許多行業(yè)對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。對于鍛造或沖壓來說，重要的性能與對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，首先對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)偏析的相對水平。這些合金不均勻性以帶狀形式出現(xiàn)。

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