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电子探针分析过程浅析电子探针（EPMA）是非常先进的元素定性和定量分析设备，是目前微区元素定量分析最准确的仪器。
它使用细聚焦电子束入射样品表面，激发出样品元素的特征X射线，分析X射线的波长，即可知道样品中所含元素的种类；分析特征X射线的强度，可知样品中对应元素的相对含量，并配置能谱仪分析附件。
电子探针可进行图像观察，并获得元素的定性定量分析数据。
它的应用能为钢铁产品的研发工作及质量控制提供准确、有效的分析数据。
针对此课题，本报记者采访了首钢技术研究院检验高级工程师严春莲。
电子探针在钢铁工业中有非常重要的作用，国内外许多科研院所、钢铁企业都利用电子探针进行固体样品的微区（微米到纳米级）分析，可分析的元素范围是B5—U92。
它利用细聚焦的电子束照射样品，可查明钢铁样品微区中的元素成分，尤其是可以对C、N、O等轻元素进行定性定量分析，X射线取出角可达52.5°，以高信噪比及高灵敏度检测钢材中较轻元素的含量可达ppm级。
这是扫描电镜所不能胜任的，因为扫描电镜和能谱仪一般是对元素周期表中Na元素以后的重元素进行定性和半定量分析。
现阶段，利用电子探针已经突破这一局限，大大方便研发人员对样品中的轻元素进行微观分析研究。
如板材产品会出现明显的碳偏析和析出相，通过电子探针进行微区观察分析，会有助于生产实际问题的解决，促进新产品强化机理问题的深入研究。
另外，电子探针还可以进行镀层成分、厚度的测定、粒度分布的测定及断面分析等。
电子探针无疑是钢铁企业提高科研水平、改善产品质量的一种非常有效的技术手段。
与传统的成分分析仪相比，电子探针更偏重成分的微区定量分析，处于微米级的分析精度，它的检测极限一般为0.01—0.05wt%，对原子序数大于11，含量在10wt%以上的元素，其相对误差通常小于2%。
而光谱类的分析仪是较宏观的检测，处于毫米级的分析精度。
以380CL 车轮钢开裂分析为例，裂纹从边部开裂，沿着中心偏析带附近往里扩展，但未曾沿着中心偏析带开裂。
133机械装备研发Research & Development of Machinery and Equipment塑料模具表面冲蚀磨损失效分析及处理工艺陈弛文，陈金如，周先保（江西农业工程职业学院机电工程学院，江西 宜春 331200）摘 要：高温高压下的塑料颗粒对塑料模具表面的冲击腐蚀和磨损是造成塑模内腔尺寸精度及表面粗糙度下降的主要原因，会导致塑料模具失效。
针对原因，文章总结了造成塑模表面冲蚀和磨损的因素，主要包括温度，塑料颗粒的冲击速度、冲击角度，塑料颗粒形状与尺寸，指出了可以通过离子注入、钛-氮表面扩渗、碳氮共渗、激光熔覆、TD 覆层处理、PVD(或PCVD)气相沉积、激光淬火、电子束改性等技术增强塑模零件抵抗失效的能力，供参考。
关键词：塑模；冲蚀磨损；处理中图分类号：TQ320.52 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）12-0133-02——————————————作者简介： 陈弛文（1982—），男，江西九江人，讲师，研究方向：数控技术教学。
塑料模具在生产和使用过程中，往往在设计寿命内，在比较短的时间就出现了内腔尺寸变化和表面粗糙度的下降，造成所生产的塑胶产品质量达不到要求的现象，甚至导致塑模早期失效，造成了比较大的经济损失，尤其在大型的结构复杂的模具。
1 失效分析到底是什么原因造成塑料模具零件尺寸精度和表面粗糙度的下降呢?[1-2]。
2 影响因素有学者认为，造成塑料模具表面高温氧化-冲蚀和磨损现象的主要因素有温度，塑料颗粒的冲击速度、冲击角度，塑料颗粒形状与尺寸等。
他们对此已经有了比较详细的论述，笔者不再赘述，转而重点论述各种不同的抵抗塑模高温氧化-冲蚀及拉毛磨损的表面处理工艺。
3 处理工艺3.1 表面合金化1）离子注入Cr、Y 等元素。
塑具零件表面经离子注入Cr、Y 元素改性后，可在不改变基体性能的情况下使其耐磨、耐蚀和抗高温氧化性能提高1000倍，也可获得其他工艺不能得到的新化合物相且新化合物相与基体结合牢固，无其它涂层技术中脱落现象；其处理温度一般在室温附近且在真空中进行，不氧化不变形，因而可作为塑模零件精加工后的最终热处理工艺。
模具失效分析实验报告1. 实验目的本实验旨在通过模具失效分析，探究模具失效原因，提升模具寿命和生产效率。
2. 实验原理模具失效是指模具在使用过程中发生的各种故障和损坏现象，主要包括磨损、断裂、变形等。
模具失效的原因多种多样，常见的包括材料质量、设计缺陷、使用条件等方面。
本实验采用模具失效分析技术，通过观察和测试，对失效模具进行分析，确定失效原因，并提供相应的改进措施。
3. 实验步骤3.1 模具选取与准备从生产线上选取三个出现失效的模具作为实验样本，确保这些模具具有代表性。
3.2 外观检查对选取的模具进行外观检查，观察是否有明显的表面磨损、裂纹、变形等现象，并记录下来。
3.3 尺寸测量使用测量仪器对模具的关键尺寸进行测量，并与设计要求进行比对，记录下偏差值。
3.4 材料分析通过对模具材料进行化学成分分析和显微结构观察，判断是否存在材料质量问题，并记录下分析结果。
3.5 应力分析利用有限元软件对模具进行应力分析，分析模具在使用过程中的受力情况，并找出可能存在的应力集中区域。
3.6 用户反馈分析与模具使用人员进行交流，了解他们对模具失效的主观评价和使用情况，寻找可能的改进方向。
3.7 综合分析将以上各项分析结果综合起来，对模具失效原因进行初步判定，并提出相应的改进建议。
4. 实验结果与讨论通过上述实验步骤，得到了以下模具失效分析结果：- 模具外观检查发现，样本1有较严重的表面磨损和裂纹，而样本2和样本3则表现较好。
- 尺寸测量结果显示，样本1存在较大的尺寸偏差，而样本2和样本3与设计要求基本一致。
- 材料分析结果表明，样本1的材料成分出现异常，可能质量存在问题。
- 应力分析显示，样本1的应力分布不均匀，存在较大的应力集中区域。
- 用户反馈分析发现，样本1的使用寿命明显较短，存在易损部件设计不合理的问题。
综合以上分析结果，初步判定样本1的失效原因是由于材料质量问题和设计缺陷导致的。
为提升模具寿命和生产效率，建议采取以下改进措施：- 对模具材料进行检测和筛选，确保材料质量稳定。
实验一脆性断裂和韧性断裂断口失效分析一、实验目的了解模具脆性断裂和韧性断裂断口失效分析步骤以及模具脆性断裂和韧性断裂断口的宏观和微观特征。
二、实验内容及步骤1、模具脆性断裂和韧性断裂宏观断口的观察（1）操作前的准备工作a.选定失效模具的待分析部位；b.选定并切割试样、清洗并擦拭干净。
（2）操作步骤a.用放大镜或低倍显微镜观察脆性断裂和韧性断裂断口；b.记录上述所观察到的脆性断裂和韧性断裂宏观断口形貌。
2、模具脆性断裂和韧性断裂微观断口的观察（1）操作前的准备工作a.选定失效模具的待分析部位；b.选定并切割试样、将试样严格清洗干净；（2）操作步骤a.将试样放入扫描电子显微镜工作室并将扫描电子显微镜调整到工作状态；b.用扫描电子显微镜观察脆性断裂和韧性断裂断口c.记录上述所观察到的脆性断裂和韧性断裂微观断口形貌。
三、实验设备器材1、放大镜、低倍显微镜、扫描电子显微镜、试样切割机、无水酒精、丙酮2、脆断失效模具和韧性断裂失效模具各一副。
四、实验注意事项1、实验前，试样表面要严格请洗；2、使用显微镜时要细心操作，以免损坏机件。
3、遇故障及时报告指导教师。
实验二模具表面磨损失效分析一、实验目的了解模具磨损失效分析步骤以及模具磨损表面的宏观和微观特征。
二、实验内容及步骤1、模具磨损表面宏观形貌的观察i.操作前的准备工作1.选定失效模具的待分析部位；2.清洗并擦拭干净。
ii.操作步骤1.用放大镜或低倍显微镜观察模具磨损表面形貌；2.记录上述所观察到的磨损表面形貌。
2、模具磨损表面微观形貌的观察i.操作前的准备工作1.选定失效模具的待分析部位；2.将试样严格清洗干净；ii.操作步骤1.将试样放入扫描电子显微镜工作室并将扫描电子显微镜调整到工作状态；2.用扫描电子显微镜观察模具（或40Cr）磨损表面微观形貌;3.记录上述所观察到的模具（或40Cr）磨损表面微观形貌。
3、磨损失效机理分析ⅰ根据模具表面磨损失效的宏观断口分析结果，初步判定模具磨损失效的类型和失效机理。
案例：焊接芯轴失效分析汽车套筒/芯轴焊缝断口分析补充材料某公司送来断裂失效芯轴样品，据该公司相关人员介绍断裂失效发生在焊缝位置。
送检断裂芯轴样品宏观形貌如图1和图2所示。
要求分析套筒与芯轴焊缝在使用过程中发生断裂的原因。
限于断裂后失效件的采集受限，厂方仅送检一半失效件(芯轴);另外从已焊接完成而未断的实际产品上线切割制取了含完整焊缝的试样，如图3所示。
BA图1 送检样品宏观形貌AB图2 送检样品图1中的局部放大1(a)焊缝正面 (b)含完整焊缝试样的侧面图3 含完整焊缝的试样1. 送检焊缝套筒材料为27SiMn钢，芯轴材料为20#钢，其化学成分以及力学性能由该公司提供，具体数值见下表。
表1 27SiMn钢的化学成分(质量分数)(%)试验项目 C Mn Si S P Cr Ni Cu0.24 1.1 1.1 ??保证值 ?0.25 ?0.30 ?0.25 ~0.32 ~1.4 ~1.4 0.035 0.035表2 27SiMn钢的力学性能试验项目σ(MPa) σ(MPa) A(%) Z bs一般值 980 835 40 12表3 20#钢化学成分(质量分数)(%)试验项目 C Mn Si S P Cr Ni Cu0.17 0.35 0.17 ??保证值 ?0.25 ?0.25 ?0.25 ~0.24 ~0.65 ~0.37 0.035 0.035表4 20#钢的力学性能试验项目σ(MPa) σ(MPa) A(%) Z bs一般值 370-520 215 27 24 套筒与芯轴的焊接结构如图所示，坡口形式见图。
焊接采用Φ1.2焊丝2JM-58，焊接时适宜的焊接参数为I=235~300A，U=28~32V，Q=15~20I/min。
图3 芯轴套筒焊接结构形式剖面图2. 试样制备及检测方法从送检的断裂失效件和厂家送检的完整焊缝上分别截取断口、金相试样、硬度试样和化学成分试样分别进行分析。
断裂面经丙酮超声波清洗后，采用JXA-8800R 型型电子探针对断口形貌进行观察。
第八节塑胶模具钢材失效原因分析与改善对策由于各类模具钢材本身的特性不同，所处的加工条件不同，热处理方式不同，所加工的产品胶料与批量不同，对模具表面的要求也不一样，因而其失效形式是多种多样的，原因也是形形色色。
往往客户在加工及使用过程中碰到模具失效，首先，抱怨的是原材料有问题，其实，据有权威验证：每月收获并处理的钢材投诉约为50-80宗，但经理化测试和缜密分析得出结论：真正投诉成立，属于原材不良（如材料疏松、偏析、夹层、原材裂纹等）的个案只占总投诉的10%～20%。
绝大多数模具失效的原因往往关乎模具的设计、加工、热处理、表面处理、使用维护、甚至选材不当。
一、模具失效形式定义与分类：1.1模具失效：指模具失去正常工作的能力，模具工作部分发生严重磨损或损坏而不能用一般修复方法（刃磨、抛磨）使其重新服役的现象。
模具的失效分：偶然失效与工作失效。
有达到预定寿命的正常失效，也有远低于预定寿命的早期失效。
正常失效是比较安全的，而早期失效则带来经济损失，甚至可能造成人身或设备事故，因此，应尽量避免。
模具在工作过程中可能同时出现多种形式的损伤，各种损伤相互渗透、相互促进、各自发展，最终导致模具失去正常功能。
1.2 模具寿命：指模具自正常服役至工作失效期间内所能完成制件加工的次数。
若模具在使用中需返修，则模具总寿命为各次返修完成制件加工数的总和。
1.3 模具的主要失效形式：有断裂、过量变形、表面损伤和冷热疲劳。
冷热疲劳主要出现于热作模具与急冷急热的注塑模具。
其他三种失效形式在冷、热作、注塑模具上均可能出现。
冷作模具：包括冲裁模、弯曲模、拉深模、冷挤压模、冷镦模、成形模等。
热作模具：包括热锻模、热精锻模、热挤压模、压铸模、热冲裁模等。
成型模具：包括塑料模、橡胶模、陶瓷模、玻璃模、粉未冶金模等。
热作模具是用来使零件热成型的，热作模具包括锤锻模、热挤压模和压铸模三类；冷作模具主要为冲压模具与静压成型模具；热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性，导热性，耐磨性。
微束分析钢铁材料缺陷电子束显微分析方法通则1 范围本文件规定了钢铁材料缺陷电子束显微分析的术语和定义、仪器设备、分析方法与程序、分析报告内容等。
本文件适用于钢铁材料内部及表面缺陷的电子束显微分析。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 4340.1 金属维氏硬度试验第1部分：试验方法（GB/T 4340.1-2009，evq ISO 6507-1:2005，MOD）GB/T 10561 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法（GB/T 10561-2005，idt ISO 4967:2013）GB/T 13299 钢的游离渗碳体、珠光体和魏氏组织的评定方法GB/T 15074 电子探针定量分析方法通则GB/T 15481 检测和校准实验室能力的通用要求（GB/T 15481－2000 idt ISO/IEC 17025：1999） GB/T 17359 微束分析原子序数不小于11的元素能谱法定量分析GB/T 19501 微束分析电子背散射衍射分析方法通则GB/T 30703 微束分析电子背散射衍射取向分析方法导则 (idt ISO 24173:2009)GB/T 34172 微束分析电子背散射衍射金属及合金的相分析方法GB/T 34474.1 钢中带状组织的评定第1部分：标准评级图法JJG 901 电子探针分析仪检定规程JJG 550 扫描电子显微镜试行检定规程JY/T 0584 扫描电子显微镜分析方法通则3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1缺陷 defect钢铁材料表面和／或内部存在的不连续、不完整等影响材料性能的异常部分，通常在冶炼、加工、储运和／或使用过程中形成。
注1:钢铁材料的宏观缺陷包括表面外观检查可以发现的麻点、裂纹、折叠、拉裂、刮伤、结疤和夹渣以及低倍酸性检查可以发现的疏松、偏析、白点、缩孔、皮下气泡、表面脱碳以及各种不正常断口等。
