微量鎂改善H13鋼中碳化物的機(jī)理研究

H13熱作模具鋼屬于中碳鋼，鋼中的Cr、Mo、V含量較高，因此鋼在凝固過程中這些碳化物形成元素會(huì)偏聚析出大量的網(wǎng)狀碳化物，經(jīng)過熱處理也很難完全消除，從而降低了鋼的性能。近年來，研究發(fā)現(xiàn)向鋼中加入一定量的鎂能夠改善鋼中碳化物的形態(tài)分布，提高鋼的性能。但目前仍處于經(jīng)驗(yàn)階段，同時(shí)關(guān)于鎂對(duì)H13鋼鑄態(tài)組織和一次碳化物的影響研究還較少，因此科研人員以H13鋼為研究對(duì)象，探究鎂對(duì)其鑄態(tài)組織和碳化物的作用及機(jī)理。

試驗(yàn)材料采用H13鋼，經(jīng)20kg真空感應(yīng)爐冶煉6組加入不同鎂含量（0、0.001%、0.0025%、0.004%、0.0055%、0.007%）的含鎂鋼錠，其中鎂以鎂鎳合金（鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%）的方式加入鋼中。

將成品的H13鋼截取后，加入到中頻爐內(nèi)，蓋上爐蓋，將爐子升溫，同時(shí)將爐內(nèi)抽成真空，之后先向爐內(nèi)通入氬氣使?fàn)t子內(nèi)部壓強(qiáng)達(dá)到0.07MPa，再次把爐內(nèi)抽成真空，達(dá)到洗氣的目的，最后再將爐內(nèi)通入氬氣至爐內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到0.07MPa，待鋼全部融化后，加入鎂鎳合金，2min之后出鋼，澆鑄成錠，空冷至室溫。將鋼錠取出，在離鋼錠底部30mm處取20mm×20mm×20mm的小鋼樣，通過光學(xué)顯微鏡觀察碳化物的形貌和分布，利用掃描電鏡對(duì)碳化物成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明：

（1）H13鋼中加入微量的鎂元素之后，能夠打斷H13鋼中的網(wǎng)狀碳化物，改善碳化物的形狀以及其在鋼中的分布，使粗大的網(wǎng)狀碳化物轉(zhuǎn)變成細(xì)小的短條狀，經(jīng)過鎂處理后的H13鋼中的碳化物以M7C3型鉻鐵復(fù)合碳化物（（Fe，Cr）3C）為主。

（2）鎂細(xì)化H13鋼中的碳化物有一個(gè)含量范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)鎂含量越高，碳化物的細(xì)化程度就越高，但當(dāng)達(dá)到一定程度之后隨著鎂含量的加入，其對(duì)碳化物的細(xì)化效果變差，直至最后細(xì)化效果消失。鎂加入量為0.004%時(shí)，其對(duì)碳化物的細(xì)化效果最佳。