸浸蚀液或苦酸浸蚀液通常是由浸。如果使用抽汲,压力应该避免弄脏的问题。

蚀刻时间难以推广,因为广泛的工具钢成分和因为热处理可以显著改变腐蚀的反应。试验和错误将决定表面发暗的程度需要获得正确的腐蚀程度。

其他的腐蚀剂,虽然较少使用,可以很有价值的。表3列出了组成的专用试剂实现选择性蚀刻或提高显微组分之间的对比。图1说明了使用三步制备方法和退火O6石墨工具钢为例。注意石墨已经被完全保留无论使用的表面,而没有残余变形或划痕在铁素体和渗碳体显然是显示使用苦酸浸蚀液。图2显示了蚀刻的微观结构起到退火W1水淬硬工具钢蚀刻苦酸浸蚀液为4%,与克莱姆的试剂,与碱性苦味酸钠。苦酸浸蚀液均匀溶解的铁素体,从而出现渗碳体颗粒轮廓。yabo214克雷姆我颜色的铁素体矩阵,而不是渗碳体,允许简单的歧视渗碳体的图像分析。碱性苦味酸钠颜色渗碳体均匀,不攻击或扩大粒子。yabo214因此,测量渗碳体的统计等效克莱姆使用或碱性苦味酸钠。

表4。腐蚀实验的结果

腐蚀剂	米3C	米23C6	米7C3	米6C	MC	米2C
碱性。Na照片。	颜色	NA	NA	颜色	NA	NA
村上	NA	微弱的	概述了/彩色	概述了/彩色	NA	概述了
Groesbeck	NA	NA	微弱的	概述了/彩色	NA	概述了
1%的作物3	NA	概述了	概述了/彩色	NA	颜色	攻击

NA -没有影响

实验成绩的工具钢在退火或调质状态,或者两者兼有,选择性的进行评估表3中列出的腐蚀剂,声称轮廓,颜色、轮廓和颜色,或攻击特定的碳化物类型。碳化物的第一个特点是electron-backscattered衍射(EBSD)。每个蚀刻剂使用前标本完全是。结果如表4所示。

结论

样品制备必须正确执行如果真正的结构是正确地观察和解释。随着现代自动化设备,工具钢标本可以快速准备和每一次完美app亚博体育的结果。简单的描述了三,四个步骤的过程。关键因素在准备标本被定义。首先,切片标本需要研磨刀片用于金相和硬度的工作特殊的标本,以避免引入过多的损害。第二,如果一条边检查,山的标本最好的树脂。第三,开始与尽可能最好的磨料研磨。第四,使用足够的研磨抛光生产有效的削减。第五,用磨破了的,编织或压布,除了最后一步。最后,选择最好的腐蚀剂,揭示了结构清晰,具有良好的对比。

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