SEM和TEM观察表明，D2电渣钢淬火回火后，碳化物分布比电炉钢均匀弥散，且后者中的大尺寸碳化物较多，见图3。各试样碳化物的平均面积、平均面密度和平均面积百分数见表6。由表6可见，D2电炉钢和电渣钢试样碳化物平均面积百分数相近，但后者碳化物的平均面积比前者小，这说明D2电渣钢中的碳化物比电炉钢中的碳化物尺寸小、密度大，与SEM和TEM观察结果一致；SKD11钢40mm×305mm扁钢的碳化物平均面积、面密度和平均面积百分数均与D2电炉钢相近，但19mm×305mm扁钢的平均面积、面密度和平均面积百分数的测量结果表明，与D2钢相比，其中碳化物的总量少，尺寸大，密度小。 图3 D2电炉钢(a，c)和电渣钢(b，d)淬回火试样中的碳化物 图4 D2电炉钢淬回火试样金属薄膜的电子衍射像(a)和马氏体[001]晶带 和残留奥氏体[001]晶带的合成电子衍射花样(b) D2电炉钢、电渣钢淬回火试样碳化物的X射线结构分析得知(图略)，D2钢的碳化物主要为M7C3型碳化物。D2电炉钢和电渣钢淬回火试样金属薄膜的电子衍射像中观察到，尺寸为012～014μm的粒状碳化物均匀分布在如图3所示的块状碳化物之间，见图4b。从图4a还可看到在马氏体片间有一种边缘模糊的灰条，选区电子衍射(图4b)表明，灰条为残留奥氏体。 非金属夹杂物是影响模具寿命的重要因素之一，对模具用钢要求尽可能高的纯净度可以说是共同的观点。以上试验结果表明，经电渣重熔后的钢材，其低倍组织明显改善，并且钢中气体含量比电炉钢低40%，氧化物和点状夹杂也分别为电炉钢的50%和80%，见表5。由此说明，电渣重熔是提高纯净度十分有效的过程。由于固体钢中氧的溶解度很低，钢中的氧基本上以夹杂物形式存在，所以，氧含量较低的电渣重熔钢中氧化物夹杂就较少。 D2钢属莱氏体钢，铸态组织中的鱼骨状共晶碳化物在热加工过程中被破碎。这种碳化物分布的不均匀性将降低钢的力学性能，虽然电渣重熔钢和电炉钢中块状M7C3型碳化物数量相近(表6)，但由于电渣钢中碳化物的尺寸间距较小，分布较均匀，其中易成为裂纹萌生所处的大块碳化物也较少(图3)，非金属夹杂物可以看作是一个孔洞，它们破坏了钢基体的连续性，因此，电渣钢中冲击韧度和其它力学性能优于电炉钢，见图1。D2钢中马氏体片间的残留奥氏体片的尺寸很小，对钢的硬度影响不大，反而在马氏体形变过程中，可起到缓冲应力的作用，因而有利于冲击韧度的提高。 % @; s2 _* D3 l1 }- N) [8 Y
日本SKD11(40mm×305mm)扁钢的碳化物平均尺寸、间距和面积百分数与D2电炉钢相当，而且其19mm×305mm扁钢中碳化物特别粗大，平均面密度和面积百分数也显著低于D2钢，见表6。但是，如前所述，日本两种规格的扁钢硬度HRC均优于D2电炉钢，与D2电渣钢相近。日本扁钢的碳含量与D2钢相近(表1)，而碳化物的面积百分数明显低(表6)，显然，马氏体中碳过饱和度较高。另一方面，日本扁钢中氧含量和夹杂物比D2钢明显低。由此可见，要获得这类钢较高硬度值和较长使用寿命，提高马氏体中碳含量，降低氧含量和夹杂物数量，显得十分重要。因此，除了尽可能降低D2钢氧含量，获得碳化物的均匀弥散分布外，使块状碳化物含量适当降低，将有利于提高硬度、强度和耐磨性。 (1)采用电渣重熔工艺可以明显改善低倍组织，降低氧含量，减小氧化物和点状夹杂，从而大幅度提高D2冷作模具钢的冶金质量。 (2)电渣重熔工艺生产的D2钢的M7C3型碳化物尺寸和间距较小，分布均匀，其冲击韧度和硬度明显优于电炉钢。 (3)日本SKD11钢氧含量、氧化物和点状夹杂比D2钢明显低，虽然SKD11(19mm×305mm)扁钢碳化物特别粗大，平均面密度和面积百分数也显著低于D2钢，但两种规格的扁钢硬度均优于D2电炉钢。因此提高马氏体中的碳含量，降低钢中的氧含量，对提高这类钢的硬度、强度和耐磨性显得十分重要。 | 
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发表于 2009-6-16 08:30:05
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