電渣重熔H13鋼中一次碳化物形成機(jī)制

          H13（4Cr5MoSiV1）熱作模具鋼廣泛應(yīng)用在熱鍛模、壓鑄模、熱擠壓模等方面，是使用廣泛的熱作模具鋼種。碳化物對(duì)于熱作模具鋼的硬度、紅硬性、耐磨性、疲勞壽命等有著重要的影響。H13熱作模具鋼合金含量較高，在電渣重熔過(guò)程中會(huì)在凝固末端形成粗大的共晶碳化物及氮化物，由于生成溫度高，熱穩(wěn)定性好，在鍛造和熱處理過(guò)程中難以去除，會(huì)保留到回火狀態(tài)，顯著降低鋼的強(qiáng)度、韌性以及疲勞性能，如何細(xì)化或減少這些粗大碳化物，成為研究的重點(diǎn)。

 

         研究人員從熱力學(xué)角度對(duì)電渣重熔H13熱作模具鋼中一次碳化物、氮化物的生成進(jìn)行了分析，結(jié)論如下：

（1）在電渣重熔生產(chǎn)H13熱作模具鋼過(guò)程中，由于元素偏析，殘余液相中元素含量逐漸升高，固相率達(dá)到0.82時(shí)生成TiN，在接近凝固終點(diǎn)時(shí)生成VC0.88，終長(zhǎng)大形成粗大的氮化物和碳化物，受到熱處理溫度的限制，會(huì)保留到終產(chǎn)品中，對(duì)鋼的性能產(chǎn)生不利影響。通過(guò)提高冷速減少偏析可以達(dá)到細(xì)化碳化物的目的；

（2）盡管在凝固末端時(shí)V和C元素在殘余液相中的偏析含量已經(jīng)很高，但是假設(shè)VC0.88活度為1時(shí)并不能生成碳化物。由于碳化物中固溶較高含量的Cr、Mo、Fe等元素，當(dāng)假設(shè)碳化物活度為0.3時(shí)，理論計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果吻合，因此固溶多種合金元素的碳化物的活度不能假設(shè)為1。而TiN中其他合金元素含量很少，其活度可以認(rèn)為是1；

（3）凝固過(guò)程中形成的共晶碳化物，以及在不同冷速下元素含量和相變溫度均會(huì)發(fā)生變化，影響碳化物的生成溫度。
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