高硫易切削H11模具钢点状偏析的形成机制

　　为避免模具在强韧化处理过程中发生变形或出现其他热处理问题，模具钢多以预硬化形式供货。由于预硬化塑料模具的型腔复杂，尺寸精度和表面粗糙度要求高，而且正向大型化、精密化发展，所以此类模具材料应具备优异的切削加工性。目前，预硬化塑料模具钢的市场需求量较大，为改善其切削性能，研究人员在H11钢中加入易切削元素，形成硫系易切削预硬化塑料模具钢，该钢不仅保留了H11钢的高温热强性，而且切削性能得以改善，具有广阔的应用前景。由于钢中的硫含量较高时，易形成低倍缺陷，如MnS偏析、中心疏松和点状偏析等，生产难度很大，这也是生产中迫切需要解决的问题。鉴于此，研究人员针对实际生产中锻后探伤检测存在密集型缺陷的高硫易切削H11钢，采用锻件解剖的方法，对钢中低倍缺陷的形成原因进行了分析，为后续改进生产工艺提供可靠的依据。

　　试验钢为高硫易切削H11钢，其化学成分（质量分数，%）为：C0.41、Cr5.01、Mo1.21、V0.42、Si0.91、Mn0.48、S0.098、P0.012、Fe余量。该钢的生产流程为：电炉熔炼→LF炉精炼→VD炉精炼→锻造。锻造加热温度为1180℃，坯料截面尺寸为260mm×820mm，锻后进行880～760℃的等温球化退火，待温度低于200℃后出炉。

　　分别在试验钢中间部分的心部、1/4处、边部及点状偏析最严重的部位加工出金相试样，抛光后观察点状偏析与组织；采用HB3000C型电子布氏硬度计测定试样的硬度，加载载荷为1838N，保载时间为10s。采用LEICAMEF4M型光学显微镜和日立S-4300型冷场发射扫描电子显微镜观察试样的组织；采用EDAXGenesis6.0型能谱分析仪进行微区成分分析。

　　结果表明：试验钢心部纵向带状偏析严重，偏析带中有较多的与偏析带方向平行的MnS夹杂物；部分MnS夹杂物内部包裹着Al2O3颗粒，有些Al2O3颗粒之间形成了孔隙性缺陷；点状偏析的形成与带状偏析及MnS夹杂物的偏聚有关，点状偏析的严重程度随着带状偏析严重程度的增加而增大；MnS夹杂物被热酸腐蚀后形成宏观可见的点状偏析；推荐采用稀土复合变质处理改善钢中的硫化物形态，进而减少点状偏析缺陷。