奧氏體型熱作模具鋼的顯微組織為奧氏體及其析出相，無論在常溫或高溫工作狀態(tài)下，都能保持穩(wěn)定單一的奧氏體組織，因此避免了傳統(tǒng)馬氏體模具鋼在650℃時出現(xiàn)的基體開始分解、回復軟化等問題。奧氏體本身具有良好的韌性，可以通過后續(xù)時效處理獲得彌散分布于基體上穩(wěn)定、細小的析出相，以提高材料的強度和硬度。
SDHA鋼是一種能適用于680℃以上工作溫度的高錳奧氏體熱作模具鋼，其性能的優(yōu)劣主要取決于奧氏體晶粒的尺寸以及析出相的大小、形態(tài)和分布情況。
相關(guān)研究表明，氮元素的加入可穩(wěn)定奧氏體組織，形成穩(wěn)定彌散的碳氮化物，提高材料的強度和硬度；還可抑制析出相的粗化，提高材料的高溫穩(wěn)定性。為了進一步提高SDHA鋼的性能，研究人員向鋼中添加一定量的氮元素，將該鋼與原始SDHA鋼作對比分析，研究了氮元素對其組織和性能的影響。
使用中頻感應(yīng)爐熔煉試驗鋼。熔煉含氮的SDHA鋼（1#試驗鋼）時，在鋼液中先后添加氮化鉻鐵與氮化錳鐵，對澆注出的鋼錠再進行電渣重熔二次精煉，以降低夾雜物的含量，并獲得成分均勻、組織致密、質(zhì)量較好的鋼錠，然后再經(jīng)1230℃高溫均勻化處理；熔煉不添加氮的SDHA鋼（2#試驗鋼）時高溫均勻化溫度為1280℃，其它步驟與冶煉加氮的SDHA鋼的相同，兩種試驗鋼的化學成分如表1所示。
表1試驗鋼的化學成分（質(zhì)量分數(shù)）
|
編號 |
C |
Si |
Mn |
Cr |
Mo |
V |
N |
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1# |
0.632 |
0.901 |
14.255 |
3.158 |
1.698 |
1.786 |
0.208 |
|
2# |
0.627 |
0.850 |
14.334 |
3.046 |
1.733 |
1.779 |
－ |
試驗鋼的后續(xù)熱處理采用固溶、時效工藝，其中1#試驗鋼采用1200℃固溶保溫0.5h后油冷，2#試驗鋼采用1170℃固溶保溫0.5h后油冷，二者的時效處理均選擇在720℃保溫2h。通過改變時效工藝，將兩種試驗鋼的硬度調(diào)整至45HRC后，選取750℃保溫，時間為2，4，6，8，10，15，20h，測定保溫不同時間后分別的硬度，并繪制成熱穩(wěn)定性曲線。
結(jié)果表明：加入氮后，鋼中主要析出相為V（C，N），硬度提高了2HRC；在750℃時的熱穩(wěn)定性更佳，在20h的時效時間內(nèi)硬度維持在45HRC以上；在晶界處存在形狀規(guī)則的釩的碳氮化物，降低了晶界強度，使含氮鋼的室溫橫向沖擊功下降了約8%。（心遠）
