工具钢显微检验的金相制备

工具钢是重要的材料，涵盖简单的塑料模塑钢或水硬化碳钢欧洲杯足球竞彩的各种组合物，以非常高度合金化的高速钢。粉末冶金途径可以实现更加异种组合物。但是，有一些共同的功能。首先，所有都是铁的。金相者处理相对柔软的退火工具钢，卷起或锻造钢，具有广泛的微观结构成分和硬度，对热处理的微观结构通常由相当高的强度马氏体和各种碳化物类型组成。在工具和模具故障分析工作中，可以遇到更广泛的微观结构，可以遇到一些不受欢迎的。

一般来说，工具钢准备进行显微组织检查并不是特别困难，但有许多问题需要考虑。首先，切片可能相当困难，需要弱粘结的磨料刀片以避免燃烧。在准备试样时，边缘保持常常是一个要求，例如，在脱碳评级或在热处理试样的检查中，特别是那些失效的试样。保留内容也很重要，特别是当包含内容必须被评级时。对于石墨工具钢，必须适当地保留石墨。染色问题可能会遇到，特别是在高硅级。碳化物可能出现裂纹或与碳化物有关的空隙，特别是在高合金牌号的截面中心。金相学家必须能够确定这些空隙是真实存在的，还是由制备过程产生的。

制备过程

切片

相对较软的试样(低于35 HRC或345 HV)可以使用带锯或钢锯切割。然而，这种操作会在切口和相当粗糙的表面下产生大量的变形区域。因此，最初使用粗磨料(例如80- 120粒度的碳化硅)进行粗磨必须消除这种损伤。

必须使用水冷磨料切断轮切割更高硬度样本。刀片应具有弱粘合，以有效切割和避免燃烧。浸没式切割限制发热，当切割时淬火或淬火和淬火和淬火工具钢材最严重。通过不正确的技术产生的热量可以在马氏体中产生高度回火的外观，如果加热过度，可以重新审于表面。随后的研磨步骤不能轻易消除这种损坏。

当使用淬火态高合金工具钢时，可能有助于使试样断裂。由于这种钢的脆性，这将产生一个平坦的、无损伤的表面。然后可以对断裂的表面进行研磨和抛光以进行检查。对于高硬度、高合金钢，用金刚石或立方氮化硼砂轮在精密锯床上切割可以提供损伤最小的高质量表面。虽然切削率很低，但这样的表面是光滑的，而且磨削可以从相当细的磨粒(例如，240- 320粒度的碳化硅)开始。

安装

大样品可以经常抛光而不安装。大多数现代的自动抛光装置都能处理未安装的试样。如果边缘保持是重要的，安装是必要的。在安装前电镀表面可以产生最佳效果，但很少有必要。压缩安装环氧聚合物，如EpoMet®树脂，提供优良的边缘保留，即使未镀样品。

自动抛光装置而不是手工抛光，产生更好的边缘保持。中央力模式的研磨和抛光产生比单力模式更好的平坦度。

对于小的或奇形怪状的样品，最好安装。如果边缘不是特别感兴趣，大多数安装介质是令人满意的。然而，有些支架对溶剂(如酒精)的耐受性较差，如果需要加热蚀刻剂，许多支架会严重降解。压缩安装环氧树脂防止了这些问题。如果需要一个透明的底座来控制磨削到特定的特性，透明的甲基丙烯酸甲酯压缩安装材料可以使用，浇铸环氧树脂也可以。浇注环氧树脂是唯一能产生真正粘结到样品上的粘合剂的材料。欧洲杯足球竞彩它们在固化过程中也产生最低的热量，当样品不能忍受在压缩安装中使用的较高热量时，它们是有用的。当边缘保留不需要和热降解预期，低成本酚醛压缩成型材料可以使用。欧洲杯足球竞彩

传统的研磨和抛光方法

在传统的方法中，要么使用手动(手工抛光)，要么使用自动设备。研磨阶段采用水冷碳化硅纸(200- 300mm，或8- 12英寸直径);所选择的最小粒度取决于生成切割面所使用的技术。通常的砂粒序列是120、240、320、400和600-砂粒。更细的粒度可以用于高合金化工具钢，其中碳化物拔出是一个问题。研磨压力应适中至较大，典型的研磨时间为1 ~ 2分钟，以去除上一步的划痕和变形。应使用新鲜的纸张;磨损或装载纸张会产生变形。

在传统方法中，抛光通常使用多个金刚石磨料阶段中的一个，然后是一个或多个最后的磨料阶段，通常使用氧化铝磨料。对于日常工作，用6- μ m和1- μ m金刚石抛光一般是足够的。所述金刚石磨料可以浆料或浆料形式应用于抛光布上。对于较粗的金刚石磨具，首选低绒或无绒布;中等绒毛的布料通常与较细的金刚石磨料一起使用。应该添加与金刚石磨料兼容的润滑剂，或“增强剂”，以使布料湿润并减少阻力。应使用100到150转/分的轮速和中等压力。抛光时间一般为~2分钟即可。

最终抛光也可以手动或自动使用各种设备进行。氧化铝磨料，一般为0.3微米A-氧化铝（Al₂O._3.）和0.05-μmγ-al₂O._3.，广泛使用中午布料进行最终抛光。胶体二氧化硅（SIO₂），粒度范围为0.04-0.06μm，也非常有效。车轮速度，压力和时间与用金刚石研磨剂粗糙抛光相同。通常，由于其相对高的硬度，刀钢相对容易地抛光到无划痕和无伪影状况。

当代的方法

现代工艺采用自动化设备进行研磨和抛光。2020欧洲杯下注官网样品被放置在设计容纳许多不同尺寸的样品的支架中，无论安装或未安装。200, 250或300mm(8, 10或12英寸)直径格式可采用。新开发的表面和磨料允许实现表面质量超过足够的研究工作只需3个步骤。

表1。四步制备工具钢的方法

磨料和表面	润滑剂	RPM	头部滚筒/方向	每样本负荷	时间（分钟）
120 ~ 240砂砾* (P120 ~ P280) SiC CarbiMet®2防水砂纸，或125 ~ 45µm Apex®DGDs或DGD Red或Purple	水	240-300.	对抗	6磅(n) 27日	直到飞机
9-µm钻石在UltraPol®丝布上(或UltraPad®聚酯布或ApexHercules®H刚性磨盘)	Metadi®流体	120 - 150	对抗	6磅(n) 27日	5
在Trident®布（或Texmet®Chemotextile垫上）上的3μm金刚石	Metadi®流体	120 - 150	对抗	6磅(n) 27日	3.
MasterPrep®氧化铝悬浮液在微布®垫	不需要其他润滑剂	120 - 150	对抗	6磅(n) 27日	1-3

*使用120-grit标本> 60 hrc;在35-60HRC下使用180粒标本;使用240-砂砾标本<35 HRC。

表1列出了四步过程，为任何需求产生足够的质量的表面。对于生产工作，可以省略步骤4，但结果对于常规检查结果非常令人满意。如果利用步骤4，则获得结果更好地获得发布质量的照片。

表2。制备工具钢的三步法

磨料和表面	润滑剂	滚筒转速	头部滚筒/方向	每样本负荷	时间（分钟）
120-至240-砂砾（P120至P280）SiCCARBIMET®2.防水磨料纸*或125至45μm的Apex®DGDS或DGD红色或紫色	水	240-300.	对抗	6磅(n) 27日	直到飞机
3-µm钻石上的UltraPol®丝布布(或UltraPad®聚酯布或ApexHercules®H刚性磨盘)	Metadi®流体	120 - 150	对抗	6磅(n) 27日	5
MasterPrep®氧化铝悬浮液在微布®垫	不需要其他润滑剂	120 - 150	对抗	6磅(n) 27日	5

*使用120-grit标本> 60 hrc;在35-60HRC下使用180粒标本;使用240-砂砾标本<35 HRC。

表2示出了更简单的三步骤，也可以产生极好的表面和研究/出版质量显微照片。Ultrapad®布也可用于步骤2，尽管Ultrapol®丝绸布产生最佳效果。具有表面，边缘平整度很好。

在互补旋转中，样品保持器（头部）在与压板（通常是逆时针）相同的方向上旋转，同时沿相反方向旋转。Contra产生稍微更大的去除率。如果样品架在<100rpm下旋转，则使用施法将磨料和润滑剂留在表面上。在互补模式中，离心力几乎尽快将液体从压板表面上扔掉。但是，如果头部以速度> 100 rpm旋转，则反射可能会将液体扔到房间。如果在步骤4之后观察到氧化物或硫化物周围的释放图案，则使用互补旋转简单地重复步骤4，并将其移除。这很少发生，通常是特定于自然的标本。

图1。O6型石墨工具钢的退火组织(顶部)采用三步法，第2步采用UltraPol®丝布;和(底部)使用ApexHercules®H刚性磨盘为步骤2(放大棒是10米长;4%苦酸浸蚀液腐蚀)。

在布料上充钻石时，使用浆糊，因为切割开始更快。涂抹大量的钻石，然后用干净的指尖抹上钻石。涂上润滑剂，开始抛光。在循环过程中，您可以喷射金刚石悬浮液，如MetaDi®Supreme，具有相同的颗粒大小的浆料，以保持高切割率。泥浆中含有润滑剂，所以不需要添加额外的MetaDi®Fluid润滑剂，尽管有些人偶尔添加少量，即使是在使用泥浆形式的金刚石时。MasterPrep®氧化铝悬浮液具有0.05-µm的氧化铝颗粒大小，是由溶胶-凝胶过程，而不是传统的煅烧过程，是无团聚。如果遵循所有这些步骤，从切割到抛光，最后一个步骤可以在不引入任何浮雕或边圆问题的5分钟内完成。避免过度切割损伤，安装EpoMet®树脂以避免收缩间隙，开始磨削时使用最细的碳化硅磨料(或以不同形式的同等大小的磨料，如DGD盘)，使用低磁头速度的反向旋转-这些是获得真实微观结构的完美渲染的关键步骤。

图2。将退火后的W1水淬碳模具钢球化，上面用4%苦胆腐蚀显示总体结构，中间用Klemm’s I着色铁素体基体，下面用碱性苦胆酸钠在90ºC下60秒着色渗碳体。

蚀刻

最广泛用于工具钢的蚀刻剂是Nital。已经使用了2至10％的浓度。通常，对于大多数工具钢是足够的2或3％的Nital，而高度合金的工具钢需要10％的浓度，例如D类型。超过3％HNO的库存溶液_3.在乙醇中不应储存在密封瓶中。如果需要更高的浓度作为原液，应该使用带减压阀的瓶子，或者用甲醇代替乙醇。甲醇是一种累积毒性物质，应尽量减少使用。

表3。工具钢用腐蚀剂

作文	评论
1-10毫升HNO.3. 99 - 90毫升乙醇	硝酸浸蚀液。最常用的试剂。显示铁素体晶界和铁素体-碳化物界面。优秀的马氏体。不储存含有>3% HNO的溶液3.在一个紧紧塞住的瓶子里。
4 g picic acid 100毫升乙醇	野餐。推荐用于退火结构或含珠光体或贝氏体的结构。不透露铁氧体晶界。添加几滴Zephiran氯化物增加了蚀刻速率。加入1-5mL HCl以改善退火的高合金工具钢的蚀刻响应。
1 g picric acid 5毫升HCL. 95ml乙醇	Vilella试剂。揭示了高合金工具钢的结构。
50ml饱和度，水溶液 硫代硫酸钠 1 g钾 偏亚硫酸氢盐	克莱姆的我着色蚀刻。将标本浸泡至表面染成紫色。铁素体颜色为蓝色和红色，马氏体颜色为棕色。碳化物不受影响。仅适用于低合金和低碳工具钢。
0.6 ml HCl. 0.5 - -1.0 g钾 偏亚硫酸氢盐 100毫升水	Beraha的试剂。浸渍样品直至表面着色。颜色铁氧体和马氏体，碳化物不受影响。适合大多数工具钢。
3 g钾 偏亚硫酸氢盐 2克氨基磺酸 0.5 - -1.0 g铵 双氟化物 100毫升水	Beraha的氨基磺酸试剂No. 4.对于碳和低合金工具钢，留出NH4F•HF。浸入表面着色。铁氧体和马氏体是有色的;碳化物不受影响。适用于高铬工具钢。
2克苦味酸 25克氢氧化钠 100毫升水	碱性野生钠。颜色渗碳和M6c碳化物。在80-100℃下溶液浸渍样品1分钟或更长时间。
10 g K3.铁(CN)6 10g NaOH或KOH 100毫升水	Murakami的试剂。在20°C下使用概要和变暗m7C3.和M6c，并概述m2厘米23C6是淡淡颜色的。
4 g KMnO4 4 G NaOH. 100毫升水	Groesbeck的试剂。在20°C下使用到大纲M.2C和勾画出M的轮廓并使之变暗6厘米7C3.是淡淡颜色的。
1 g CrO3. 100毫升水	Blickwede和Cohen的蚀刻。使用2-3 V dc, 20°C, 30秒不锈钢阴极。概述了米23C6，概述和颜色m7C3.，颜色MC和攻击M2C。

无论预期的显微组织成分如何，Nital通常用于工具钢。虽然硝酸盐酸盐腐蚀马氏体组织优于苦醛(4%苦味酸在乙醇中)，但苦醛对退火样品的检测效果更好。

当检查球化退火工具钢(最常见的退火条件)时，picral只显示碳化物和铁素体之间的界面。Nital还显示铁素体晶界，这通常掩盖了碳化物的形状。此外，由于硝酸钴是取向敏感的，一些铁素体晶粒内的碳化物将难以勾画轮廓，使球化等级更加困难。

马氏体钢通常首选2%的硝酸溶液。浓度越高，蚀刻速度越快，控制起来就越困难。刻蚀马氏体高合金工具钢，如高速钢，可能需要5%的浓度，而D型可能需要10%的溶液。用硝酸或苦醛蚀刻通常是浸渍法。如果使用擦洗，压力应该轻，以避免涂抹问题。

由于较宽的工具钢组合物，蚀刻时间难以概括，并且由于热处理可以显着改变蚀刻反应。试验和错误将确定获得正确度蚀刻所需的表面钝化程度。

其他蚀刻剂，虽然较少使用，但可以具有很大的价值。表3列出了许多专门试剂的组合物，用于实现选择性蚀刻或增强微耦合之间的对比度。图1说明了三步制备方法用退火O6石墨工具钢作为一个例子。注意，无论使用表面，石墨都已完全保留，并且在铁素体中没有残留的变形或划痕，并且使用野餐清楚地揭示了渗碳藻。图2显示了用4％麦克风蚀刻的球形退火的W1水硬化工具钢的蚀刻微观结构，用Klemm的I试剂，以及碱性野生钠。麦克雷均匀地溶解铁素体，因此出现概述渗碳石颗粒。欧洲杯猜球平台klemm的我的颜色是铁氧体基质，但不是渗碳石，允许通过图像分析轻松地辨别渗碳石。碱性钠纤维酸盐均匀地颜色，并且不会攻击或扩大颗粒。欧洲杯猜球平台因此，使用Klemm或碱性野生钠测量渗透岩的测量将是统计上的等同物。

表4。蚀刻实验的结果

蚀刻剂	m3.C	m23C6	m7C3.	m6C	马克	m2C
Alk.NA Pic。	颜色	NA	NA	颜色	NA	NA
村上	NA	头晕的	概述/彩色	概述/彩色	NA	概述
Groesbeck.	NA	NA	头晕的	概述/彩色	NA	概述
1%的作物3.	NA	概述	概述/彩色	NA	颜色	攻击

na - 没有影响

在退火或淬火和回火条件下，或两者条件下，对许多牌号工具钢进行了实验，以评估表3中列出的刻蚀剂的选择性，这些刻蚀剂声称可以勾勒出轮廓、颜色、轮廓和颜色，或侵蚀特定的碳化物类型。首先用电子背散射衍射(EBSD)对碳化物进行了表征。在使用每一种腐蚀剂之前，试样都要完全重新制备。结果见表4。

结论

如果要正确观察和解释真实结构，必须正确地进行标本制备。在现代化的半自动设备下，工具钢试样的制备速度快，每次都2020欧洲杯下注官网能得到完美的结果。介绍了简单的三步和四步程序。确定了制备标本的关键因素。首先，样品的切片需要一种磨料刀片，这种刀片是为金相工作和特定样品的硬度而设计的，以避免引入过度的损伤。第二，如果要检测边缘，就用最好的树脂来安装样品。第三，用最好的磨料开始磨削。第四，在抛光中使用足够的磨料，以产生有效的切割。第五，除最后一步外，使用无nappless，梭织或熨过的布。最后，选择最佳的蚀刻剂，使其结构清晰、对比度好。

此信息已被采购，审核和调整Buehler提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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