变质处理对3Cr2W8V热作模具钢组织性能影响

　模具生产水平的高低，已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，模具材料的质量直接影响着模具的生产水平和经济效益。国内外冶金学者关于稀土在钢中的应用做了大量的研究，取得了显著成果，并已经成功地应用在生产实际中。我国的稀土资源丰富，利用稀土复合变质剂对模具钢进行变质处理以获得力学性能的提高意义重大。

　　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。