AISI H13作为一种具有强韧性的热作模具钢，广泛应用于热锻、热挤压模和铝合金压铸模，具有优异的高温强度和韧性。H13钢合金元素的质量分数较高，特别是钼、钒、铬等碳化物形成元素。在凝固过程中，合金元素的分析会导致大型碳化物或碳氮化物的沉淀。这些大型硬沉淀相的存在无疑对模具钢产品的强度和韧性有害。本项目采用真空感应炉NADCA207-2003规定的H实验室小钢锭熔化13钢成分范围，分析铸锭中大尺寸沉淀相的特性，并采用热力学计算软件Thermo-calc对凝固过程中大尺寸析出相的析出行为进行计算，以此对H合理解释和分析13钢中大尺寸沉淀相的沉淀行为。
实验室真空感应炉熔炼钢锭质量5kg，纯铁、金属铬、金属钼、金属锰和金属硅是合金原料FeV5.18钒铁合金。如表1所示，由于合金原料中携带少量硫，钢锭的最终硫质量分数为0.059%。纵向平均切割冶炼钢锭，沿横截面1/2半径和中心取样1/2高度mm×10mm×10mm。样品粗磨抛光，采用SEM EDS观察大尺寸沉淀物的形状和成分特征。
表1 钢锭成分(质量分数，%)
项目
C
Si
Mn
Cr
Mo
V
S
N
NADCA
207-2003
0.37～0.42
0.80～1.20
0.20～0.50
5.00～5.50
1.20～1.75
0.80～1.20
-
-
H13
0.42
1.06
0.42
5.38
1.50
0.97
0.0059
0.0056
研究发现，H13钢中大尺寸沉淀，包括3类-富钒（V，Mo，Cr，Fe）C类、富Mo-Cr的（V，Mo，Cr，Fe）C硫化锰。富钒的（V，Mo，Cr，Fe）C大尺寸沉淀相形状多为长条形，尺寸达数十微米，部分依附于硫化锰核沉淀相呈椭圆形；富Mo-Cr的（V，Mo，Cr，Fe）C钼和铬原子分数相差不大，钒原子分数略低。根据复合大尺寸沉淀相的组合形式，可以推断出大尺寸沉淀相的沉淀顺序。硫化物首先沉淀，富钒（V，Mo，Cr，Fe）C相随后，富Mo-Cr类（V，Mo，Cr，Fe）C相则最终沉淀。结合大尺寸沉淀相的成分特征，Thermo-calc计算结果与试验结果一致。
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