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热锻模具钢凝固过程中的亚稳定共晶碳化物

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热锻模具钢凝固过程中的亚稳定共晶碳化物

发布日期:2018-07-29 作者: 点击:


  热锻模具钢H13钢具有良好的热强性、红硬性、较高的韧性和抗热疲劳性能及抗热裂能力,是一种强韧兼具的空冷硬化型热作模具钢,目前该钢种已成为国内外应用最广泛的热作模具钢种之一。由于H13钢中合金元素含量达到8%左右,使共析点左移,H13钢属于过共析钢,碳及合金元素的严重偏析,特别是铬、钒元素的作用,使得该钢在凝固过程中出现不平衡的亚稳定共晶碳化物。

  目前很多国内生产的H13钢退火态心部组织存在粗大的共晶碳化物和成分偏析,二次碳化物聚集在晶界处,并且在局部连成链状碳化物,而共晶碳化物和二次碳化物在晶界聚集强烈影响模块的冲击性能。因此,有必要对H13钢的退火热处理工艺开展研究,以改善退火组织,进而提高其后续使用性能。

  对H13模具钢的锻后热处理研究结果表明:经常规球化退火处理后,H13钢组织粗大,显微偏析严重,球化不完全,大部分碳化物呈网状结构。经高温正火+球化退火后,H13钢组织细化,合金元素偏析得到改善,碳化物球化率提高,碳化物更加均匀地分布在铁素体基体上。偏析和球化效果和正火温度有关,1020℃正火时,H13钢球化组织更加均匀弥散,球化效果良好,球化率可达95%以上,偏析基本消除‍。

  较低的C、Si含量可以限制钢的偏析,从而使钢获得高的韧性以及优良的焊接性和高热导率;通过加入碳化物形成元素如Cr、Mo、V以获得不同二次硬化,使得高温下钢的强度增加;加入Ni来代替部分Cr以保证足够的淬透性;加入微量Nb细化晶粒,同时提高奥氏体化温度获得高淬透性。因此,国外研究者近年来也通过降低原有主合金元素,加入微合金元素,提高其淬透性、高温强韧性、热导率及抗冷热疲劳性能,研发了一些热锻模具专用钢种。


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