H13熱作模具鋼大尺寸析出相特征及生成機(jī)制

  AISIH13作為一種強(qiáng)韌兼?zhèn)涞臒嶙髂>咪?,廣泛用于熱鍛壓模、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(huì)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(duì)于模具鋼產(chǎn)品的強(qiáng)度,、韌性無疑是有害的。H13鋼中大尺寸析出相主要包含釩,、鉻,、鉬的碳化物相或碳氮化物相,各大尺寸析出相中或多或少會(huì)固溶一些其他的合金元素,,這些大尺寸析出相一般認(rèn)為是在鋼液凝固過程中所形成,,然而目前研究中對(duì)于大尺寸析出相的行為特征,并沒有詳細(xì)的分析,,對(duì)其析出機(jī)制,,也沒有得到合理一致的解釋說明。

  在實(shí)際生產(chǎn)過程中對(duì)鑄錠取樣存在諸多不便,,取頭部或尾部試樣不具有代表性,,取鑄錠中部試樣則會(huì)使余下部分無法繼續(xù)鍛造成材,造成材料的浪費(fèi),,而在鍛材,、軋材上取樣無法還原出大尺寸析出相的原始形貌??蒲腥藛T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,,分析鑄錠中小尺寸析出相的特征,同時(shí)利用熱力學(xué)計(jì)算軟件Thermo-calc對(duì)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(duì)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FeV51.8釩鐵合金,。將鋼錠縱向平均剖開,在高度1/2處沿橫截面1/2半徑及中心處取樣,。試樣進(jìn)行粗磨,、拋光,,采用SEM+EDS對(duì)大尺寸析出物的形貌及成分特征進(jìn)行觀察,。研究表明:

 ?。?)實(shí)驗(yàn)室冶煉H13鋼中大尺寸析出相包含3類,富釩的(V,、Mo,、Cr、Fe)C相,、富Mo-Cr的(V,、Mo、Cr,、Fe)C相及硫化錳,。富釩的(V、Mo,、Cr,、Fe)C相多呈長(zhǎng)條狀,尺寸可達(dá)數(shù)十微米,,鉬,、鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低;富Mo-Cr的(V,、Mo,、Cr、Fe)C相形狀不規(guī)則,,釩質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低,。
  (2)大尺寸析出相常結(jié)合在一起析出,,3類析出相或由內(nèi)而外包裹,,或單方向首尾連接。通過大尺寸析出相的存在形式,,可以大致推測(cè)出其析出順序:硫化物首先析出,,富釩類的(V、Mo,、Cr,、Fe)C相隨后,富Mo-Cr的(V,、Mo,、Cr、Fe)C相則最后析出,。
 ?。?)Thermo-calc計(jì)算所得凝固過程中析出相的成分特征及析出順序與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。隨著凝固過程的進(jìn)行,富釩的FCC-A1#相首先析出,,富Cr-Fe的M7C3相及富Mo-Fe的M6C相在凝固末端最后析出,。按照成分特征,鋼錠中存在的富Mo-Cr的(V,、Mo,、Cr、Fe)C相可能為M6C相及M7C3相的相互溶解相或混合相,。