钢中含碳量决定淬火钢的基体硬度,按钢中含碳量与淬火钢硬度的关系曲线可以知道,h13钢的淬火硬度在55hrc左右。对工具钢而言,钢中的碳一部分进入钢的基体中引起固溶强化。另外一部分碳将和合金元素中的碳化物形成元素结合成合金碳化物。
对热作模具钢,这种合金碳化物除少量残留的以外,还要求它在回火过程中在淬火马氏体基体上弥散析出产生两次硬化现象。从而由均匀分布的残留合金碳化合物和回火马氏体的组织来决定热作模具钢的性能。由此可见,钢中的含c量不能太低。
再则以cr对0.3c-1mn钢回火性能的作用来分析,加入﹤6% cr对提高钢回火抗力是有利的,但未能构成二次硬化;当含cr﹥6%的钢淬火后在550℃回火会出现二次硬化效应。人们对热作钢模具钢一般选5%铬的加入量。
工具钢中的铬一部分溶入钢中起固溶强化作用,另一部分与碳结合,按含铬量高低以(fecr)3c、(fecr)7c3和m23c6形式存在,从而来影响钢的性能。
具有面心立方点阵的vc碳化物,稳定性高,约在900~950℃温度开始溶解,在1100℃以上开始大量溶解(溶解终结温度为1413℃)[17];它在500~700℃回火过程中析出,不易聚集长大,能作为钢中强化相。中等碳化物形成元素w 、mo形成的m2c和mc 碳化物具有密排和简单六方点阵,它们的稳定性较差些,亦具较高的硬度、熔点和溶解温度,仍可作为在500~650℃范围使用钢的强化相。m23c6(如cr23c6等)具有复杂立方点阵,稳定性更差,结合强度较弱,熔点和溶解温度较低(在1090℃溶入a中),只有在少数耐热钢中经综合合金化后才有较高稳定性(如(crfemow)23c6,可作为强化相。具有复杂六方结构的m7c3(如cr7c3、 fe4cr3c3或fe2cr5c3)的稳定性更差,它和fe3c类碳化物一样很易溶解和析出,具有较大的聚集长大速度,一般不能作为高温强化相。
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