AISI H13作為一種具有強(qiáng)韌性的熱作模具鋼，廣泛應(yīng)用于熱鍛、熱擠壓模和鋁合金壓鑄模，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和韌性。H13鋼合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，特別是鉬、釩、鉻等碳化物形成元素。在凝固過(guò)程中，合金元素的分析會(huì)導(dǎo)致大型碳化物或碳氮化物的沉淀。這些大型硬沉淀相的存在無(wú)疑對(duì)模具鋼產(chǎn)品的強(qiáng)度和韌性有害。本項(xiàng)目采用真空感應(yīng)爐NADCA207-2003規(guī)定的H實(shí)驗(yàn)室小鋼錠熔化13鋼成分范圍，分析鑄錠中大尺寸沉淀相的特性，并采用熱力學(xué)計(jì)算軟件Thermo-calc對(duì)凝固過(guò)程中大尺寸析出相的析出行為進(jìn)行計(jì)算，以此對(duì)H合理解釋和分析13鋼中大尺寸沉淀相的沉淀行為。
實(shí)驗(yàn)室真空感應(yīng)爐熔煉鋼錠質(zhì)量5kg，純鐵、金屬鉻、金屬鉬、金屬錳和金屬硅是合金原料FeV5.18釩鐵合金。如表1所示，由于合金原料中攜帶少量硫，鋼錠的最終硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.059%?？v向平均切割冶煉鋼錠，沿橫截面1/2半徑和中心取樣1/2高度mm×10mm×10mm。樣品粗磨拋光，采用SEM EDS觀察大尺寸沉淀物的形狀和成分特征。
表1 鋼錠成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)
項(xiàng)目
C
Si
Mn
Cr
Mo
V
S
N
NADCA
207-2003
0.37～0.42
0.80～1.20
0.20～0.50
5.00～5.50
1.20～1.75
0.80～1.20
-
-
H13
0.42
1.06
0.42
5.38
1.50
0.97
0.0059
0.0056
研究發(fā)現(xiàn)，H13鋼中大尺寸沉淀，包括3類(lèi)-富釩（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C類(lèi)、富Mo-Cr的（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C硫化錳。富釩的（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C大尺寸沉淀相形狀多為長(zhǎng)條形，尺寸達(dá)數(shù)十微米，部分依附于硫化錳核沉淀相呈橢圓形；富Mo-Cr的（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C鉬和鉻原子分?jǐn)?shù)相差不大，釩原子分?jǐn)?shù)略低。根據(jù)復(fù)合大尺寸沉淀相的組合形式，可以推斷出大尺寸沉淀相的沉淀順序。硫化物首先沉淀，富釩（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C相隨后，富Mo-Cr類(lèi)（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C相則最終沉淀。結(jié)合大尺寸沉淀相的成分特征，Thermo-calc計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果一致。
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