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钒在合金工模具钢中的应用

钒作为合金元素的一个主要应用领域是合金工模具钢。钒在合金工模具钢中，既细化晶粒、降低过热敏感性，---批发，又增加回火稳定性、耐磨性，生产---厂家，从而延长工模具的使用寿命。在常用的热作模具钢(h13)和冷作模具钢(d2)中，钒是主要的二次硬化元素。钒在工模具钢中的含量通常在0.1%～5%的范围内波动；但也有钒含量更高的工模具钢，比如美国开发的a11冷作工具钢的钒含量竟达到9.75%。钒是高速工具钢中不可缺少的合金元素之一，高速工具钢一直以来都是钒的主要消费钢种。钒在含钨高速工具钢中能阻止晶粒长大，提高钢的红硬性和切削能力，增大耐磨性，蕞终起到延长高速工具使用寿命的作用。

从热力学的观点来看，钒是强碳化物形成元素，同时又是缩小c区的元素，在a-fe中有---的溶解度。因此，在共析钢中，钒既有溶入铁素体中形成置换固溶，碳体形成合金渗碳体。这三个过程互相影响，互相竞争，碳化钒质点能否析出，取决于三个过程竞争的结果。碳化钒形成的驱动力是体积自由能的降低(与钒和碳的亲合力有关)，---，阻力是相界面界面能的增加，从这个---看，碳化钒质点必须要长大到一定大小才能稳定存在。所以，形成碳化钒需要足够高的钒含量以满足相变驱动力的需要，同时也需要集中大量的钒原子以---形成的质点大于临界直径，也就是需要钒原子进---距离扩散、---。钒含量越低，钒原子的扩散距离越长。根据计算，在钒含量为0.1%的pd3钢中，---生产厂家，若要形成一个直径为2nm的碳化钒质点，需要周围34nm范围内所有的钒原子通过长程扩散---起来。由于pd3钢是珠光体钢，片间距很小，渗碳体分布均匀，所以钒溶入渗碳体不需要进---程扩散。因此，当钢中钒含量较低时，钒原子更容易溶入渗碳体和铁素体中。当钢中钒含量不断增---，铁素体和渗碳体中溶钒量很快达到饱和，多余的钒只能以碳化钒的方式析出，从电化学萃取分析的结果来看，此临界值大约在0.1%~0.2%左右。