Как сталь для горячей обработки, обладающая как прочностью, так и вязкостью, AISIH13 широко используется в штампах для горячей ковки, штампах для горячей экструзии и штампах для литья под давлением из алюминиевых сплавов. Он сам по себе должен обладать превосходной термостойкостью и ударной вязкостью. Сталь Н13 имеет высокую массовую долю легирующих элементов, особенно карбидообразующих элементов молибдена, ванадия и хрома. Сегрегация легирующих элементов в процессе затвердевания приведет к выделению крупноразмерных карбидов или карбонитридов. Существование этих крупных твердых выделений, несомненно, вредно для прочности и ударной вязкости формовочных стальных изделий. Крупноразмерные выделения в стали Н13 в основном включают карбидные или карбонитридные фазы ванадия, хрома и молибдена. Каждая крупная фаза осадка представляет собой более или менее твердый раствор некоторых других легирующих элементов. Обычно считается, что эти выделения большого размера образуются в процессе затвердевания расплавленной стали. Однако в современных исследованиях отсутствует детальный анализ характеристик поведения крупноразмерных выделенных фаз, а также разумное и последовательное объяснение механизма их выделения.
Отбор проб слитков в ходе фактического производственного процесса сопряжен с множеством неудобств. Взятие проб с головы или хвоста не является репрезентативным. Взятие проб из середины слитка сделает невозможным продолжение ковки остальных частей в материалы, что приведет к перерасходу материала. В ковочных материалах отбор проб из прокатанного материала не может восстановить исходную морфологию выделений большого размера. Исследователи использовали вакуумную индукционную печь для выплавки небольших стальных слитков в лаборатории в соответствии с диапазоном состава стали H13, указанным в NADCA207-2003, и проанализировали характеристики мелких выделений в слитках. Они также использовали программное обеспечение для термодинамических расчетов Thermo-calc для анализа характеристик выделений большого размера в процессе затвердевания. Поведение выделения рассчитано для обеспечения разумного объяснения и анализа поведения выделения крупноразмерных выделений в стали H13.
Масса стального слитка, выплавленного в лабораторной вакуумной индукционной печи, составляет 5 кг. Сырьем для сплава являются чистое железо, металлический хром, металлический молибден, металлический марганец и металлический кремний. Ванадий представляет собой ферросплав ванадия FeV51,8. Разрежьте стальной слиток равномерно продольно и отберите образцы на 1/2 высоты, 1/2 радиуса поперечного сечения и в центре. Образцы были грубо отшлифованы и отполированы, а для наблюдения морфологии и характеристик состава выделений крупных размеров использовалась СЭМ+ЭДС. исследование показывает:
(1) Крупноразмерные осажденные фазы при лабораторной выплавке стали H13 включают три типа: C-фазу, богатую ванадием (V, Mo, Cr, Fe), C-фазу, богатую Mo-Cr (V, Mo, Cr, Fe) и сульфид марганца. Богатая ванадием (V, Mo, Cr, Fe) C-фаза преимущественно имеет форму длинных полосок размером до десятков микрон и малой массовой долей молибдена и хрома; Фаза C, богатая Mo-Cr (V, Mo, Cr, Fe) Форма фазы неправильная, массовая доля ванадия относительно низкая.
(2) Крупные осадки часто выпадают вместе. Три типа осадков либо завернуты изнутри наружу, либо соединены концами в одном направлении. По форме существования крупноразмерных осажденных фаз можно грубо определить порядок осаждения: сначала выпадает сульфид, за ним следует фаза C, богатая ванадием (V, Mo, Cr, Fe), и фаза, богатая Mo-Cr ( Окончательно выпадает фаза V, Mo, Cr, Fe)C.
(3) Характеристики состава и последовательность выделения выделенных фаз в процессе затвердевания, рассчитанные с помощью Thermo-calc, в основном соответствуют результатам испытаний. По мере продолжения процесса затвердевания сначала выделяется фаза FCC-A1#, богатая ванадием, а в конце затвердевания, наконец, выделяется фаза M7C3, богатая Cr-Fe, и фаза M6C, богатая Mo-Fe. В соответствии с характеристиками состава фаза C, обогащенная Mo-Cr (V, Mo, Cr, Fe), присутствующая в стальном слитке, может представлять собой взаимно растворенную фазу или смешанную фазу фазы M6C и фазы M7C3.
