Stavax ESR钢属于耐腐蚀的模具钢，具有较高的耐腐蚀性和抛光性，同时具有优良的耐磨性和机加工性能，在模具长期使用后，模腔表面仍然保持光滑状态。由于该钢种有较强的耐腐蚀性，模具可以在潮湿的环境下存放和使用，不需要特别保护。模具冷却水道不受腐蚀的影响，冷却效率在模具使用过程中保持稳定，保证模具具有稳定的成形效果。该类模具钢在正常制造条件下，为了能够达到所规定的质量要求，必须严格控制材料中硫、磷等杂质元素的含量，并将锰元素含量保持在较低水平，以减少淬火过程的变形和开裂倾向。同时模具材料的热处理过程至关重要，以保证模具制品的使用性能。

  

图1 模具失效件宏观形貌Fig.1 Macroscopic morphology of mold failure parts

某Stavax ESR钢模具用于电气元件的塑料制品加工，外形尺寸为300 mm(长)×250 mm(宽)×180 mm(高)，加工工艺流程为：棒材下料→锻造→调质处理→机加工→抛光。模具坯料在机加工前经过调质处理，经现场调查核实，该模具采用650 ℃等温1 h，850 ℃等温1 h，1 020 ℃保温2 h后进入油槽淬火，表面硬度为53～56 HRC；出油冷至室温后进入回火炉进行高温回火处理，回火温度360 ℃，回火保温时间4 h，调质硬度要求48～52 HRC，实测表面硬度符合规定范围。调质处理后进行机加工，并在模具斜面处进行抛光处理，如图1所示。在机加工过程中，发现模具抛光面存在密集分布的麻点(如图2所示)和凹凸不平的水波纹(如图3所示)，严重影响模具的使用性能。笔者采用化学成分分析、硬度测试、非金属夹杂物检测、金相检验等方法，分析了模具抛光面麻点和水波纹缺陷产生的原因。针对造成模具抛光面缺陷的原因，笔者提出了相应的改进方案，以避免类似缺陷的再次出现。

又如现代蒋兆和高二米长约26米的巨幅长卷《流民图》，取材于日本侵华战争时期的中国难民生活，全卷描绘了一百多个人物，有僵卧街头的老人、病饿而死的孩子、被轰炸惊疯的妇女，、万般无奈准备上吊自杀的知识分子……国破家亡，尸骨狼籍，令人触目惊心，表现了日本侵略者给中国人民带来的深重灾难及画家强烈的爱国主义和人道主义情怀，有鲜明的时代性和教育功能。

  

图2 抛光面麻点宏观形貌Fig.2 Macroscopic morphology of polished surface pitting

  

图3 抛光面水波纹宏观形貌Fig.3 Macroscopic morphology of polished surface water ripple

1 理化检验

1.1 化学成分分析

从失效模具上取样进行化学成分分析，试样尺寸为25 mm×25 mm×15 mm，使用牛津FOUNDRY-MASTER PRO全谱直读光谱仪，依据委托方提供的一胜百模具Stavax ESR(S136)材料成分范围要求进行判定。分析结果见表1，可见该模具的化学成分符合客户要求。

 

表1 化学成分分析结果(质量分数)Tab.1 Chemical composition analysis results (mass fraction) %

  

元素CSiMnCrVPS实测值0．380．770．5613．500．330．0190．003要求值0．35～0．420．60～1．400．20～0．8013．10～14．100．10～0．40≤0．030≤0．0300

1.2 硬度测试

从失效模具上取样进行硬度测试，试样尺寸为25 mm×25 mm×15 mm，使用奥地利Qness-Q150型全自动数显洛氏硬度计进行测试，硬度测试位置如图1所示，测试结果见表2，可见该模具表面硬度符合客户要求。

 

表2 表面硬度测试结果Tab.2 Surface hardness test results HRC

  

检测点检测点1检测点2检测点3检测点4检测点5实测值51．051．050．551．051．0要求值48．0～52．0

1.3 非金属夹杂物检测

为了检测模具材料的纯净度，对模具材料进行非金属夹杂物检测。在抛光态的试样表面，检测夹杂物的尺寸、分布、数量和类型，并将检测结果与标准要求进行核对，确定夹杂物的类型和级别，是否符合标准要求。按照客户要求，依据ASTM E45-2013中方法A，对试样进行非金属夹杂物检测分析，非金属夹杂物微观形貌如图4所示，检测结果见表3。由表3的检测结果可知，非金属夹杂物级别符合标准要求。

该模具的基体显微组织如图7和图8所示，为粗大板条状回火马氏体。实测马氏体针叶长度为0.180 mm，依据ZB J36 003-1987《工具热处理金相检验标准》进行判定，标准中要求最低6级马氏体的针叶长度为0.024 mm，可见该回火马氏体的针叶长度已经超标7倍。粗大的回火马氏体显著降低了材料的韧性，更加有利于裂纹的萌生和扩展[2]。

  

图4 非金属夹杂物微观形貌Fig.4 Micro morphology non-metallic inclusions

 

表3 非金属夹杂物检测结果Tab.3 Non-metallic inclusion test results 级

  

项目A类(硫化物类)B类(氧化铝类)C类(硅酸盐类)D类(球状氧化物类)实测值0．51．00．51．0标准值≤1．0≤1．0≤1．0≤2．0

1.4 金相检验

采用直线截点法对模具材料的实际晶粒度进行测定。经测量，晶粒的平均截距达0.17 mm(见图5)，单颗晶粒直径甚至超过0.40 mm(见图6)。依据GB/T 6394-2017《金属平均晶粒度测定方法》进行判定，基体组织晶粒平均截距0.17 mm对应的平均晶粒度级别为2.0级，远小于晶粒度级别≥5级的技术要求，可见该模具的晶粒度级别属于严重过热的晶粒度级别[1]。

  

图5 过热粗大晶粒ⅠFig.5 Overheating coarse grain Ⅰ

  

图6 过热粗大晶粒ⅡFig.6 Overheating coarse grain Ⅱ

  

图7 基体显微组织ⅠFig.7 The matrix microstructure Ⅰ

  

图8 基体显微组织ⅡFig.8 The matrix microstructure Ⅱ

现代医学教育体系下的中医药文化教育尚无系统的方案与计划，医学院校大部分本科生对中医药文化了解不够，缺乏兴趣与热爱，影响了专业信心与学习成绩。

通过对模具进行成分分析、硬度测试和非金属夹杂物检测可知，该模具化学成分、表面硬度和非金属夹杂物级别均符合要求，因此该模具抛光面缺陷的产生与材料成分无关。通过模具垂直于抛光面的剖面检测可见，其存在楔形裂纹，楔形裂纹的尾部对应于粗大马氏体板条束，在抛光加工时，楔形裂纹被挤压形成表面折叠裂纹。模具抛光面的表面楔形裂纹和折叠裂纹在放置过程中形成缝隙腐蚀，使表面生成麻点[4]。通过模具的金相检验结果可知，该模具的晶粒过大，这是由于模具在热处理过程中温度过高，使得晶粒急剧长大。过热的组织带来高的淬火应力，在模具机加工及抛光处理过程中，表层组织应力重新分布和弹性变形[5]，使得马氏体板条束在长度方向缩短、宽度方向伸长，最终在模具抛光面产生凹凸不平的水波纹[6]。

  

图9 表面楔形裂纹Fig.9 Wedge crack of the surface

  

图10 表面折叠裂纹Fig.10 Folding crack of the surface

2 分析与讨论

对垂直于抛光面的剖面进行检测，见图9和图10，可见模具抛光面表层凹凸不平。由图9可见，试样表面存在V字型的楔形裂纹，楔形裂纹的尾部对应粗大马氏体板条束。由图10可见，大部分楔形裂纹在抛光加工时，经挤压形成表面折叠裂纹，且试样表层凹凸不平。试样剖面存在的楔形裂纹和折叠裂纹，造成了该模具抛光面的麻点和水波纹缺陷，影响模具的使用性能[3]。

3 结论及建议

模具在热处理过程中温度过高造成晶粒粗大，过热组织带来高的淬火应力，粗大马氏体板条束产生楔形裂纹，在模具机加工及抛光处理过程中，表层组织应力重新分布和弹性变形，表面楔形裂纹形成折叠裂纹，最终造成模具抛光面的麻点和水波纹缺陷。

建议模具产品在调质处理之前，先经过球化退火的预备热处理，使组织晶粒得到细化[7]。同时应避免锻造加工过程出现过热组织，以及锻后冷速过快而形成非稳定化组织，因为这两种状态的缺陷组织，都会造成材料的粗大组织遗传[8]。模具生产厂家应定期检查热处理设备，确保设备处于正常工作状态。热处理工序应严格按照热处理工艺要求和作业指导书进行。对模具原材料执行进货检验制度，各项指标检查合格后方可接受。

本文针对FJSP提出一种有效的改进邻域结构混合算法。在同机器移动工序方面，对无效移动进行了精简，对有效移动进行了扩展，提高了邻域结构的精准性和有效性。同时，给出了邻域结构中，针对同机器移动工序和跨机器移动工序的快速近似评价方法，为进一步研究FJSP新的邻域结构以及结合问题领域知识的搜索方法提供了借鉴。在未来的研究中，所提出的邻域结构可以融合其他智能算法，用于求解基础型FJSP，以及各种类型的FJSP扩展型问题，从而进一步提升算法的求解性能。

参考文献：

[1] 李泉华. 热处理实用技术[M]. 北京:机械工业出版社,2000.

[2] 张菊水. 钢的过热与过烧[M]. 上海:上海科学技术出版社,1984.

[3] 周波,朱建雷,李宁,等. P110油管腐蚀穿孔原因分析[J]. 理化检验(物理分册)，2016，52(5)：335-338.

[4] 张栋. 失效分析[M]. 北京:国防工业出版社，2004.

[5] 张鲁阳. 模具失效与防护[M]. 北京:机械工业出版社,1998.

[6] 陈君才. 金属构件的失效分析[M]. 成都:成都科学技术大学出版社,1987.

[7] 樊东黎, 徐跃明, 佟晓辉. 热处理工程师手册[M]. 北京:机械工业出版社,2004.

[8] 金林奎,邓永玖,赵建国,等. 20CrNi3H钢汽车后桥主动齿轮的工艺改进[J]. 理化检验(物理分册)，2015，51(5)：342-345.