模具钢1.2367化学成分,ESR 1.2343模具钢夹杂物成分及形成原因分析

　　原标题：ESR 1.2343模具钢夹杂物成分及其形成的根本原因

　　ESR是实验材料 塑料模具钢1.2343，试件尺寸40 mm×26 mm×10 mm，所有试件均采用400目、600目、800目、1200目、2000目砂纸逐步打磨，随后选用金刚石研磨膏和二氧化硅抛光膏进行抛光，然后用酒精清洗去油，20 超声波清洗min。用Keyence光学显微镜观察模具钢表面夹杂物的尺寸和分布。用Keyence光学显微镜观察模具钢表面夹杂物的尺寸和分布。选择TESCANA SEM(扫描电子显微镜)观察夹杂物的外观特征，通过EDS(能量色散谱)分析模具钢中板材和夹杂物的成分和分布。

　　2.1 夹杂物规格遍及外观剖析

　　先对ESR进行抛光 根据光学显微镜收集模具钢的宏观外观，对1.2343塑料模具钢的表面状况进行分析，如图1所示（a）所示。选择Image来匹配国标夹杂物布局图。 如图11所示，J软件的颗粒分析功能对夹杂物遍布进行分析。（b）如你所示，样品中有大量的夹杂物，分散范围广，规格不同，尺寸形状不同，部分地区聚集。

　　为了进一步研究ESR1.2343模具钢夹杂物的外观，扫描电镜中的微观表现。图2显示了样品中不同夹杂物的扫描电镜图，夹杂物的孔径为10~30。 μm，并且存在尖晶石包囊于近球形析出物的情况，其外观与文献中这类模具钢常见的非金属夹杂物基本一致[10-12]。基于国标GB//T 10561-2005并结合图1、图2分析，夹杂物遍布较多，分析判断为粗系D类2.5级夹杂物[13]。

　　一些非金属夹杂物发生在逗号形状的末端，推断是由于抛光过程中出现了超过基材强度的小颗粒的脆性、断裂、挤压和飞出。另外，由于抛光方向不同，尾端朝向也不一致。

　　2.2 检测板材成分

　　如图3所示，模具钢基材原素图与企业提供的原素成分基本一致。例如表1所示的实际元素含量，除了Si。、除了Cr成分的不同，其他元素都在建议范围内。由于EDS(能量色散谱)的测试原理和原素校准问题，结论可能会有一定的偏差，尤其是C等轻质元素的参考意义不大，因此C成分没有得到具体的值。

　　表1 ESR 模具钢原素成分1.2343比照表 ( 质量浓度 )

　　2.3 夹杂物成分检测

　　选择EDS分析非金属夹杂物的位置，如图4所示，非金属夹杂物中有不属于原料的原料成分，其中Mg。、Al、Ca、突出O峰值，参考文献[5]中的A类由Mg组成、Al、Ca组成的环形氧化物遍布一致，推断为Mg。、Al、非金属夹杂物由Ca氧化物组成。

　　在扫描电镜中分析不同形状的非金属夹杂物的不同原素分布。图5和图6进一步说明夹杂物是由O、Mg、以Al为主要组成的非金属夹杂物包裹在Ca中，但不规则的形状由O组成、Mg、由Al组成的非金属夹杂物(见图6)的边角比球形夹杂物(见图5)更加模糊，尤其是Mg和Al。通过对类似钢材非金属夹杂物的解读与参考文献[4,11]中的结果进行对比，明确非金属夹杂物的主要成分应为MgO-Al2O3或MgAl2O4尖晶石。值得注意的是，Si仍然存在于夹杂物中或附近。、在Mo和F元素中，Si可能以CaO-SiO2的形式存在于硅酸盐系统中；在非金属夹杂物中发现Mo意味着存在不完整的氧化膜，在含硫和氯的腐蚀环境中更容易造成这里的点蚀[10]；大量F元素在夹杂物边缘被发现，推断为炉渣CaF2的残余[11]。根据相关研究[2-4,10-12,13,14]及以上结论，发现非金属夹杂物的缺点可能是由钢的冶炼工艺引起的，实际上可能是在模具钢电渣重熔制成的钙解决精炼过程中产生的。根据相关研究[2-4,10-12,13,14]及以上结论，发现非金属夹杂物的缺点可能是由钢的冶炼工艺引起的，实际上可能是在模具钢电渣重熔制成的钙解决和精炼过程中产生的。在钙处理过程中，夹杂物的变化一般遵循MgO-Al2O3系统到CaO3系统的变化-MgO-再次将Al2O3系改变到CaO-Al2O3系夹杂物[14]。因而，MgO-大量Al2O3尖晶石表明钙处理方法不完整，Ca梯度浓度长期保持不足，导致CaO无法向内扩散，无法更换Mg和Al。不规则形状的非金属夹杂物原素遍布(见图6)。Mg和Al边缘的模糊强调扩散和更换过程仍在生成，并被迫停止。附着在夹杂物边缘的F元素也证实了这个问题的出现。这是因为CaO-MgO-Al2O3系统阻碍了CaO-Al2O3系统中夹杂物的转换过程[14]，导致MgO-Al2O3尖晶石由Ca包裹的MgO-Al2O3形成近球形析出物。由于这种非金属夹杂物不仅会使塑件表面产生黑点，而且其较低的表面电势差也会引起点蚀[10]，在实际应用中应避免产生。

　　对此类问题，结合当前国内外研究理论，得出解决方案。从公司原材料制造的角度来看，这类非金属夹杂物的数量和面积必须减少:参考文献[3]建议改变耗电量成分；参考文献[4]给出了控制温度、冷却速率和氧含量的方法；参考文献[9,11]给出了降低充液率、提高保护气体的

形式；参考文献[13]给出了使有害夹杂物通过电磁搅拌分散的形式。上述方案可以作为模具加工公司改进塑料模具钢表面质量的参考。通过这项研究结果，我们可以知道塑料模具钢表面超过一定规格的非金属夹杂物会导致塑料零件表面质量问题，规格的临界点可以通过实验测量，同时可以结合**标准GB/T 10561-2005可以筛选出夹杂物级别。通过这项研究结果，我们可以知道塑料模具钢表面超过一定规格的非金属夹杂物会导致塑料零件表面质量问题，规格的临界点可以通过实验测量，同时可以结合**标准GB/T 10561-2005可以筛选夹杂物级别。因此，根据视觉分析，从模具钢客户的角度提出了一个自动检测方案，如图7所示。首先，对模具钢抛光后的表面进行多区域光学显微照片的获取，然后通过二次开发软件自动分析夹杂物的分布和规格，与标准数据库进行比较，然后筛选夹杂物的等级，同时区分夹杂物的规格是否会影响塑料零件的成型质量；更后，形成完整的夹杂物等级和质量区分报告。选择这种方法可以实现塑料模具钢的自动检测，为保证塑料件的成形质量带来快速合理的保证。

　　▍全文作者：付韶华 1,2 赵庆晨 3 卢伟锋 1,2 杨永芳 3

　　▍作者单位：1. 珠海格力电器有限公司；2. **重点实验室空调设备及系统运行；3. 珠海格力精密模具有限公司

　　小编：