变质处理对3Cr2W8V热作模具钢组织性能影响

    3Cr2W8V热作模具钢是常用的压铸模具钢，有较高的强度和硬度、良好的耐冷热疲劳性、较好的淬透性，但该模具钢中富含碳化物形成元素，组织中普遍存在成分偏析及共晶碳化物数量偏多等缺陷，易产生应力集中、裂纹萌生，直接导致模具寿命缩短甚至直接失效。因此只适用制作在高温、高应力下，不受冲击载荷的凸模、凹模，如：压铸模、热挤压模、精锻模和有色金属成型模等。在强韧性配合方面还存在不足，以获得高质量的3Cr2W8V热作模具钢为目标，尝试采用RE-A-B复合变质处理的方法，以改变碳化物形态、强化晶界、增强基体等方式来提高其综合力学性能。

RE-A-B复合变质处理机理：3Cr2W8V在结晶过程中容易形成趋于网状的碳化物，裂纹在此扩展迅速，严重割裂基体，而经过RE-A-B复合变质处理的试样钢中碳化物形态和分布都得以改善。主要有以下4个原因：

    （a）增加激活能：稀土复合变质剂增加奥氏体晶界迁移的激活能，使奥氏体枝晶细化，而晶粒的细化有利于碳化物的断网和圆润。

    （b）阻碍扩散：稀土复合变质剂富集在晶界上，填充了晶界空位，阻碍了碳原子的扩散，从而阻碍碳化物沿奥氏体晶界长大，使晶界处碳化物的数量明显减少。

    （c）成分过冷：碳化物生长过程中，稀土复合变质剂在晶界处集中，产生成分过冷，促使形成离异共晶，使共晶碳化物离散。

    （d）稀土元素的活性：稀土元素是活性元素，与非金属元素有较强的亲和力，具有很强的脱氧、脱硫能力，在3Cr2W8V钢的冶炼过程中，稀土脱氧、脱硫形成的稀土氧、硫化物，一般比钢液的要小，会随着钢液中的浮渣排除，从而降低钢的氧含量和硫含量。

以上4个原因使3Cr2W8V钢的组织中碳化物形态和分布得以改善，强化晶界，增强基体，促使力学性能得以提高。研究结果表明：

    （1）RE-A-B复合变质处理能改变碳化物的形态和分布，由原来的网状趋于细小、钝化、弥散状，从而使3Cr2W8V热作模具钢的冲击韧性有所提高，但硬度变化不大。

    （2）RE-A-B复合变质处理能细化3Cr2W8V热作模具钢的奥氏体枝晶，从而有利于碳化物的断网和圆润。

    （3）RE-A-B复合变质处理能有效去除3Cr2W8V热作模具钢中的S、P等杂质，提高过冷度，使形核率增加，细化组织。