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电渣重熔H13钢中一次碳化物形成机制

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2019-12-22 15:05:00

H13(4Cr5MoSiV1)热作模具钢广泛应用在热锻模、压铸模、热挤压模等方面,是使用最广泛的热作模具钢种。碳化物对于热作模具钢的硬度、红硬性、耐磨性、疲劳寿命等有着重要的影响。H13热作模具钢合金含量较高,在电渣重熔过程中会在凝固末端形成粗大的共晶碳化物及氮化物,由于生成温度高,热稳定性好,在锻造和热处理过程中难以去除,会保留到回火状态,显著降低钢的强度、韧性以及疲劳性能,如何细化或减少这些粗大碳化物,成为研究的重点。

研究人员从热力学角度对电渣重熔H13热作模具钢中一次碳化物、氮化物的生成进行了分析,结论如下:

(1)在电渣重熔生产H13热作模具钢过程中,由于元素偏析,残余液相中元素含量逐渐升高,固相率达到0.82时生成TiN,在接近凝固终点时生成VC0.88,最终长大形成粗大的氮化物和碳化物,受到热处理温度的限制,会保留到最终产品中,对钢的性能产生不利影响。通过提高冷速减少偏析可以达到细化碳化物的目的;

(2)尽管在凝固末端时V和C元素在残余液相中的偏析含量已经很高,但是假设VC0.88活度为1时并不能生成碳化物。由于碳化物中固溶较高含量的Cr、Mo、Fe等元素,当假设碳化物活度为0.3时,理论计算与试验结果吻合,因此固溶多种合金元素的碳化物的活度不能假设为1。而TiN中其他合金元素含量很少,其活度可以认为是1;

(3)凝固过程中形成的共晶碳化物,以及在不同冷速下元素含量和相变温度均会发生变化,影响碳化物的生成温度。

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