AISI H13作為一種強韌兼備的熱作模具鋼，廣泛用于熱鍛壓模、熱擠壓模和鋁合金壓鑄模，本身需要具備優良的高溫強度及韌性。H13鋼合金元素質量分數較高，尤其是碳化物形成元素鉬、釩、鉻，凝固過程中合金元素的偏析會導致大尺寸碳化物或碳氮化物的析出，這些大尺寸硬質析出相的存在，對于模具鋼產品的強度、韌性無疑是有害的。本項目采用真空感應爐按照NADCA207-2003規定的H13鋼成分范圍進行實驗室小鋼錠熔煉，分析鑄錠中大尺寸析出相的特征，同時利用熱力學計算軟件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H13鋼中大尺寸析出相的析出行為進行合理的解釋分析。
實驗室真空感應爐熔煉鋼錠質量為5kg，合金原料采用純鐵、金屬鉻、金屬鉬、金屬錳及金屬硅，釩采用FeV5.18釩鐵合金。獲得鋼錠成分如表1所示，由于合金原料中會攜帶些許硫，鋼錠最終硫質量分數為0.0059%。將冶煉鋼錠縱向平均剖開，在高度1/2處沿橫截面1/2半徑及中心處取樣，試樣尺寸為10mm×10mm×10mm。試樣進行粗磨、拋光，采用SEM+EDS對大尺寸析出物的形貌及成分特征進行觀察。
表1 鋼錠成分（質量分數，%）
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
研究發現，H13鋼中大尺寸析出相包含3類—富釩的（V，Mo，Cr，Fe）C類、富Mo-Cr的（V，Mo，Cr，Fe）C類及硫化錳。富釩的（V，Mo，Cr，Fe）C類大尺寸析出相形狀多呈現長條形，尺寸達數十微米，部分依附于硫化錳形核的析出相呈類橢圓形；富Mo-Cr的（V，Mo，Cr，Fe）C析出相無規則形貌，鉬、鉻原子分數相差不大，釩原子分數稍低。根據復合大尺寸析出相的結合形式，可以推測出大尺寸析出相的析出順序。硫化物首先析出，富釩類（V，Mo，Cr，Fe）C相隨后，富Mo-Cr類（V，Mo，Cr，Fe）C相則最后析出。結合大尺寸析出相的成分特征，Thermo-calc計算結果與試驗結果一致。
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