H13熱作模具鋼大尺寸析出相特征及生成機(jī)制

時(shí)間：2022-02-22作者：上海弘中金屬科技有限公司瀏覽：177

H13作為一種強(qiáng)韌兼?zhèn)涞臒嶙髂＞咪摚瑥V泛用于熱鍛壓模、熱擠壓模和鋁合金壓鑄模，本身需要具備優(yōu)良的高溫強(qiáng)度及韌性。H13鋼合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，尤其是碳化物形成元素鉬、釩、鉻，凝固過程中合金元素的偏析會導(dǎo)致大尺寸碳化物或碳氮化物的析出，這些大尺寸硬質(zhì)析出相的存在，對于模具鋼產(chǎn)品的強(qiáng)度、韌性無疑是有害的。本項(xiàng)目采用真空感應(yīng)爐按照NADCA207-2003規(guī)定的H13鋼成分范圍進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小鋼錠熔煉，分析鑄錠中大尺寸析出相的特征，同時(shí)利用熱力學(xué)計(jì)算軟件Thermo-calc對凝固過程中大尺寸析出相的析出行為進(jìn)行計(jì)算，以此對H13鋼中大尺寸析出相的析出行為進(jìn)行合理的解釋分析。


實(shí)驗(yàn)室真空感應(yīng)爐熔煉鋼錠質(zhì)量為5kg，合金原料采用純鐵、金屬鉻、金屬鉬、金屬錳及金屬硅，釩采用FeV5.18釩鐵合金。由于合金原料中會攜帶些許硫，鋼錠硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0059%。將冶煉鋼錠縱向平均剖開，在高度1/2處沿橫截面1/2半徑及中心處取樣，試樣尺寸為10mm×10mm×10mm。試樣進(jìn)行粗磨、拋光，采用SEM+EDS對大尺寸析出物的形貌及成分特征進(jìn)行觀察。


研究發(fā)現(xiàn)，H13鋼中大尺寸析出相包含3類—富釩的(V，Mo，Cr，F(xiàn)e)C類、富Mo-Cr的(V，Mo，Cr，F(xiàn)e)C類及硫化錳。富釩的(V，Mo，Cr，F(xiàn)e)C類大尺寸析出相形狀多呈現(xiàn)長條形，尺寸達(dá)數(shù)十微米，部分依附于硫化錳形核的析出相呈類橢圓形;富Mo-Cr的(V，Mo，Cr，F(xiàn)e)C析出相無規(guī)則形貌，鉬、鉻原子分?jǐn)?shù)相差不大，釩原子分?jǐn)?shù)稍低。根據(jù)復(fù)合大尺寸析出相的結(jié)合形式，可以推測出大尺寸析出相的析出順序。硫化物首先析出，富釩類(V，Mo，Cr，F(xiàn)e)C相隨后，富Mo-Cr類(V，Mo，Cr，F(xiàn)e)C相則后析出。結(jié)合大尺寸析出相的成分特征，Thermo-calc計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果一致。

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