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H13热作钢中大量析出物的形成特征及机理

发布时间:2021-04-14人气:

H13热作钢中大量析出物的形成特征及机理

H13是一种具有强度和韧性的热作钢,广泛用于热锻模,热挤压模和铝合金压铸模。它在高温下应具有出色的抵抗力和韧性。 H13钢的合金元素(尤其是碳化钼,钒和铬形成元素)的质量分数相对较高。合金元素在凝固过程中的偏析会导致大的碳化物或碳氮化物的析出,而这些大的硬析出物的存在无疑对模具钢的强度和韧性有害。在本项目中,根据NADCA207-2003规定的H13钢成分范围,在实验室中使用真空感应炉冶炼小钢锭,并分析了钢锭中大的析出物的特征。为了分析凝固过程中的大量沉淀物,使用了热力学计算软件Thermo-calc。计算了H13钢的析出行为,可以合理地解释和分析H13钢中大的析出物的析出行为。

实验室真空感应炉中钢水的质量为5 kg。该合金的原料为纯铁,金属铬,金属钼,金属锰和金属硅,钒铁合金为FeV5.18。所获得的钢锭的组成示于表1。由于合金原料中会携带一些硫,因此钢锭的最终硫质量分数为0.0059。将铸钢锭纵向均等地划分,并沿半径1/2和横截面中心在一半高度处取样,样品尺寸为10mm  x  10 mm  x  10 mm。对样品进行粗化和抛光,并通过SEM  + EDS观察大沉淀物的形貌和组成特征。

研究发现,H13钢中的大量析出物包括三种类型:富钒的C型(V,Mo,Cr,Fe),富钼的C型C(V,Mo,Cr,Fe)和硫锰。大型富钒C型(V,Mo,Cr,Fe)沉淀物大部分呈细长形,尺寸为数十微米,部分与硫化锰成核结合的沉淀物为椭圆形。富Mo-Cr析出相(V,Mo,Cr,Fe)C具有不规则的形态,钼和铬的原子分数相差不大,钒的原子分数略低。基于大型复合沉淀物的组合,可以推断出大型沉淀物的沉淀顺序。硫化物先沉淀,然后是富钒的C相(V,Mo,Cr,Fe),最后是富Mo-Cr的C相(V,Mo,Cr,Fe)沉淀。结合大沉淀物的组成特征,Thermo-calc的计算结果与实验结果一致。

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