·502· 工程科学学报，第38卷，第4期 雪友认为适量的Mg使晶内和晶界成条粗大的碳化 温2h,然后随炉冷却到730℃保温6h,最后随炉冷却 物细化，提高了钢的力学性能.Boa则认为Mg偏聚 到450℃出炉空冷 于晶界和相界来影响碳化物形态和大小. 1.2分析方法 本文尝试向Cr12MolV1冷作模具钢中添加不同 采用直读光谱测定钢中Si、Cr、Mn、V、Mo、Ni和P 含量的Mg,改善共晶碳化物的形态和分布，使碳化物 的含量，采用红外C/S分析仪测定钢中C和S的含 被细化，网状碳化物断裂且均匀分布，从而提高其热塑性 量，采用Leco TC500N2/0,分析仪测定钢中0和N的 1实验材料与方法 含量，采用iCAP6300ICP-OES分析仪测定钢中Mg的 含量.表1为实验钢的化学成分 1.1实验过程 为了保证钢样碳化物分布和形貌分析的准确性， 为了考察Mg处理对冷作模具钢碳化物及热塑性 所有钢样的分析面均在相同截面上切取10mm×10mm 的影响，以钢种Cl2MolV1为代表品种进行3炉实 的试样进行分析.铸态和锻态下的试样经过400~2000 验，其中2炉添加不同含量的Ni-Mg合金（镁的质量 号水砂纸逐级打磨抛光后利用CuCl2混合溶液(4g 分数为20.35%)进行Mg处理 CuCL2+20mL浓HCl+40mL乙醇)进行腐蚀，在Axio- 实验钢在50kg真空感应炉由工业纯铁和所需合 vet25型蔡司(ZEISS)金相显微镜下观察碳化物的形 金熔炼.熔炼时，除Si、Mn、A和Ni-Mg,其他的合金 貌和分布，并获得金相照片且利用PP6.0软件对碳 都和工业纯铁一起随炉加入，待其熔清后，充入A气 化物尺寸进行统计，然后利用SSX-550型扫描电镜对 至3kPa后依次加入Si、Mn和Al.待其再次完全熔清 碳化物的成分进行分析. 后，继续充入Ar气至9kPa后加入Ni-Mg合金，2min 每炉钢样进行高温拉伸试验.高温拉伸工艺为： 后浇铸成锭 试样在真空下以10℃·s加热至900℃，保温30min 铸锭去头去尾后，在每个铸锭上端切取部分试样 后，在恒温下对试样施加变形（拉速7.2mm·min). 分析铸态下碳化物的形貌，剩下的部分锻造成50mm 经冷却后进行试样的测量：伸长率以及断面直径.利 ×50mm的方棒.锻后红送退火，温度加热到850℃保 用扫描电镜观察分析高温拉伸断口. 表1实验钢的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of the test steel 试样号 Si Mn Mo Mg T.0 No.I 1.51 0.42 0.34 11.72 0.96 0.94 0 0.0088 0.019 0.0025 0.0054 No.2 1.51 0.41 0.34 11.80 0.98 0.92 0.0020 0.0065 0.019 0.0014 0.0052 No.3 1.50 0.43 0.35 11.81 0.95 0.92 0.0043 0.0052 0.020 0.0011 0.0054 80%(0.002%Mg)和86.50%(0.0043%Mg),分别 2 实验结果 提高6.31%和14.95%.钢的收缩率由72.75%(0% 2.1Mg对锻态Cr12Mo1V1钢高温性能的影响 Mg)增加到84%(0.002%Mg)和86.5%(0.0043% 高温拉伸试验结果如图1所示.从图中可以看 Mg),分别提高15.46%和18.90%.可见，Mg的添加 出，随着Mg含量的增加，钢的强度略有增加，但是增 提高了钢的热塑性 加不明显.钢的伸长率由75.25%(0%Mg)增加到 图2为不同Mg含量试样的高温拉伸断口形貌. 128 124 85 0 之116 112 70 64 90 62 85 60 58 75 56 10 20 30 0 70 0 10 20 30 40 Mg的质量分数/10 Mg的质量分数10 图1不同Mg含量试样的高温拉伸试验结果 Fig.I Results of high temperature tensile tests of the steels with different Mg contents工程科学学报，第 38 卷，第 4 期 雪友［15］认为适量的 Mg 使晶内和晶界成条粗大的碳化 物细化，提高了钢的力学性能． Bor［16］则认为 Mg 偏聚 于晶界和相界来影响碳化物形态和大小． 本文尝试向 Cr12Mo1V1 冷作模具钢中添加不同 含量的 Mg，改善共晶碳化物的形态和分布，使碳化物 被细化，网状碳化物断裂且均匀分布，从而提高其热塑性． 1 实验材料与方法 1. 1 实验过程 为了考察 Mg 处理对冷作模具钢碳化物及热塑性 的影响，以钢种 Cr12Mo1V1 为代表品种进行 3 炉实 验，其中 2 炉添加不同含量的 Ni--Mg 合金( 镁的质量 分数为 20. 35% ) 进行 Mg 处理． 实验钢在 50 kg 真空感应炉由工业纯铁和所需合 金熔炼． 熔炼时，除 Si、Mn、Al 和 Ni--Mg，其他的合金 都和工业纯铁一起随炉加入，待其熔清后，充入 Ar 气 至 3 kPa 后依次加入 Si、Mn 和 Al． 待其再次完全熔清 后，继续充入 Ar 气至 9 kPa 后加入 Ni--Mg 合金，2 min 后浇铸成锭． 铸锭去头去尾后，在每个铸锭上端切取部分试样 分析铸态下碳化物的形貌，剩下的部分锻造成 50 mm × 50 mm 的方棒． 锻后红送退火，温度加热到 850 ℃ 保 温 2 h，然后随炉冷却到 730 ℃ 保温 6 h，最后随炉冷却 到 450 ℃出炉空冷． 1. 2 分析方法 采用直读光谱测定钢中 Si、Cr、Mn、V、Mo、Ni 和 P 的含量，采用红外 C / S 分析仪测定钢中 C 和 S 的含 量，采用 Leco TC 500 N2 /O2分析仪测定钢中 O 和 N 的 含量，采用 iCAP 6300 ICP--OES 分析仪测定钢中 Mg 的 含量． 表 1 为实验钢的化学成分． 为了保证钢样碳化物分布和形貌分析的准确性， 所有钢样的分析面均在相同截面上切取 10 mm × 10mm 的试样进行分析． 铸态和锻态下的试样经过 400 ～ 2000 号水砂纸逐级打磨抛光后利用 CuCl2 混合 溶 液( 4 g CuCl2 + 20 mL 浓 HCl + 40 mL 乙醇) 进行腐蚀，在 Axio￾vert25 型蔡司( ZEISS) 金相显微镜下观察碳化物的形 貌和分布，并获得金相照片且利用 IPP 6. 0 软件对碳 化物尺寸进行统计，然后利用 SSX--550 型扫描电镜对 碳化物的成分进行分析． 每炉钢样进行高温拉伸试验． 高温拉伸工艺为: 试样在真空下以 10 ℃·s － 1加热至 900 ℃，保温 30 min 后，在恒温下对试样施加变形( 拉速 7. 2 mm·min － 1 ) ． 经冷却后进行试样的测量: 伸长率以及断面直径． 利 用扫描电镜观察分析高温拉伸断口． 表 1 实验钢的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the test steel % 试样号 C Si Mn Cr Mo V Mg S P T. O N No． 1 1. 51 0. 42 0. 34 11. 72 0. 96 0. 94 0 0. 0088 0. 019 0. 0025 0. 0054 No． 2 1. 51 0. 41 0. 34 11. 80 0. 98 0. 92 0. 0020 0. 0065 0. 019 0. 0014 0. 0052 No． 3 1. 50 0. 43 0. 35 11. 81 0. 95 0. 92 0. 0043 0. 0052 0. 020 0. 0011 0. 0054 图 1 不同 Mg 含量试样的高温拉伸试验结果 Fig． 1 Ｒesults of high temperature tensile tests of the steels with different Mg contents 2 实验结果 2. 1 Mg 对锻态 Cr12Mo1V1 钢高温性能的影响 高温拉伸试验结果如图 1 所示． 从图中可以看 出，随着 Mg 含量的增加，钢的强度略有增加，但是增 加不明显． 钢的伸长率由 75. 25% ( 0% Mg) 增加到 80% ( 0. 002% Mg) 和 86. 50% ( 0. 0043% Mg) ，分别 提高 6. 31% 和 14. 95% ． 钢的收缩率由 72. 75% ( 0% Mg) 增加到 84% ( 0. 002% Mg) 和 86. 5% ( 0. 0043% Mg) ，分别提高 15. 46% 和 18. 90% ． 可见，Mg 的添加 提高了钢的热塑性． 图 2 为不同 Mg 含量试样的高温拉伸断口形貌． · 205 ·