1.碳化物的形態(tài)及分布

過共析工具鋼中，存在由液相或固相析出的一次或二次碳化物。由于碳化物是硬而脆的物質，對鋼的韌性和塑性不利。特別是當碳化物呈網狀或帶狀分布時，使鋼的淬火變形量和力學性能呈現明顯的方向性。用碳化物偏析程度嚴重的鋼材或鍛坯制作的模具，易于發(fā)生淬火開裂、磨削裂紋及使用時脆裂等現象。如果碳化物相能均勻分布，對于模具鋼的工藝性能和使用性能有益處，加熱時可阻礙奧氏體晶粒長大，降低鋼的過熱敏感性。由于碳化物相的硬度極高，顯著提高鋼的耐磨性和抗咬合能力，提高了鋼的強度。

過共析鋼停鍛溫度過高時（＞850℃），過早進入緩冷坑或直接進行退火，都會促成網狀碳化物的析出。鋼的含碳量超過共析成分愈多，生成網狀碳化物的傾向愈強烈。加入少量鋇元素，可有效地抑制網狀碳化物的析出。常用合金工具鋼中以Cr2及CrWMn鋼形成網狀碳化物的傾向較突出。對CrWMn鋼制模具發(fā)生的淬裂、磨裂及脆裂進行金相分析證實，凡鋼中的碳化物網大于2～3級，呈網狀或半封閉網存在，經常發(fā)現裂紋沿碳化物網伸展。

過共析鋼中的液析及帶狀碳化物是鋼錠在凝固過程中析出的。液析塊較大，顏色白亮，呈粗條分布或呈鏈狀。帶狀碳化物顆粒小而均勻，呈束帶狀分布，不如網狀碳化物那樣引起人們重視。為消除或減少鋼中的碳化物帶及液析缺陷，采用高溫擴散退火或依靠足夠大的鍛造比多向反復鍛來改善。但是，如停鍛溫度過低，在700～800℃碳化物析出區(qū)施加過大變形量，也會造成新的帶狀偏析。生產實踐表明，大截面的CrWMn鋼材或鍛件，易于存在這類缺陷，并造成淬裂、磨裂和使用中脆裂。

Cr12、Cr12Mov、Cr6WV鋼及W18Cr4V高速鋼，屬于萊氏體鋼，萊氏體鋼材的規(guī)格愈大，碳化物不均勻度愈嚴重，即使經壓延后，在較大規(guī)格鋼材中，仍殘留明顯的帶狀或網狀堆聚，尤以Cr12鋼為突出，在淬火后，力學性能更差，其中以橫向性能下降最多，抗彎強度為縱向的1/2。大、中截面的萊氏體鋼，必須進行多向反復鍛造，以改善碳化物不均勻性，方能保證模具鋼的強度和韌性。碳化物不均勻性還與鋼的成分有關，當鋼中的含碳量在1%左右和含有1%左右的鎢時，碳化物的不均勻性較高，即使采用較大的鍛造比，仍有一定量的碳化物帶狀或網狀。選用大的鍛造比和大的變形率有利于破碎碳化物，改善碳化物的顆粒度。對存在碳化物不均勻的鋼，可采用高溫擴散處理，進行均勻化處理，一般采用1180～1200℃，保溫5～8h。軋后或鍛后進行強化冷卻，可以采用風冷、霧冷等工藝措施。一般軋后或鍛后冷卻到650～700℃，然后進行緩冷，快冷是為了防止網狀碳化物，緩冷是防止白點和形成裂紋。

碳化物偏析對于重載和帶尖齒模具的壽命影響最大。Cr12MoV鋼制搓絲板，如采用簡單鍛造成形，碳化物不均勻度為5～6級，使用壽命很短，有的只搓幾千個螺釘即出現嚴重掉齒。使用多向反復鍛造工藝，使碳化物不均勻度＜2級，消除上掉齒現象，使用壽命提高了十幾倍甚至幾十倍。