高温时H13钢中初生碳氮化物的分解研究

孙晓林^1,2，王飞²，陈希春²，毛明涛^1,2，郭汉杰^1,3

1. 北京科技大学冶金与生态工程学院2. 钢铁研究总院高温材料研究所3. 高端金属材料特种熔炼与制备北京市重点实验室

摘 要：利用光学显微镜、扫描电镜和电子探针研究了H13钢中初生碳氮化物高温分解时的形貌、尺寸、成分变化规律.原始初生碳氮化物主要为10³0μm的长条状(V_x,Mo_1-x)(C_y,N_1-y)及少量方形的(Ti_x,V_1-x)(C_y,N_1-y).在1200℃保温2.5 h后碳氮化物边缘变为凹凸不平的锯齿状,然后形成细小的分解颗粒,10 h后碳氮化物平均长度减小为12.9μm,主要为(Ti_x,V_1-x)(C_y,N_1-y).当经过1250℃×5 h保温后87%的碳氮化物发生分解,(V_x,Mo_1-x)(C_y,N_1-y)溶解消失,碳氮化物长度在20μm以下,当保温时间延长到10 h后碳氮化物长度均在10μm以下,70%为方形并且93%分解形成细小颗粒,未分解的碳氮化物为(Ti_x,V_1-x)(C_y,N_1-y).电子探针分析(Ti_x,V_1-x)(C_y,N_1-y)的分解与Fe元素扩散有关,高温时Fe在(Ti_x,V_1-x)(C_y,N_1-y)中含量逐渐增加而Ti、V减少,优先在边部曲率半径较小部位或缺陷处分解,形成0.1¹μm的细小分解颗粒,并由外向内以区域溶解方式使原始碳氮化物逐渐消失.双亚点阵模型分析两种碳氮化物的平衡溶解温度和组成有关,试样中大部分(Ti_x,V_1-x)(C_y,N_1-y)平衡溶解温度在1200¹246℃之间,与实验吻合较好.

关键词：H13模具钢;初生碳氮化物;高温分解;成分变化;碳氮化物形貌和尺寸;