在高溫下熱加工工具鋼必須保持良好的力學(xué)性能。在典型的加工應(yīng)用過程中，諸如鍛造、擠壓和壓鑄等，工具和產(chǎn)品之間的接觸溫度高達(dá)823K（550℃）以上，要求高溫工具強(qiáng)化機(jī)制必須能替代通常的低溫回火馬氏體的強(qiáng)度。對(duì)于H11鋼，二次碳化物析出被用作主要的強(qiáng)化機(jī)制，慣例地依靠形成Mo、Cr和V的二次碳化物。因?yàn)橐恍┯猛镜捻g性要求，為了獲得38～55HRC的硬度水平，通常選擇回火溫度在813K～923K（540℃～650℃），超出二次硬化峰值。
20多年前就表明Si含量從1.0降到0.01%可提高H11工具鋼的力學(xué)性能。然而，最近才出現(xiàn)相應(yīng)的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例。發(fā)現(xiàn)Si含量從1.0%降到0.2～0.3%是使韌性強(qiáng)烈提高和改善抗回火能力的主要原因。
研究人員目前利用透射電子顯微鏡（TEM）和有關(guān)先前確認(rèn)的硅含量對(duì)力學(xué)性能的影響，研究了H11熱作模具鋼在898K回火過程中的二次碳化物形成。試驗(yàn)用了四種不同Si含量的H11鋼，化學(xué)成分見表1。結(jié)果觀察到較低Si含量（0.05和0.3%Si）鋼和較高Si含量（1.0和2.0%Si）鋼產(chǎn)生不同的碳化物相和不同的顆粒分布。發(fā)現(xiàn)與在較高Si含量鋼中的形成的M2C合金碳化物相比，在較低Si含量鋼中Cr、Mo和V穩(wěn)定滲碳體顆?？稍斐上嗨频某恋碛不饔谩ＵJ(rèn)為較低Si含量的鋼具有更高的韌性是因?yàn)樵诮?jīng)調(diào)質(zhì)的馬氏體顯微組織的內(nèi)部板條狀和內(nèi)部束狀的區(qū)域中有更細(xì)、更均勻分布的富鉻M7C3碳化物。
表1試驗(yàn)用鋼的化學(xué)成分%
|
試驗(yàn)鋼種類 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
V |
P |
S |
N |
O |
|
2% Si |
0.38 |
2.06 |
0.35 |
5.05 |
1.33 |
0.40 |
0.029 |
0.0040 |
0.0044 |
0.0012 |
|
1% Si |
0.36 |
0.98 |
0.35 |
5.03 |
1.30 |
0.41 |
0.026 |
0.0038 |
0.0039 |
0.0021 |
|
0.3% Si |
0.35 |
0.29 |
0.35 |
5.09 |
1.29 |
0.42 |
0.027 |
0.0040 |
0.0035 |
0.0012 |
|
0.05% Si |
0.35 |
0.05 |
0.36 |
5.02 |
1.27 |
0.42 |
0.026 |
0.0035 |
0.0018 |
0.0032 |
（心遠(yuǎn)）
