H13熱作模具鋼是在全世界范圍內(nèi)應用最廣泛的熱作模具材料。由于凝固過程中的合金元素偏析,在H13鋼鑄錠的枝晶間區(qū)域存在大量尺寸達數(shù)十微米的液析碳化物,其存在不但弱化了合金元素對基體的強化作用,而且在外力作用下容易在液析碳化物所在位置產(chǎn)生裂紋,嚴重影響材料的性能。因此,研究液析碳化物的產(chǎn)生原因、影響因素和控制方法對于改進模具材料生產(chǎn)工藝具有重要意義。本課題通過多種實驗方法和熱力學析出理論分析確定了H13鋼中液析碳化物的種類和生成時機,并實驗分析了凝固冷卻速度對液析碳化物的影響。利用高溫共聚焦顯微鏡和Feature顆粒物自動分析系統(tǒng)分析了液析碳化物的高溫分解過程,研究了合金元素含量變化對H13鋼中液析碳化物的生成過程以及對材料性能的影響。經(jīng)分析,H13鋼鑄錠中的液析碳化物可分為富V的MC型和富Mo的M2C型,其中部分MC型液析碳化物含有Ti和N元素,而富Mo的M2C型液析碳化物有條狀和共晶形貌兩種,且液析碳化物是由于凝固偏析在枝晶間區(qū)域產(chǎn)生的。H13鑄錠的枝晶間合金元素偏析隨著冷卻速度的增加而增加,導致液析碳化物的產(chǎn)生固相率隨著冷卻速度的增加而減小,但富V型液析碳化物的產(chǎn)生固相率不小于0.... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１典型凝固枝晶結構??

面晶發(fā)展為胞狀晶、胞狀樹枝晶及樹枝晶。溶質(zhì)濃度Ｃ；、液相內(nèi)的溫度梯度??Ｇ和凝固速度Ｒ是影響“成分過冷”也是決定合金晶體形貌的主要因素。有??學者通過實驗得出這三因素對合金晶體形貌的影響規(guī)律，如圖２－２所示。由??圖可以看出，若不變，則隨著Ｇ／ｊ值的減小，晶體形態(tài)由平面晶向樹枝??晶轉變。??－４?－??

式中０—一固相反擴散統(tǒng)一參數(shù)。??由偏析模型可以看出，隨著固相體積分數(shù)的增加，殘余液相中的溶質(zhì)元??素含量不斷上升。下圖２－３為低合金鋼柱狀晶的等濃度面，使合金熔點升高??的組元富集在分枝中心和枝干上；使合金熔點降低的組元富集在分枝的外層??或分枝間，甚至在分枝間出現(xiàn)不平衡的第二相，其他部位的成分介于兩者之??間。枝晶間是合金元素偏析最嚴重的區(qū)域，也是非平衡相析出的最敏感位置。??，ｒｆ’ｆ－??ｌｌｉ＾Ｓ??漸面丨丨?斷＿丨丨丨?Ｉ?晰面ＩＶ??ＭＩ?ＶＩ?Ｈ??圖２－３低合金鋼柱狀晶的等濃度面??－６?－??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3422872