模具钢工具钢钨钢密度天平

根据羊城晚报，东莞材料基因高等理工研究院下属的增材制造中心，成功开发了一种新型3D打印高导热模具钢粉末材料并实现了中试生产。该款材料的研发面向航空航天、汽车和工业模具等高端领域行业需求，依托省基础与应用基础重大项目开展。未来，有望在消费电子、医疗和汽车模具等领域展开应用，可实现降本增效，加速东莞模具制造的转型升级。▲3D打印高导热粉末材料让模具生产“冷静而高效”进入增材制造中心，首先看到的是金属3D打印机、研究级金相显微镜、场发射扫描电镜、FIB场发射双束扫描电镜和洛氏硬度计等多台专业设备。“这些设备花费2000多万元，为新材料开发提供了必要的条件。”增材制造中心主任李相伟博士表示，要研发、制备出符合工业生产需要的高导热粉末材料，需要解决材料硬度、耐腐蚀、高导热性能匹配问题，以及满足大批量生产面临的成本要求。这就需要从材料成分设计出发，借助专业的研发设备，优化制备工艺，改善材料内部的微观组织，提升材料的力学性能。▲研究人员在操作粉末床3D打印设备从2019年开始，10多人的团队，经过3年时间的研发，高导热粉末材料进入“中试”阶段。“目前，高导热粉末材料已完成数百公斤生产，并与广东某龙头企业合作，采用金属3D打印技术，实现高导热随形冷却模具的制备和验证。”李相伟表示。模具素有“工业之母”的美誉，在工业生产中具有重要作用。模具温度不仅影响产品缺陷，而且零件冷却耗时长，占到整个注塑成型周期的60%-70%。▲研究人员进行新材料研究增材制造中心的高导热材料的研发，将促进东莞模具行业转型升级。“高导热3D打印随形冷却模具，可改善模具温度平衡，降低注塑周期，提高生产效率，显著提升产品品质和模具的使用寿命。”李相伟表示。谁掌握了材料，谁就掌握了未来。进入中试阶段后，随着新材料的量的大幅增加，增材制造中心的技术成果落地将加速推进，还将助力其所在地东莞松山湖科学城构建全链条全过程全要素科创生态体系。

工具钢常用于切割零件以及成品精加工，可大致分为：碳素工具钢（SK）、合金工具钢（SKS,SKD,SKT）以及高速工具钢（SKH）。其中由于高速工具钢所具备的突出的硬度、耐热性和耐磨损等性能，使其更适用于各型高速切割及高速钻孔工具。随着科学技术的迅速发展以及高难度应用场景的更迭出现，通用性能的高速工具钢已无法满足工业和科研需求，对于其机械性能的提升和精准控制提出了更严苛的要求，下文将举例介绍电子探针（EPMA）在高速工具钢中的应用。图1. 岛津场发射电子探针EPMA-8050G岛津EPMA-8050G型电子探针（图1）搭载高质量场发射电子光学系统，结合岛津特有的52.5°高X射线取出角和全聚焦晶体，可以实现：01优越的空间分辨率EPMA-8050G可达到的更高级别的二次电子图像分辨率3nm（加速电压30kV）。（加速电压10kV时20nm@10nA/50nm@100nA/150nm@1μA）02大束流更高灵敏度分析可实现其他仪器所不能达到的大束流（加速电压30kV时可达3μA）。在超微量元素的检测灵敏度上实现了质的飞跃，将元素面分析时超微量元素成分分布的可视化成为现实。岛津研发部门使用EPMA-8050G仪器对高速工具钢开展了表面元素面扫描（mapping）及相分析（phase diagram）等研究。高速工具钢的制作过程简单来说是在高温条件下将大量的V、Cr、Mo、W等合金元素与钢材混熔，淬火然后回火至500℃，这一过程中金属元素碳化物不断沉淀达到回火硬化的效果。依据合金元素组成的差异，高速工具钢可分为W系高速钢、Mo系高速钢以及V系高速钢。图2. 分别展示了Mo系高速工具钢表面钢本体元素（Fe、C、Si）及添加元素（Mo、V、Cr、W）的面分布情况。图2. 高速工具钢表面各元素面扫描图合金元素碳化物分析：在钢中同时加入多种特殊合金元素时，数量最多的合金元素往往以碳化物形式优先析出，如果加入数量一致的多种元素，则与碳亲和性更强的添加元素更多以碳化物形式沉淀。研究表明，对于添加多种具有强的碳亲和性碳化物形成元素的合金钢，根据合金元素的绝对含量和相对比例，从第一相碳化物析出到形成最后的多种稳定碳化物相，其中的碳化物沉淀类型、顺序以及其韧性和硬度的变化均遵循一个复杂的规律轨迹。从低温升至500℃的过程中，主要以M3C碳化物组织形式沉淀，当温度逐渐超过500℃以后，碳化物以Fe3C型结构为主，直至达到固溶极限以后，除Fe3C以外的合金元素碳化物开始析出。以本文中的Cr、V、W、Mo合金元素为例，Cr优先以Cr7C3形式与Fe3C同时沉淀，其他元素则随后在回火硬化阶段分别以V4C3、W2C和Mo2C形式析出。碳化物相分析：从元素mapping图中可以看出各合金元素碳化物并不是以单一物相产出的，而是多物相混合存在的。因此图3. 相图中展示的是主要物相的分布情况，而依据图4. 三元混合相图所展示的主要物相划分依据，当区域内V元素含量超过24 wt.%时该区域被划分为红色的V碳化物主物相区，以此类推当Mo含量超过18 wt.%时被划分为蓝色的Mo碳化物主物相区，当Cr含量大于24 wt.%时被划分为绿色的Cr碳化物主物相区，而黄色区域则代表富Fe基体且合金元素呈低含量固溶混合的区域，其中没有一种合金元素含量超过其碳化物主物相区划分阈值。图3. 相图图4. 三元混合相图图5. 则选择三对两两不共存的元素分别作为X/Y/Z轴的+/-两端元，其中X+/-分别代表Mo和Cr端元，Y+/-分别代表Fe和C端元，Z+/-分别代表V和W端元，因此XYZ 3D图中的8个象限则可分别代表8种不同的三元混合相图，研究者可以从中提取出更多的多物相混合的信息。图5. 3D混合相图（XYZ）更多电子探针仪器信息和相关应用敬请关注岛津科技资讯通推文内容。本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

淬透性硬度检测乔米尼 | Jominy乔米尼 | Jominy硬度检测前言淬透性是衡量淬火能力的一种以试验为依据的指标，指在规定条件下用试样淬透层深度和硬度分布来表征的材料特征，它主要取决于材料的临界淬火冷速的大小。钢材淬透性好与差，常用淬硬层深度来表示。钢材的可淬透性及其稳定性决定了钢材的主要热处理工艺性能。淬透性好的钢材，可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂，以减少变形和开裂。影响钢材淬透性的主要因素有：钢材的化学成分、淬火加热温度、冷却介质的特性、冷却的方式方法、零件的外形尺寸以及加热方式等。淬透性乔米尼末端淬火钢的淬透性是由奥氏体在淬火期间分解为铁素体，珠光体、贝氏体以及马氏体的不同冷却速度所决定的。淬透性通常采用顶端淬火试验测定（或称Jominy试验）。1938年，乔米尼（Jominy) 和伯格霍尔德（Boegehold) 首先用渗碳钢做了乔米尼末端淬火试验。不久之后，乔米尼末端淬火试验形成了标准，即1S0642、ASTM A255 和 SAE J406，我国是GB225，即“钢的淬透性末端淬火试验法”。顶端淬火时冷却速度由淬火端沿试棒逐渐减小，组织和硬度随之相应地变化，由此得到的硬度变化曲线称为淬透性曲线或Jominy曲线。试验圆棒的尺寸通常是：直径25mm，长 100mm， 一端带有法兰。有时根据需要，试验圆棒的尺寸会有所改变。乔米尼硬度的测定和准备试样准备在平行于试样轴线方向上磨制出两个相互平行的平面，磨削深度应为0.4mm~0.5mm。磨制硬度测试平面时，应采用能供充足冷却液的细砂轮进行加工，以防止任何可能的加热而引起试样组织发生变化。硬度检测应采取措施以保证在测试硬度期间试样和支座之间良好的刚性周定。硬度计上试样的移动装置应能准确对准硬度测试平面的中心线，并使压痕位置精度在土0.1mm以内。硬度压痕点应沿平面的中心线分布。可用GB/T4340.1的维氏硬度HV30测量结果来代替HRC硬度测试。应保证在第一个平面上的硬度压痕的凸起边缘不会影响第二个平面的测试。硬度测量点为绘制表示硬度变化曲线的有两种检测法:1）通常测量离开淬火端面1.5mm、3mm、5mm、7mm、9mm、11mm、13mm、15mm前8个测量点和以后间距为5mm的硬度值(如上图所示)。2）测量低淬透性钢硬度时,第一个测量点应在距淬火端面1.0mm处；从淬火端面至11mm的距离内的其他各测量点以1mm为间距。最后5个测量点距淬火端面的距离应分别13mm、15mm、20mm、25mm和30mm。淬透性的表示方法淬透性通常采用J HRC-d的表示方法，其中：J为Jominy的首字母，d为测试点至水冷端的距离，HRC为测试点处的硬度。如：J43-3表示距水冷端3mm距离处的硬度为43HRC。淬透性全自动硬度测试荷兰INNOVATEST轶诺全自动洛氏硬度计NEMESIS 6200， 全线性加载系统，工件固定区域，测试头升降，消除在深度测试过程中可能会出现的不必要公差。采用力传感器，闭环力反馈系统，全自动伺服电机驱动。适用于测试碳素钢、合金钢工具钢工、模具钢、轴承钢、 冷硬铸铁、钛铝铜等合金，也适用于表面淬火钢、表面热处理、镀锌镀铬镀锡等化学处理层等材料的硬度测定。结合轶诺集团自行研发的IMPRESSIONS 工作流程系统,以及自动工作台，可实现自动硬度测试，尤其适合淬透性硬度试验|乔米尼|JOMINY.IMPRESSIONS软件基本功能该软件功能包括对所有测试标尺的自动测试、文件存储、图像存储、报告打印、以及其它更多高级功能。对于直接测量出来的数据，IMPRESSIONS可以根据ISO/ASTM的规定内容，同步地转换出多种不同硬度标尺（和强度）。可视图表化模板编辑器模板编辑器可供客户利用多种不同的设置来新建任意数量的测试模式。新建测试模式更为精确也更为方便。在预览模式下，可浏览多种操作设置，可从一个是试样上拖、放测试模板到另一个试样上。在同一个测试任务中，可以混合使用不同的测试模板甚至可以应用不同的力值，并使他们全自动运行。所有测试点都可单独定义或根据用户参数定义。这个标签将会在测试结果列表中或测试结果预览中显示，并能够直接打印。用户自定义程序对于重复任务，可利用 IMPRESSIONS软件设置并储存自定义测试程序。对于每个测试任务，均可新建一个“工作表任务”。所有测试程序的具体参数，如硬度标尺、试验力、保荷时间、测试模板、硬度转换和报告模板等都储存在同一程序中。综上所述，全自动洛氏硬度计NEMESIS 6200，智能化操作、简单方便、界面显示直观，可以把多个端淬棒放在一个夹具上，工作效率高效。