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H13-Nb含鈮模具鋼偏析、液析碳化物、組織及力學性能
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-05-05
為進一步提高H13型熱作模具鋼的性能，以適應日益苛刻的服役條件，在H13鋼的基礎上進行成分優化，并取得了一定成效，如DIEVAR鋼和QRO90鋼。
?? 連軋管機用限動芯棒是無縫鋼管連軋機組的重要熱變形工具，其工作環境極為惡劣，需要在高溫下承受很大的復雜應力并經受大的循環熱應力。芯棒的主要失效形式是熱磨損和熱疲勞，因此，影響芯棒使用壽命的最關鍵性能是高溫摩擦抗力和韌性，通常韌性的影響更重要。近年來，為進一步提高H13型熱作模具鋼的性能，以適應日益苛刻的服役條件，在H13鋼的基礎上進行成分優化，并取得了一定成效，如DIEVAR鋼和QRO90鋼。
Nb是一種對C有極高親合力的元素，能形成十分穩定的碳化物，在合金鋼中得到廣泛的應用。目前含Nb的H13鋼并未在生產中得到有效應用和推廣，因為很多實驗基于小尺寸試樣，而生產實踐中大尺寸H13鋼錠凝固易產生缺陷。為此，本工作在H13基礎上添加0.06%Nb（記為H13-Nb），研究Nb對大尺寸H13芯棒退火態偏析、組織、液析碳化物影響，進而研究Nb對H13鋼橫向韌性的影響規律，對大尺寸含Nb的?H13鋼產品的實際生產和使用具有一定參考價值和指導意義。
實驗材料為H13和H13-Nb芯棒，直徑200mm，H13和H13-Nb的化學成分（除Nb元素外）都符合NADCA#207-2003成分標準。兩種材料的冶煉工藝為真空感應爐+電渣重熔冶煉，后經過高溫擴散、鍛造和退火。
在芯棒的芯部、1/4直徑、邊部各取出3個標準V型缺口沖擊試樣（尺寸為10mm×10mm×55mm，缺口方向平行于縱向）和1個退火態金相試樣（尺寸為10mm×10mm×15mm），沖擊試樣熱處理工藝為750℃預熱45min，1030℃保溫30min后油淬，640℃保溫2h回火2次。利用OM、SEM、EDS、EBSD、硬度測試及沖擊韌性實驗等分析手段，對比研究H13鋼和H13-Nb鋼芯棒偏析、液析碳化物、組織及力學性能。結果表明：
（1）H13-Nb中0.06%Nb加重了偏析，改變MC相液析碳化物的類型，由VC為主變成以（V，Nb）C為主，提高了MC相析出的溫度，產生較多的液析碳化物。?
（2）H13-Nb退火態偏析造成鋼的有效晶粒尺寸較大且分布不均勻，降低了H13-Nb芯棒的韌性。
（3）液析碳化物經過淬火、回火沒有發生改變，H13-Nb中較多較大的液析碳化物對韌性也有較大的影響。
（4）大型芯棒H13和H13-Nb存在尺寸效應，從芯部到邊部，偏析逐漸減輕，液析碳化物數量逐漸減少，沖擊功也逐漸增大。
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