鍛造模具制作
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工具鋼中的鉻一部分溶入鋼中起固溶強化作用,另一部分與碳結合,按含鉻量高低以(FeCr)3C、(FeCr)7C3和M23C6形式存在,從而來影響鋼的性能。另外還要考慮合金元素的交互作用影響,如當鋼中含鉻、鉬和釩時,Cr>3%<sup>[14]</sup>時,Cr能阻止V4C3的生成和推遲Mo2C的共格析出,V4C3和Mo2C是提高鋼材的高溫強度和抗回火性的強化相<sup>[14]</sup>,這種交互作用提高該鋼耐熱變形性能。
鉻溶入鋼奧氏體中增加鋼的淬透性。Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si﹑Ni都與Cr一樣是增加鋼淬透性的合金元素。人們習慣用淬透性因子加以表征,一般國內現有資料[15]還只應用Grossmann等的資料,后來Moser和Legat[16,22]的更進一步工作提出由含C量和奧氏體晶粒度決定基本淬透性直徑Dic和合金元素含量確定的淬透性因子(示于圖3中)來計算合金鋼的理想臨界直徑Di,也可從下式作近似計算: Di=Dic×2.21Mn×1.40Si×2.13Cr×3.275Mo×1.47Ni (1) (1)式中各合金元素以質量百分數表示。由該式,人們對Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni元素影響鋼淬透性有相當明確的半定量了解。
Cr對鋼共析點的影響,它和Mn大致相似,在約5%的含鉻量時,共析點的含C量降到0.5%左右。另外Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti的加入更顯著降低共析點含C量。為此可以知道:熱作模具鋼和高速鋼一樣屬于過共析鋼。共析含C量的降低,將增加奧氏體化后組織中和zui后組織中的合金碳化物含量。
鋼中合金C化物的行為與其自身的穩定性有關,實際上,合金C化物的結構、穩定性與相應C化物形成元素的d電子殼層和S電子殼層的電子欠缺程度相關[17]。隨著電子欠缺程度下降,金屬原子半徑隨之減小,碳和金屬元素的原子半徑比rc/rm增加,合金C化物由間隙相向間隙化合物變化,C化物的穩定性減弱,其相應熔化溫度和在A中溶解溫度降低,其生成自由能的值減小,相應的硬度值下降。具有面心立方點陣的VC碳化物,穩定性高,約在900~950℃溫度開始溶解,在1100℃以上開始大量溶解(溶解終結溫度為1413℃)[17];它在500~700℃回火過程中析出,不易聚集長大,能作為鋼中強化相。中等碳化物形成元素W 、Mo形成的M2C和MC 碳化物具有密排和簡單六方點陣,它們的穩定性較差些,亦具較高的硬度、熔點和溶解溫度,仍可作為在500~650℃范圍使用鋼的強化相。M23C6(如Cr23C6等)具有復雜立方點陣,穩定性更差,結合強度較弱,熔點和溶解溫度較低(在1090℃溶入A中),只有在少數耐熱鋼中經綜合合金化后才有較高穩定性(如
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