准备微观结构检查的工具钢

工具钢是必不可少的材料，可提供各种构图，从耐水碳钢或欧洲杯足球竞彩简单的塑料模具钢到高合金的高速钢不等。粉末冶金可用于实现更多的外来成分。

无论许多共同的特征都存在，首先是所有工具钢都是铁基材料。欧洲杯足球竞彩金理材料使用相对柔软的退火工具钢，这些钢钢，具有宽阔的硬度和微观结构成分的锻造或滚动钢，用于热处理的微结构，通常包括高强度马氏体和各种碳化物类型。在执行工具和模具故障分析时，会遇到广泛的微观结构，包括一些不良的微观结构。

通常，工具钢对于微观结构分析并不难，但是必须考虑一些问题。使用弱粘合的磨料叶片避免燃烧可能会使切片过程变得困难。边缘保留是准备标本的要求之一，例如在脱氧液的评级或对热处理标本的分析中，尤其是在故障中的标本。如果必须对包含含量进行评分，则保留包容性也很重要。石墨的正确保留对于石墨工具钢至关重要。高硅等级面临染色问题，高合金等级遇到与碳化物中心或碳化物开裂相关的空隙。候选人必须确定空隙是真实的还是在制备过程中产生的。本文讨论了金理制备工具钢。

准备程序

切片

相对较软的标本（小于345 HRV或35 HRC）可以使用hacksaws或band Saws进行切片。然而，这些操作导致在切割以下和粗糙表面的显着变形区。必须通过粗糙的研磨过程（80至120粒碳化物）来清除这种损坏。

Water-cooled abrasive cut-off wheels are used to section higher-hardness specimens. To avoid the burning effect and to allow effective cutting, the blade should have weak bonding. Submerged cutting processes restricts the generation of heat, which is most severe when sectioning quenched or as-quenched tool steels or lightly tempered tool steels. Improper techniques can lead to heat generation and can result in a highly tempered appearance in the martensites, and can re-austenize the surface if the heat is substantial. This damage cannot be removed by subsequent grinding operations.

当使用猝灭的高合金钢处理时，如果标本被骨折以形成无损伤的平面表面，这很有用，这是由于钢的脆性而没有损坏的。为了进行分析，断裂的表面被接地并抛光。使用立方体或钻石氮化轮进行切片过程，将导致最小的损坏，而高质量的高合金，高硬度钢的高质量表面。截面表面是光滑的，尽管切割速度很慢。可以用细粒度（240至320粒碳化物）进行研磨。

mounting

即使标本未安装，许多先进的自动抛光机也可以进行抛光。如果边缘保留很重要，则需要安装。尽管不是必需的，但是如果表面在安装前铺路，则可以获得最佳结果。EPOMET^®Resins and other compression-mounting epoxy polymers offer better edge retention even if the specimens are not plated, and better edge retention is obtained with automatic polishing instead of hand polishing. Grinding and polishing in central force mode provides a better flatness than when carried out in single force mode.

对于奇数或小样本，首选安装。如果边缘不是很重要，大多数安装介质都是可以接受的。但是，如果使用加热的蚀刻剂，许多坐骑可能会降解，并且有些坐骑对酒精和其他溶剂没有高度的耐药性。如果使用压缩安装的环氧树脂，可以解决这些问题。如果需要透明的安装座来控制特定特征的研磨过程，则使用透明的甲基丙烯酸甲酯压缩材料。铸造的环氧树脂也令人满意，并且可以在样品中产生真正的粘合键，在固化过程中较少的热量，并且当样品无法承受压缩安装中使用的高热量时，首选。如果不预期降解或不需要边缘保留，则首选低成本酚类压缩材料。欧洲杯足球竞彩

The Traditional Grinding and Polishing Approach

传统方法中使用手动（手工抛光）或自动抛光。为了研磨，使用水冷硅 - 碳化物纸（200至300mm或8至12英寸。直径），其初始砂粒尺寸取决于分段过程的方法。共同的砂粒序列为120、240、320、400和600粒度。当碳化物拔出是一个问题时，可以将较小的砂砾尺寸用于高合金工具钢。打磨压力可以中等至重，并且可以进行1至2分钟的磨削过程，以消除划痕和由早期步骤引起的变形。建议使用新鲜纸；如果使用加载或磨损纸，可能会导致变形。

抛光通常是通过使用一个或多个钻石磨料阶段，然后是一个或多个最终磨料阶段进行的，通常是用氧化铝磨料进行的。对于常规操作，使用6µm和1µm钻石抛光就足够了。钻石或糊状形式的钻石磨碎涂在抛光布上。低Nap或Napless Blodd用于更粗糙的钻石磨料，并且优选的钻石磨砂膏优选。可以添加与磨料的“扩展器”或润滑剂匹配，以润湿布并最大程度地减少阻力效果。车轮速度范围从100到150rpm，并且随着压力中等，抛光量可以在大约2分钟内实现。

最终的抛光步骤还进行了手动或自动抛光。氧化铝（Al₂o₃）磨料，0.3µmα-al₂o₃和0.05µmγ-al₂o₃are commonly used with medium-nap cloths. Effective polishing can also be realized by the use of colloidal silica (SiO₂）粒径范围为0.04至0.06µm。抛光时间，车轮速度和施加的压力与用钻石磨蚀剂在粗糙的抛光中采用的压力相同。由于工具钢具有高硬度，因此它们相对易于抛光，并且可以获得无伪装和无刮擦的表面。

当代方法

现代技术使用自动设备进行磨削和抛光过程。2020欧洲杯下注官网可以将样品放在架中，该样品可以容纳几个不同尺寸的样本，无论是未数或安装的条件。使用200、250或300毫米（8、10或12英寸）直径格式。现代磨蚀剂可以实现超过三个步骤研究所需的研究所需的表面质量。

表1.显示了一个四步过程，该过程提供了适合任何要求的优质表面。即使避免了生产工作的步骤4，也可以获得常规分析的令人满意的结果。结果更好，如果步骤4包括在此过程中，则可以获得出版质量的照片。

表格1。Four-step method for preparing tool steels.

磨料和表面	润滑剂	RPM	头板/方向	每个样品的负载	时间（分钟）。
120至240Grit*（P120至P280）SIC Carbimet®2条防水磨纸，或125至45μm顶点®DGD或DGD红色或紫色	水	240-300	反对	6磅[27 N]	直到飞机
在超耐钻上9μm钻石®丝布（或Ultrapad®polyester cloth or ApexHercules®H刚性研磨盘）	元素®体液	120-150	反对	6磅[27 N]	5
3μm钻石在三叉戟上®cloth (or TexMet®化学织物垫）	元素®体液	120-150	反对	6磅[27 N]	3
MasterPrep®氧化铝悬浮在微砖上®软垫	No other lubricant is needed	120-150	反对	6磅[27 N]	1-3

*使用120粒度的样品> 60 hrc;在35-60 HRC时使用180粒度的标本；使用240粒度的标本<35 hrc

表2.显示了一个三步过程，还提供了研究/出版物质量的显微照片和出色的表面。Ultrapad^®布可以用于步骤2，尽管在Ultrapad时获得了最佳效果^®丝布被使用。但是，当使用任何一个表面时，边缘平坦度非常好。

表2。准备工具钢的三步方法。

磨料和表面	润滑剂	RPM	头板/方向	每个样品的负载	时间（分钟）。
120至240粒度*（P120至P280）SIC Carbimet®2纸，或125至45 µmapex®DGD或DGD红色或紫色	水	240-300	反对	6lbs (27 N)	直到飞机
在Ultrapol上的3 µm钻石®丝布（或Ultrapad®polyester cloth or ApexHercules®H刚性研磨盘）	元素®体液	120-150	反对	6lbs (27 N)	5
MasterPrep®氧化铝悬浮在微砖上®软垫	No other lubricant is needed	120-150	反对	6lbs (27 N)	5

*使用120粒度的样品> 60 hrc;在35-60 HRC时使用180粒度的标本；使用240粒度的标本<35 hrc。

样品支架（头）在互补旋转期间沿相同方向旋转，在旋转方向上，旋转方向逆转。反对旋转实现了更多的去除。当采用反对旋转时，当持有人旋转<100 rpm时，润滑剂和磨料将在表面持续更长的时间。在互补的旋转中，由于离心力，添加液体时，液体被从压板表面扔下。如果速度> 100 rpm，则反对旋转可能会导致液体在整个房间中扔出。步骤4可以使用互补旋转重复，如果在台阶之后发现了硫化物或氧化物周围的浮雕图案，以确保其去除。该现象是特定于标本的，很少观察到。

如果用钻石充电时，如果使用糊剂，则切割速度可以更快。钻石需要大量涂抹，然后用干净的指尖散布。使用润滑剂并开始抛光​​。为了保持高切割速率钻石悬浮液（例如^®可以喷出至尊），其中粒度与糊状物相同。无需添加元数据^®流体润滑剂作为浆液含有润滑剂，尽管即使以浆液形式使用钻石，也可能会偶尔添加少量。

粒度为0.05 µm，在大师击中^®氧化铝悬浮液是通过溶胶 - 凝胶过程而不是常规钙化过程进行的，悬浮液也没有聚集物。如果遵循这些步骤，从切割到抛光，最后一步将持续5分钟，避免缓解或边缘发动机的问题。避免造成严重的切割伤害，避免通过估计安装来避免收缩差距^®Resin, beginning grinding with fine silicon carbide abrasive (or a same sized-abrasive in another from, such as DGD discs), and employing contra rotation mode with low head speeds are the important steps to obtain perfect results of a true microstructure.

蚀刻

Nital是最常用的浓度，范围为2％至10％。对于大多数工具钢而言，2％至3％的浓度足以满足，而对于包括D类型在内的高合金工具钢，需要10％的浓度。以超过3％的HNO存储库存解决方案₃应避免使用压力紧密的瓶子。当需要较高的浓度作为库存试剂时，必须使用带有压力阀的瓶子。或者，可以用甲醇代替乙醇，但作为累积毒药，甲醇的使用应受到限制。

不论预测的微结构成分，Nital通常用于刀具。即使nital比野生醇（乙醇中的4％的苦味酸）对蚀刻结构更好，但对野性结构的使用也会产生更好的结果，以分析退火样品。

在分析球体化退火刀具（一种常见的退火状态）时，围攻显示铁氧体和碳化物之间的界面。nital还显示了铁氧体晶界，通常会掩盖碳化物的形状。当由于敏感性敏感的情况下，含铁岩颗粒的碳化物划分不佳时，球体化等级变得更加困难。

For martensitic steels a 2% nital solution is usually used. Higher concentrations result in increased etching speeds, which cannot be easily controlled. 5% concentration is needed to etch martensitic high-alloy steels, including high-speed tool steels, while 10% concentration is needed for the D types. Etching with picral or nital is carried out by immersion. Light pressure needs to be applied to avoid smearing issues when swabbing is employed.

Due to the broad range of tool steel compositions and since etch response can be altered by heat treatment, etching times are not easy to generalize. Trial and error methodology can help to discover the degree of dulling needed to realize the appropriate degree of etching.

可以使用其他蚀刻剂。表3提供了各种试剂的组成，以实现选择性蚀刻或改善微质量之间的对比度。图1显示了与退火的O6石墨工具钢一起使用三步制备过程。无论使用的表面如何，石墨已被完全保留。铁氧体中没有划痕或残余变形，牙龈清楚地显示出在使用一次语时。图2显示了带有4％picral蚀刻的球状W1水硬化工具钢的蚀刻微观结构，以及碱性picrate和klemm的I试剂。

当赤壁均匀地溶解铁素体时，牙龈欧洲杯猜球平台颗粒似乎被概述了。KLEMM的I试剂忽略了胶去水泥基质，但将铁素体颜色，从而可以通过图像分析轻松区分水泥岩。碱性钠picrate均匀地涂上了水泥岩，并避免攻击或扩大颗粒。欧洲杯猜球平台KLEMM的I试剂或碱性钠picrate的使用允许测量水泥在统计上等效。

表3。工具钢的蚀刻剂。

作品	注释
1-10毫升HNO399-90毫升乙醇	nital。最常用的试剂。揭示铁氧体晶界和铁氧体 - 碳化物界面。非常适合马氏体。不要以> 3％HNO存储解决方案3在一个紧紧停止的瓶子里。
4 g苦味100 ml乙醇	凤头。推荐用于退火结构或含有珍珠岩或贝氏体的结构。没有揭示铁氧体晶界。加入几滴Zephiran氯化物会增加蚀刻速率。加入1-5 mL HCl以改善退火高的合金工具钢的蚀刻响应。
1 g苦酸5 ml HCl 95 ml乙醇	维丽拉的试剂。揭示高较高合金工具钢的结构。
50毫升星期六。硫代硫酸钠水溶液1 g钾代硫酸钾	klemm的i色蚀刻。浸入标本，直到表面颜色为紫罗兰色。颜色的铁氧体蓝色和红色，而马氏体为棕色。碳化物不受影响。仅在低合金和碳工具钢上运行良好。
0.6 ml HCl 0.5-1.0 g钾代硫酸钾100 ml水	Beraha的试剂。浸入标本，直到表面着色。颜色的铁氧体和马氏体，碳化物不受影响。适合大多数工具钢。
3 g钾硫酸钾2克磺酸0.5-1.0 g双氟铵100 ml水	Beraha的硫酸酸试剂第4号。对于碳和低合金工具钢，遗漏了NH4F•HF。沉浸直至表面颜色。铁氧体和马氏体是彩色的；碳化物不受影响。适合高铬工具钢。
2g Picric acid 25 g NaOH 100 mL water	Alkaline sodium picrate. Colors cementite and M6C carbides. Immerse specimen in solution at 80-100 °C for 1 minute or more.
10 g k3Fe（CN）610 G NaOH或KOH 100毫升水	村上的试剂。在20°C概述和变暗M7C3和m6C, and to outline M2C。m23C6是淡色的。
4 G KMNO44 G NaOH 100毫升水	Groesbeck的试剂。在20°C下使用以概述M2C并概述和变暗M6C。m7C3是淡色的。
1 g CRO3 100 ml水	Blickwede和Cohen的蚀刻。在2-3 V DC，20°C下使用30秒，与不锈钢阴极使用。概述米23C6，轮廓和颜色m7C3，颜色MC和攻击M2C。

图1。使用Ultrapol的三步法制备的O6石墨工具钢（TOP）的型O6石墨工具钢（顶部）的退火微观结构^®步骤2的丝布；（底部）使用Apexhercules^®H rigid grinding disc for step 2 (magnification bars are 10µm long; 4% picral etch).

图2。Spheroidize annealed W1 water-hardened carbon tool steel etched with (top) 4% picral to reveal the general structure, with (middle) Klemm’s I to color the ferritic matrix, and with (bottom) alkaline sodium picrate at 90ºC for 60 seconds to color the cementite.

在退火或淬火状态或两者兼而有之的许多工具钢等级进行了几个实验，以评估表3中提供的蚀刻性的选择性，以声称对颜色，轮廓或轮廓和颜色声称或攻击某些碳化物类型。电子背散射衍射（EBSD）用于表征碳化物。在使用每个蚀刻师之前，先准备样品。表4显示了蚀刻的结果。

表4。蚀刻实验的结果。

托法	m3C	m23C6	m7C3	m6C	MC	m2C
阿尔。na图片。	Colors	NA	NA	Colors	NA	NA
村上	NA	Faint	概述/彩色	概述/彩色	NA	outlined
Groesbeck	NA	NA	Faint	概述/彩色	NA	outlined
1％CRO3	NA	outlined	概述/彩色	NA	Colors	攻击

NA - 没有影响

结论

为了观察真实的结构和正确的解释，有必要以适当的方式准备标本。如果工具标本可以快速制备，以完美，一致的结果准备现代半自动化设备2020欧洲杯下注官网is employed. Simple and easy 3-step and 4-step procedures have been explained in this article. Important aspects concerning the preparation of samples were also defined. First specimen sectioning needs an abrasive blade suitable for metallographic studies, and for the specimen’s hardness to avoid heavy damage. Second for edge examination, the best possible resin has to be used for mounting. Grinding has to be performed with the finest abrasive. Sufficient abrasives have to be used during polishing to facilitate effective cutting. Napless woven or pressed cloths can be used, except for the final step. Finally in order to observe the structure in good contrast, the best etchant needs to be selected.

This information has been sourced, reviewed and adapted from materials provided by Buehler.

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