第1期 黄进峰等：喷射沉积H13钢的组织和硬度 ·31· 池 2 um 德 e 图3不同温度回火后喷锻H13钢的SEM照片.(a)500℃：(b)550℃：(c600℃；(d650℃；(e)700℃ Fg3 SEM photogmaphs of spraying and forging H13 temnpered at different ionpemtures(a)500℃；(b)550℃；(d)600℃；(d)650℃；(e) 700℃ 的渗碳体.在回火的早期阶段，回火组织与淬火组 织形态差别不大，α相板条形状与淬火态基本一样， 为回火马氏体，如图3(a)所示.合金元素CrMo.V 和S等抑制回火初期碳原子的偏聚以及马氏体和 50 残余奥氏体的分解.尤其是$元素，其质量分数已 45以 40 达到102%，这种元素对过渡碳化物（ε碳化物）有 图 一机积态 35 一·一沉积锻造态 稳定化作用，阻碍0F©C的形核与长大.有研究表 30 ·一铸沿锻造态 明，H13钢在520℃左右会出现二次硬化峰，回 一铸态 火组织是回火马氏体 20 500 550 600 650 700 在550℃回火时，组织仍然是回火马氏体，如 温度℃ 图3(b)所示.当回火温度进一步升高到600℃时， 图4四种状态的H13钢在不同回火温度下的硬度 硬度开始下降，回火组织开始向回火索氏体过渡，α Fig 4 Harness of H13 steel under four states tempered at different 相进一步得到恢复，部分板条已合并，如图3（©）所 tem peratures 示.当回火温度进一步升高到650℃时，如图3(d) 马氏体存在固溶强化和高密度位错产生的亚结构强 所示，碳化物大小不均，部分聚集长大，有碳化物析 化等，使马氏体的硬度较高，而索氏体是粒状渗碳体 出，但此时恢复引起的软化占主导地位.当回火温 和等轴状铁素体所构成的复相组织，其硬度和马氏 度到700℃时，由于碳化物粒子粗化，其组织是由粗 体相比较低，因此当组织由马氏体转变为索氏体时， 化的粒状渗碳体和等轴状铁素体所构成的索氏体， 使钢的硬度降低. 此时硬度急剧下降，如图3(e)和图4所示. 喷射成形态在600℃回火时，硬度仍能保持在 (2)四种工艺状态H13钢在不同回火温度下的 HRC60,显示出具有很高的回火稳定性.喷锻态使 硬度.从图4可以看出，铸态、铸锻态H13钢在 材料的强度有所提高，但合金元素固溶度有所下降， 600℃回火时硬度迅速下降1).这是因为铸态和俦 故回火后硬度较喷射成形态下降HRC52,但硬度 锻态在600℃回火时组织由马氏体转变为索氏体， 保持在HRC55,和锻态550℃回火硬度HRC562第 １期 黄进峰等：喷射沉积 Ｈ１３钢的组织和硬度 图 ３ 不同温度回火后喷锻 Ｈ１３钢的 ＳＥＭ照片．（ａ）５００℃；（ｂ）５５０℃；（ｃ）６００℃；（ｄ）６５０℃；（ｅ）７００℃ Ｆｉｇ．３ ＳＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｓｐｒａｙｉｎｇａｎｄｆｏｒｇｉｎｇＨ１３ｔｅｍｐｅｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ：（ａ）５００℃；（ｂ）５５０℃；（ｃ）６００℃；（ｄ）６５０℃；（ｅ） ７００℃ 的渗碳体．在回火的早期阶段，回火组织与淬火组 织形态差别不大，α相板条形状与淬火态基本一样， 为回火马氏体，如图 ３（ａ）所示．合金元素 Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ 和 Ｓｉ等抑制回火初期碳原子的偏聚以及马氏体和 残余奥氏体的分解．尤其是 Ｓｉ元素，其质量分数已 达到 １０２％，这种元素对过渡碳化物（ε碳化物）有 稳定化作用，阻碍 θ Ｆｅ３Ｃ的形核与长大．有研究表 明，Ｈ１３钢在 ５２０℃左右会出现二次硬化峰 ［１２］，回 火组织是回火马氏体． 在 ５５０℃回火时，组织仍然是回火马氏体，如 图 ３（ｂ）所示．当回火温度进一步升高到 ６００℃时， 硬度开始下降，回火组织开始向回火索氏体过渡，α 相进一步得到恢复，部分板条已合并，如图 ３（ｃ）所 示．当回火温度进一步升高到 ６５０℃时，如图 ３（ｄ） 所示，碳化物大小不均，部分聚集长大，有碳化物析 出，但此时恢复引起的软化占主导地位．当回火温 度到 ７００℃时，由于碳化物粒子粗化，其组织是由粗 化的粒状渗碳体和等轴状铁素体所构成的索氏体， 此时硬度急剧下降，如图 ３（ｅ）和图 ４所示． （２）四种工艺状态 Ｈ１３钢在不同回火温度下的 硬度．从图 ４可以看出，铸态、铸锻态 Ｈ１３钢在 ６００℃回火时硬度迅速下降 ［１３］．这是因为铸态和铸 锻态在 ６００℃回火时组织由马氏体转变为索氏体， 图 ４ 四种状态的 Ｈ１３钢在不同回火温度下的硬度 Ｆｉｇ．４ ＨａｒｄｎｅｓｓｏｆＨ１３ｓｔｅｅｌｕｎｄｅｒｆｏｕｒｓｔａｔｅｓｔｅｍｐｅｒｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ 马氏体存在固溶强化和高密度位错产生的亚结构强 化等，使马氏体的硬度较高，而索氏体是粒状渗碳体 和等轴状铁素体所构成的复相组织，其硬度和马氏 体相比较低，因此当组织由马氏体转变为索氏体时， 使钢的硬度降低． 喷射成形态在 ６００℃回火时，硬度仍能保持在 ＨＲＣ６０，显示出具有很高的回火稳定性．喷锻态使 材料的强度有所提高，但合金元素固溶度有所下降， 故回火后硬度较喷射成形态下降 ＨＲＣ５２，但硬度 保持在 ＨＲＣ５５，和锻态 ５５０℃回火硬度 ＨＲＣ５６２ ·３１·