外加亚微米氧化物对高速钢铸态组织的影响

作     者：肖志霞 徐梦凯 吴新财 徐瑞 梁国欣 冯建航 

作者机构：河北工业大学材料科学与工程学院 天津美腾科技有限公司 宣化工程机械开发有限责任公司 

出 版 物：《钢铁》 (Iron & Steel)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：河北省自然科学基金资助项目(E2023202233) 

主　　题：高速钢 Al O 颗粒 共晶碳化物 微观偏析 非金属粒子 

摘      要：高速钢因其优异的红硬性、高耐磨性和适当的韧性，被广泛应用于切削刀具、轧辊、冷作模具等领域。然而，作为高碳高合金钢，高速钢因凝固过程的元素偏析不可避免地形成粗大的网状共晶碳化物，这严重降低了高速钢的后续加工性能和使用寿命。研究表明，向钢中引入弥散分布的亚微米级氧化物可显著改善其微观组织并提高钢的强韧性。基于此，以AISI M2（M2 ）高速钢为对象，利用中间合金法向M2钢中引入亚微米Al2O3颗粒，详细分析了外加亚微米氧化物对高速钢铸态组织的影响规律。结果表明，引入的Al2O3颗粒在高速钢中以1 μm左右的Al2O3-MnS复合球状形式存在，大部分氧化物颗粒弥散分布于初生枝晶间，少数位于枝晶干上。在高速钢凝固过程中，初生δ相倾向于以这些外加的亚微米氧化物质点为形核核心，从而促进了枝晶组织细化，并改善了基体中Cr、W、Mo和V元素的显微偏析。高速钢中引入亚微米Al2O3颗粒后并不改变钢中共晶碳化物的类型，但形成了更多呈短纤维状的共晶M2C，此外，共晶碳化物的相对含量降低。随着中间合金加入量的增加，高速钢中非金属颗粒的数量密度增加，同时颗粒的平均直径下降，这表明非金属第二相颗粒能够更加均匀弥散分布于钢中，从而有利于高速钢铸态组织的进一步细化。