許多行業(yè)對(duì)塑料模塑鋼材上可能出現(xiàn)的表面缺陷和瑕疵的可接受程度提出了嚴(yán)格要求。這些條件通常適用于醫(yī)療和制藥行業(yè)以及透鏡和其他光學(xué)設(shè)備制造商的關(guān)鍵部件。然而，出于美觀的原因，許多其他消費(fèi)品也有類似的限制。畢竟，模具鋼表面出現(xiàn)的任何缺陷都有可能被復(fù)制到模具零件上。

與模具型腔的紋理或拋光性相關(guān)的問題通?？梢宰匪莸侥＞邿掍撨^程。對(duì)獲得良好表面光潔度影響最大的材料性能是微清潔度、化學(xué)偏析的嚴(yán)重程度和初生碳化物的出現(xiàn)。模具鋼的化學(xué)成分以及生產(chǎn)過程中使用的制造技術(shù)將決定其在給定使用環(huán)境中的良好性能。最先進(jìn)的技術(shù)，如專業(yè)化、重熔技術(shù)、熱擴(kuò)散處理和高鍛造比等，都對(duì)模具鋼的性能產(chǎn)生了重要影響。

“現(xiàn)成”模具鋼的局限性

許多等級(jí)的工具鋼用于建筑成型部件，也用于其他工業(yè)應(yīng)用。例如，AISI S7和H13通常用于塑料注射模具；然而，S7也用于金屬成形操作，H13用于鍛造。對(duì)于鍛造或沖壓來說，重要的性能與對(duì)于模塑工或塑料模塑工來說非常重要的性能是完全不同的。因此，必須采取預(yù)防措施，以確保他們使用的是模具質(zhì)量的鋼材。要做到這一點(diǎn)，必須考慮模具鋼的微潔凈度水平、微觀和宏觀偏析的程度以及對(duì)大、一次碳化物的數(shù)量和尺寸的限制。

標(biāo)準(zhǔn)型鋼生產(chǎn)

從鋼材制造商的角度來看，改善現(xiàn)有用于成型應(yīng)用的鋼材的方法基本上有兩種：

（1） 調(diào)整化學(xué)成分。添加特定的合金元素和平衡它們的水平可以顯著地影響材料的特性。

（2） 實(shí)際煉鋼過程。通過采用特殊的熔煉技術(shù)，可以生產(chǎn)出具有很高顯微清潔度和均勻組織的模具鋼。這是兩個(gè)非常重要的性能，關(guān)于鋼的拋光性和蝕刻/紋理特性。

模具煉鋼工藝

4140鋼材為了區(qū)分模具鋼可用的不同質(zhì)量等級(jí)，首先對(duì)模具煉鋼工藝有一個(gè)基本的了解是很重要的。

模具鋼是通過在電弧爐（EAF）中熔化原材料來制造的。起始材料由精心挑選的低合金廢鋼組成，雜質(zhì)含量盡可能低。通常，電弧爐裝置每爐可熔化多達(dá)50噸的原料。一旦初始熔化完成，鋼水被轉(zhuǎn)移到鋼包或精煉容器中，在那里調(diào)整鋼的成分以提供最終的化學(xué)反應(yīng)。此外，還涉及其他步驟，如爐渣處理和脫氣程序，以去除不需要的元素。

在精煉階段之后，鋼水被倒入大型模具中，在那里凝固成一種簡單的形式，稱為鑄錠。這些錠需要幾個(gè)小時(shí)才能完全凝固。這段相對(duì)較長的時(shí)間將導(dǎo)致大量的化學(xué)偏析，導(dǎo)致整個(gè)鑄錠橫截面的成分變化。

離析和帶狀

在鋼錠的凝固過程中，鋼的生產(chǎn)過程不可避免地涉及合金元素的偏析。在粒度尺度上，人們談?wù)撐⒂^偏析；在鑄錠尺寸尺度上，它們被稱為宏觀偏析。如前所述，這些不均勻性將對(duì)模具的拋光性和紋理特性產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，韌性性能將降低，特別是在橫向于主要熱成形方向的方向上。

凝固過程從熔體中形成晶體開始。這些晶體具有樹枝狀外觀，稱為樹突。在鋼水中形成的第一個(gè)枝晶的碳含量相對(duì)較低。隨著凍結(jié)的繼續(xù)，這些枝晶將被剩余的含碳量更高的鋼液包圍。因此，在原始枝晶周圍凍結(jié)的熔體將具有不同的化學(xué)成分。

例如，如果我們檢查一個(gè)H13鋼-一種通常用于成型應(yīng)用的材料-它表明，偏析也發(fā)生在一些其他合金元素方面。這種化學(xué)成分的變化將發(fā)生在鉻、鉬和釩的添加上。用電子束微探針分析儀可以測量鋼樣品中合金元素濃度的變化。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)使用電子束掃描模具鋼樣品的表面，并確定合金元素的分布。

然而，使用更簡單的方法直觀地顯示這些變化也是有幫助的。例如，當(dāng)拋光并用酸性溶液處理時(shí)，H13鋼的樣品將顯示其化學(xué)偏析的相對(duì)水平。這些合金不均勻性以帶狀形式出現(xiàn)。

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