AM钢的成分特点 AM钢以奥氏体为基体,主要以Mn、C等作为 奥氏体形成元素,加入V、Cr、Ni、Si、Cu等元素,通过它们的相互作用形成不同晶体结构的高硬度、高熔点的碳化物相以及金属间化合物,既沉淀强化,又抑制晶粒粗化,以获得抗高温氧化和强韧化效果。与同类奥氏体热作模具钢相比,添加2%Cu是其合金化的显著特点。经过多次筛选,确定综合性能较优的5Mn15CNi2V2Cu2Si(AM)为基本钢种。为了重点研究铜对钢组织性能的影响,专门进行了有无铜元素的对比试验。试验结果表明,铜的适量加入未引起冶炼及锻压方面的困难;在相同的工艺条件下,铜的加入使AM钢的高温硬度及韧性有明显的提高

这样反复进行,就得到了弥散度很高的VC。但是当时效温度较高时,位错将重新排列与对消,使位错数量减少,从而影响析出效果。此时,铜在AM钢中的作用不容忽视,据文献[2、3]介绍,在Fe21%Cu和Fe2Mo2Cu2C系合金脱溶沉淀的过程中观察到铜优先在位错线上生核长大的情况,而先析出的铜相与随后析出的碳化物互不相容。这样,由于铜析出速度较快,阻止了位错线的重新排列与对消,从而使析出过程始终保持数量较多的位错,使碳化物析出更快更弥散。在AM钢中虽未发现铜相析出,但似乎可以这样推测:铜原子在位错处偏聚,对位错产生一定的“钉扎”作用,使位错运动受阻。同时,由于铜在位错附近偏聚,因而产生了一定数量的层错,使VC的形核位置增多。因此AM钢可以获得更为细小弥散的VC。
3.4 碳化物的析出与长大 当子相与母相的晶体结构相近时,晶内析出处于有利的位置,所以与母相r2Fe晶体结构相近的VC,绝大多数在晶内析出,而Cr23C6由于与母相的晶体结构相差较大,更倾向于晶界、孪晶界和位错等缺陷处析出。应该指出,Cr23C6不在层错处析出。因为VC与母相Χ2Fe晶体结构相近,与Χ2Fe的相界面共格,其位向关系为{111}VC∥{111}Χ2Fe、(101)VC∥(101)Χ2Fe,所以相界面上的原子之间要求严格匹配,只有界面上的原子排列次序发生变化才会使其移动,因此这种界面的移动速度必然比非共格结构的Cr23C6界面的移动速度要小得多,所以VC颗粒的长大倾向比Cr23C6亦要小得多。VC是一种高稳定性的具有简单立方点阵结构的间隙相碳化物,本身溶解温度较高,溶解速度也较慢,析出后在高温下长时间加热表现出良好的稳定性和较慢的长大速度。因此赋于该钢优异的高温强度、硬度,其热疲劳抗力和耐热磨损性能也有所提高。