AISI H13作為一種具有強韌性的熱作模具鋼，廣泛應用于熱鍛、熱擠壓模和鋁合金壓鑄模，具有優(yōu)異的高溫強度和韌性。H13鋼合金元素的質量分數(shù)較高，特別是鉬、釩、鉻等碳化物形成元素。在凝固過程中，合金元素的分析會導致大型碳化物或碳氮化物的沉淀。這些大型硬沉淀相的存在無疑對模具鋼產(chǎn)品的強度和韌性有害。本項目采用真空感應爐NADCA207-2003規(guī)定的H實驗室小鋼錠熔化13鋼成分范圍，分析鑄錠中大尺寸沉淀相的特性，并采用熱力學計算軟件Thermo-calc對凝固過程中大尺寸析出相的析出行為進行計算，以此對H合理解釋和分析13鋼中大尺寸沉淀相的沉淀行為。
實驗室真空感應爐熔煉鋼錠質量5kg，純鐵、金屬鉻、金屬鉬、金屬錳和金屬硅是合金原料FeV5.18釩鐵合金。如表1所示，由于合金原料中攜帶少量硫，鋼錠的最終硫質量分數(shù)為0.059%。縱向平均切割冶煉鋼錠，沿橫截面1/2半徑和中心取樣1/2高度mm×10mm×10mm。樣品粗磨拋光，采用SEM EDS觀察大尺寸沉淀物的形狀和成分特征。
表1 鋼錠成分(質量分數(shù)，%)
項目
C
Si
Mn
Cr
Mo
V
S
N
NADCA
207-2003
0.37～0.42
0.80～1.20
0.20～0.50
5.00～5.50
1.20～1.75
0.80～1.20
-
-
H13
0.42
1.06
0.42
5.38
1.50
0.97
0.0059
0.0056
研究發(fā)現(xiàn)，H13鋼中大尺寸沉淀，包括3類-富釩（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C類、富Mo-Cr的（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C硫化錳。富釩的（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C大尺寸沉淀相形狀多為長條形，尺寸達數(shù)十微米，部分依附于硫化錳核沉淀相呈橢圓形；富Mo-Cr的（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C鉬和鉻原子分數(shù)相差不大，釩原子分數(shù)略低。根據(jù)復合大尺寸沉淀相的組合形式，可以推斷出大尺寸沉淀相的沉淀順序。硫化物首先沉淀，富釩（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C相隨后，富Mo-Cr類（V，Mo，Cr，F(xiàn)e）C相則最終沉淀。結合大尺寸沉淀相的成分特征，Thermo-calc計算結果與試驗結果一致。
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