3Cr2W8V鋼亞穩定共晶碳化物分布
共晶碳化物不均勻分布
碳化物液析評定、共晶碳化物類型

3Cr2W8V鋼（H21鋼）的亞穩定共晶碳化物分布是3Cr2W8V鋼（H21鋼）原材料檢驗項目之一，內容包括：3Cr2W8V鋼共晶碳化物不均勻分布、碳化物液析的評定、鏈狀分布的碳化物、帶狀堆集的碳化物、網狀碳化物堆集以及多角形大塊亞穩定共晶碳化物等。
3Cr2W8V鋼中共晶碳化物是由元素偏析而產生的一種不平衡組織，一般來說數量不多，不能采用GB 1299-1985《合金工具鋼技術條件》的第三級別圖或GB/T 9943-1988《高速工具鋼棒技術條件》中的碳化物不均勻分布評級圖來評定。它的形成原因與高碳低合金工具鋼中碳化物液析相似，因此可參照YB-1968《鉻軸承鋼技術條件》的第九級別圖碳化物液析的評定標準來評定比較合理。檢查時，從鋼材上截取厚度為10~20mm橫向試片，沿直徑切開，檢查縱向剖面。改鍛后的毛坯，可根據使用情況選擇取樣部位，切取縱向剖面檢查。試樣經淬火-回火后拋磨，采用體積分數為4%的硝酸-酒精溶液浸蝕，在放大100倍和500倍下選擇最嚴重的視場，對照標準圖片檢查。共晶碳化物大致有下面幾種類型：
⒈鏈狀分布的碳化物，其特點是碳化物分布在一條線上，形成碳化物鏈。下面左圖所示是相互粘連的碳化物鏈金相組織圖，也有堆集分布成碳化物雙鏈或多鏈的。具有這類碳化物分布的模具很容易脆性開裂。高壽命熱作模具，弘超建議選擇瑞典烏德霍姆工具鋼、瑞典一勝百模具鋼或日本大同模具鋼等進口高耐熱性熱作模具鋼（如：DIEVAR、QRO 90 SUPREME、8418、DH31-S、DH31-EX等）。
 

⒉帶狀堆集的碳化物，其特點是共晶碳化物分布在一條寬帶內。視其寬度和碳化物密集程度的不同，所造成的危害也不同，上面右圖所示為帶狀分布的碳化物金相組織圖，它不像碳化物液析那樣比較集中在一條窄帶內，與高碳低合金工（模）具鋼中碳化物偏析帶中的碳化物分布在形態上有相似之處，但本質卻又不同。采用堿性高錳酸鉀水溶液熱染色后觀察，碳化物帶中的碳化物被染成褐色，基體呈白色，反差較大，容易分辨清楚，是常用的鑒別手段。這種鋼淬火以后，碳化物帶內外組織粗細不均勻，甚至在碳化物帶之間出現非馬氏體組織，此時附加的組織應力可能促使模具淬火開裂或早期脆裂失效。

⒊網狀碳化物堆集，其特點是共晶碳化物呈網狀堆集，網的節點處碳化物堆集程度越嚴重，網的破碎程度越小，危害越大。3Cr2W8V鋼中亞穩定共晶碳化物網狀堆集與萊氏體鋼不同，前者只是個別存在，特別多見于鋼材中心部位，后者則是普遍存在的萊氏體共晶碳化物。下面左圖所示為3Cr2W8V鋼中的碳化物網狀堆集組織。經過改鍛后，碳化物網狀堆集逐步變形。
 

上面右圖是拋光試樣經堿性高錳酸鉀水溶液熱染色后所顯現的碳化物網狀堆集，碳化物呈褐色，分布比較稀疏，顆粒特別清晰。碳化物網狀堆集多半存在于鋼的中心部位，改鍛后常常出現在模具型腔表面，但并不普遍出現。

⒋多角形大塊亞穩定共晶碳化物，3Cr2W8V鋼中的亞穩定共晶碳化物一般都呈橢圓形顆粒狀，很少見到像Cr12鋼中那樣棱角鋒利的大塊狀碳化物。但冶煉質量特別差的鋼材中心部位有時還是可以看到棱角狀的大型碳化物，它一旦出現，在淬火時很容易形成應力集中，導致模具淬火開裂或在服役過程中產生崩角、脆裂事故。上面題圖所示的金相組織中有呈鏈狀分布的多角狀碳化物，與Cr12鋼中的共晶碳化物相似，淬火裂紋出現在碳化物鏈中，碳化物鏈兩側碳化物稀少，合金元素貧化，因此晶粒長得異常粗大，碳化物帶中若出現大塊碳化物時，會使模具在服役初期就可能脆性開裂。要求耐開裂模具，弘超建議選用日本大同模具鋼系列的高壽命熱作模具鋼DH31-S、DH31-EX或瑞典烏德霍姆工具鋼系列的高壽命熱作模具鋼DIEVAR、QRO 90 SUPREME等。

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資料來源：東莞市弘超模具科技有限公司技術中心
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