.1296. 工程科学学报，第40卷，第11期 区域的固相线温度，工业级H13铸锭在加热到 微组织中未发现液析碳化物的存在.有消息称，国 1200℃以上时即会发生局部熔化62]，如图9所示. 外模具钢厂在H3钢的生产过程中所采用的高温 因此，高温扩散后需要对铸锭进行锻造变形，以消除 扩散温度在1300℃以上，保温时间也远高于国内模 高温扩散引起的晶粒长大及晶界弱化.但是，高温 具钢生产企业，这说明更高的高温扩散温度在工业 扩散温度过高时，材料的热加工性能急剧下降，锻造 生产中是可行的，但是关于国外模具钢厂高温扩散 过程中铸锭的开裂风险增加，限制了更高的高温扩 及锻造工艺的相关文献较少.近年来，半固态成型 散温度在H13钢工业生产中的应用，使得国内厂商 技术[6]由于节能和易于获得均匀组织的特点，开始 在生产H13钢大尺寸模块时，难以完全消除其心部 在铁基材料的热变形中推广.该技术通过对材料进 的液析碳化物. 行预处理，使其在固液两相区温度下具有极佳的热 根据北美压铸协会NADCA规定，H13钢交货 加工性能（此时基体中存在20%~60%的液相），并 组织中存在液析碳化物时，产品会被判不合格，对液 可使液析碳化物在基体中均匀分布】，有望解决铁 析碳化物的控制是关乎H13钢品质的一个重要指 基材料在1300℃以上高温扩散后热加工性能差的 标.作者调研了国内销售的优质进口H13钢，在显 问题，提高高温扩散消除液析碳化物的效率 (cH 液析碳化物 50μm 504m 50 um 50 um 50 um 50 um 图9原位观察H13钢高温加热时的局部熔化现象[6】.(a)1000℃：(b)1050℃：(c)1100℃：(d)1150℃：(e)1200℃：()1250℃ Fig.9 sim observation of the partial melt phenomenon in H13 steel at elevated temperatures62]:(a)10o0℃；(b)1050℃：(c）1100℃；(d) 1150℃：(e)1200℃：(f)1250℃ 2.4改良型H13钢 量，得到AISI H11钢：降低H13钢中的Si、V含量并 H13钢中的液析碳化物组成主要包括Cr、Mo、 增加Mo含量，得到1.2367钢.Zhou等3)降低了 V、C,且部分液析碳化物含有T和N元素，因此调 H13钢中的Si、V含量，用Mo代替了V的部分强化 整钢中液析碳化物形成元素含量，开发液析碳化物 作用，开发出H13MOD钢.与传统H13钢对比发现 不敏感型H13钢，也可以有效降低液析碳化物的 H13MOD中MC型液析碳化物的分解温度降低至 危害 1040℃，经过常规淬回火热处理即可消除液析碳化 由于富Mo型液析碳化物与富V型液析碳化物 物的危害.宋雯雯等[6]在H13钢的基础上降低了 相比，凝固过程中不易生成，热力学稳定性差，目前 Si、V含量，提高了Mo含量，研制了新钢种SDH8,但 国内外开发无液析碳化物H13类材料主要是以Mo 新钢种的微观偏析更严重，液析碳化物数量反而更 代替V的强化作用，同时降低Si含量以减轻偏析， 多.因此，调整H13钢中合金元素含量对液析碳化 抑制液析碳化物的产生.如降低H13钢中的V含 物的影响需要考虑对材料其他性能的影响.工程科学学报,第 40 卷,第 11 期 区域的固相线温度, 工业级 H13 铸锭在加热到 1200 益以上时即会发生局部熔化[62] ,如图 9 所示. 因此,高温扩散后需要对铸锭进行锻造变形,以消除 高温扩散引起的晶粒长大及晶界弱化. 但是,高温 扩散温度过高时,材料的热加工性能急剧下降,锻造 过程中铸锭的开裂风险增加,限制了更高的高温扩 散温度在 H13 钢工业生产中的应用,使得国内厂商 在生产 H13 钢大尺寸模块时,难以完全消除其心部 的液析碳化物. 根据北美压铸协会 NADCA 规定,H13 钢交货 组织中存在液析碳化物时,产品会被判不合格,对液 析碳化物的控制是关乎 H13 钢品质的一个重要指 标. 作者调研了国内销售的优质进口 H13 钢,在显 微组织中未发现液析碳化物的存在. 有消息称,国 外模具钢厂在 H13 钢的生产过程中所采用的高温 扩散温度在 1300 益以上,保温时间也远高于国内模 具钢生产企业,这说明更高的高温扩散温度在工业 生产中是可行的,但是关于国外模具钢厂高温扩散 及锻造工艺的相关文献较少. 近年来,半固态成型 技术[63]由于节能和易于获得均匀组织的特点,开始 在铁基材料的热变形中推广. 该技术通过对材料进 行预处理,使其在固液两相区温度下具有极佳的热 加工性能(此时基体中存在 20% ~ 60% 的液相),并 可使液析碳化物在基体中均匀分布[8] ,有望解决铁 基材料在 1300 益 以上高温扩散后热加工性能差的 问题,提高高温扩散消除液析碳化物的效率. 图 9 原位观察 H13 钢高温加热时的局部熔化现象[62] . (a) 1000 益 ; (b) 1050 益 ; (c) 1100 益 ; (d) 1150 益 ; (e) 1200 益 ; (f) 1250 益 Fig. 9 In situ observation of the partial melt phenomenon in H13 steel at elevated temperatures [62] : (a) 1000 益 ; (b) 1050 益 ; (c) 1100 益 ; (d) 1150 益 ; (e) 1200 益 ; (f) 1250 益 2郾 4 改良型 H13 钢 H13 钢中的液析碳化物组成主要包括 Cr、Mo、 V、C,且部分液析碳化物含有 Ti 和 N 元素,因此调 整钢中液析碳化物形成元素含量,开发液析碳化物 不敏感型 H13 钢,也可以有效降低液析碳化物的 危害. 由于富 Mo 型液析碳化物与富 V 型液析碳化物 相比,凝固过程中不易生成,热力学稳定性差,目前 国内外开发无液析碳化物 H13 类材料主要是以 Mo 代替 V 的强化作用,同时降低 Si 含量以减轻偏析, 抑制液析碳化物的产生. 如降低 H13 钢中的 V 含 量,得到 AISI H11 钢;降低 H13 钢中的 Si、V 含量并 增加 Mo 含量,得到 1郾 2367 钢. Zhou 等[31] 降低了 H13 钢中的 Si、V 含量,用 Mo 代替了 V 的部分强化 作用,开发出 H13MOD 钢. 与传统 H13 钢对比发现 H13MOD 中 MC 型液析碳化物的分解温度降低至 1040 益 ,经过常规淬回火热处理即可消除液析碳化 物的危害. 宋雯雯等[64] 在 H13 钢的基础上降低了 Si、V 含量,提高了 Mo 含量,研制了新钢种 SDH8,但 新钢种的微观偏析更严重,液析碳化物数量反而更 多. 因此,调整 H13 钢中合金元素含量对液析碳化 物的影响需要考虑对材料其他性能的影响. ·1296·