第7期 宁安刚等：H13钢电渣锭、锻造及淬回火过程中碳化物析出行为 ·901· 0 100a) 100 -- Cr.Co CrCo 80 -20 V.C 80 实线 平衡溶度积 实线 平衡溶度积 部 60 -40 60 虚线 实际溶度积 虚线 实际溶度积 CrC 40 -60 CraC 实线 平衡溶度积 墟线 实际溶度积 20 20 -80 VC VC, 0 VC------ -100 17501800185019001950 1680 170017201740 1760 200 600 1000 1400 1800 温度水 温度K 温度水 图6H13钢液相中、凝固过程固相中及凝固时液相中的平衡溶度积和实际溶度积随温度变化曲线.()液相钢液中：(b)凝固过程液相中： (c)固相中 Fig.6 Curves of equilibrium solubility product and actual solubility product to temperature:(a)in the liquid phase:(b)in the liquid phase during solidification:(c)in the solid phase 的固相中碳与铬、碳与钒的溶度积得到不同碳浓度 的VC,增多，在1446~1546K之间大量析出V.C, 下在不同温度的铬和钒的平衡浓度，如图7和图8 实验中在电渣锭和锻造后发现大量VC,验证了该 所示 结论 由图8可以看出：Cr3C6在452.2K时析出，之 0.010 1546K 后随着温度降低，H13钢基体中[C]的减少都极为 0.008 均匀，这些脱溶Cr与钢中游离C形成CrC6,进而 从晶界析出 0.006 1496K 0.004 4结论 1446K 0.002 1396K (1)电渣锭退火与锻后退火H13钢中析出的 346K 0 1296 碳化物较粗大，结构相似，形成大相对分子质量的析 0.0150.016 0.0170.0180.0190.020 出物的趋势明显，尺寸在200~300nm之间；而淬回 e 火态H13钢中的碳化物以小相对分子质量，含Cr、V 图7固相中温度对与VC,平衡的固溶V门和[C]的影响 和Mo的复合碳化物为主，平均尺寸为l00nm Fig.7 Influence of temperature on soluble [V]and [C]which bal- (2)经过电子衍射标定及能谱分析，三种状态 ance with VsC in the solid phase 下H13钢中球形析出物为富Cr的碳化物(CrzC6), 0.054 方形及条棒状析出物为富V、富Mo的碳化物，小颗 0.052 452K 粒(<100nm)状析出物为Cr、V复合碳化物 0.050 0.048 442K (Cr2VC,). 0.046 (3)随着冷却的进行，当温度降到固相线以下 0.044 432K 1546.3K时VC,开始析出，当温度降到452.2K时 0.042 0.0405 422K CrC6开始析出，它们在固相中的析出顺序为VC,> 0.038 Cr2aC6· 0.036 412K 0.034 402K 0.015 0.016 0.0170.018 0.019 参 考文献 图8固相中温度对与Cr2C。平衡的固溶[C]和[的影响 1]Unterweiser P M,Boyer H E,Kubbs J J.Heat Treater's Guide Fig.8 Influence of temperature on soluble [Cr]and [C]which bal- Standard Practices and Procedures for Steel.Ohio:ASM Metals ance with Cr2Co in the solid phase Park,1982:493 2] Pan X H,Zhu Z C.The study of the chemical composition and 由图7可以看出：当温度降低到1546.3K以下 improvement and development for the H13 hot work die mold steel.Die Mold Manuf,2006(4):78 时，VC,开始从H13钢基体中析出：在碳的摩尔分 (潘晓华，朱祖昌.H13热作模具钢的化学成分及其改进和发 数为0.0164(0c=0.36)时，随着温度的降低，析出 展的研究.模具制造，2006(4)：78)第 7 期 宁安刚等: H13 钢电渣锭、锻造及淬回火过程中碳化物析出行为 图6 H13 钢液相中、凝固过程固相中及凝固时液相中的平衡溶度积和实际溶度积随温度变化曲线． ( a) 液相钢液中; ( b) 凝固过程液相中; ( c) 固相中 Fig． 6 Curves of equilibrium solubility product and actual solubility product to temperature: ( a) in the liquid phase; ( b) in the liquid phase during solidification; ( c) in the solid phase 的固相中碳与铬、碳与钒的溶度积得到不同碳浓度 下在不同温度的铬和钒的平衡浓度，如图 7 和图 8 所示． 图 7 固相中温度对与 V8C7平衡的固溶［V］和［C］的影响 Fig． 7 Influence of temperature on soluble［V］and［C］which bal￾ance with V8C7 in the solid phase 图 8 固相中温度对与 Cr23C6平衡的固溶［Cr］和［C］的影响 Fig． 8 Influence of temperature on soluble［Cr］and［C］which bal￾ance with Cr23C6 in the solid phase 由图 7 可以看出: 当温度降低到 1546. 3 K 以下 时，V8C7开始从 H13 钢基体中析出; 在碳的摩尔分 数为 0. 0164 ( wC = 0. 36) 时，随着温度的降低，析出 的 V8C7增多，在 1446 ～ 1546 K 之间大量析出 V8C7 ． 实验中在电渣锭和锻造后发现大量 V8 C7验证了该 结论． 由图 8 可以看出: Cr23C6在 452. 2 K 时析出，之 后随着温度降低，H13 钢基体中［Cr］的减少都极为 均匀，这些脱溶 Cr 与钢中游离 C 形成 Cr23 C6，进而 从晶界析出． 4 结论 ( 1) 电渣锭退火与锻后退火 H13 钢中析出的 碳化物较粗大，结构相似，形成大相对分子质量的析 出物的趋势明显，尺寸在 200 ～ 300 nm 之间; 而淬回 火态 H13 钢中的碳化物以小相对分子质量，含 Cr、V 和 Mo 的复合碳化物为主，平均尺寸为 100 nm． ( 2) 经过电子衍射标定及能谱分析，三种状态 下 H13 钢中球形析出物为富 Cr 的碳化物( Cr23C6 ) ， 方形及条棒状析出物为富 V、富 Mo 的碳化物，小颗 粒 ( ＜ 100 nm) 状 析 出 物 为 Cr、V 复 合 碳 化 物 ( Cr2VC2 ) ． ( 3) 随着冷却的进行，当温度降到固相线以下 1546. 3 K 时 V8C7开始析出，当温度降到 452. 2 K 时 Cr23C6开始析出，它们在固相中的析出顺序为 V8C7 ＞ Cr23C6 ． 参 考 文 献 ［1］ Unterweiser P M，Boyer H E，Kubbs J J． Heat Treater＇s Guide Standard Practices and Procedures for Steel． Ohio: ASM Metals Park，1982: 493 ［2］ Pan X H，Zhu Z C． The study of the chemical composition and improvement and development for the H13 hot work die ＆ mold steel． Die Mold Manuf，2006( 4) : 78 ( 潘晓华，朱祖昌． H13 热作模具钢的化学成分及其改进和发 展的研究． 模具制造，2006( 4) : 78) · 109 ·