高速钢中铌作用？（1）

高速钢中铌作用？（1）

铌是高速钢中的一种很有用的、有效的添加物，我们形成这一认识已经有一段时间了。在相当长的一段时间内，铌的价格昂贵；在几乎半个世纪以来，高速钢的开发以经验为主，发展适度均衡的特性，这些阻碍了铌在高速钢中的应用。直到70年代中期，人们才开始加强对铌在高速钢中的使用的研究。在高速钢M2中，铌取代了部分或全部的钒。在这些研究中，铸态组织显示，除了存在通常的M2C-共晶体以外，还有含铌的、混合的碳化物共晶体，或者铌含量增加时出现了M6C共晶体。铌量更高时，还会发现一次NbC。铌的加入使基体中碳出现不足。现存的文献至今没有提到要增加含碳量来补偿碳的不足。成分为6％W，5％Mo，4％Cr，1％V，1％Nb和0.9％C的钢中得出了最好的结果。这就是说，HS 6-5-2中，一半的钒被铌所替换。参考文献（6，7）提到这样一个实质性的事实：钒被铌完全替换时，不会产生充足的二次强化；铌钢可在更高的温度下奥氏体化。钒钢比铌钢硬度值更高。所以，很有可能钒是二次强化的一个基本元素，所以不应该被全部替换。
在这一时期其它论文谈到碳化物-形成元素钼和钨被足够量的铌所替换的M2高速钢。无论如何，必须声明的是，人们对铌这一复杂作用的研究还未详尽。
正如已经指出的，铌加入量更高时必须重新考虑碳的含量，以保证足够的基体饱和度和二次强化。在成分为2％W，5％Mo，4％Cr，1％V和4％Nb的钢中，若碳从0.82％增加至1％，则会引起相当高的二次强化值。在巴西（Acos Villares），人们已经生产出成分为1.3％C，4.25％Cr，4.5％Mo，8％W，2.7％V和10％Co的高速工具钢（85，86），由此，含碳量被调整，钒也部分地被铌所替换。所以，也就是说，在T42（S 10-4-3-10）钢种中，3％V被替换成2.2％Nb＋0.5％V。这一结果也更好。钢VILLARES VK-10N稳定生产超过十年。
关于铌和碳对于牌号HS 6-5-2高速钢的微观组织、以及工具寿命的影响，人们也做了研究，目的是比较常规高速钢—类型M2与那些一半钒被铌所替换的钢。做了三种不同含碳量的钢种的比较。钢的成分在表Ⅵ中列出。该表也给出了全部形成碳化物所需的碳量。

表Ⅵ 试验熔体的化学成分，计算含碳量和硬化温度
假设钒形成V4C3，两个钨原子或两个钼原子中每一个原子都结合了M6C中的一个碳原子，并且铬大部分以Cr23C6沉淀，得出等效碳含量。铌以NbC形式存在。很显然这些值是估算出来的，因为高速钢中混合碳化物比这更为复杂。试验证明，在不含铌钢中，高的碳含量下必须要考虑采用铬来平衡碳。从这些考虑中，我们可以看到，含钒的钢种中，最低的平衡含碳量0.94％C，其它两种熔体的稍稍过渗碳，含碳量为1.05％和1.17％C。在含铌钢中，钢与较小的含碳量1.10％平衡。与此同时，另两种证实为，一个是含碳量不足；另一个是含碳量稍过高。
在所有的六组试验熔体中，含碳量的增加导致铸态的MC-碳化物的长大。在过饱和状态，较弱的碳化物形成元素除了混合进NbC以外，还混合进MC，以及M6C-碳化物。在NbC中，更纯的一次碳化物随着含碳量的增加，在熔体中沉淀下来。正如预期的，无铌钢中更高的含碳量，导致了淬火态中残余奥氏体比例更高。当稍稍过渗碳时，可以得到最大的二次强化。

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