摘要
一体化压铸成型技术因生产效率高、构件强度稳定被广泛应用于汽车、航空航天。压铸模具的一般冶炼流程采用熔炼炉-炉外精炼-连铸-电渣重熔的工艺。随着中国新能源汽车快速增长，成车制造成为新趋势促进了大型压铸模具发展。热作模具钢中的大尺寸一次碳化物是压铸模具失效的主要原因。因此，控制碳化物尺寸分布对研发新型高品质热作模具钢具有重要意义。 为研发新型高品质热作模具钢，控制压铸模具的碳化物尺寸分布，本课题提出电弧炉冶炼-LF精炼-真空脱气-方坯连铸-多电极板坯电渣重熔的工艺流程，并开展了以镁处理、稀土处理热作模具钢以及其对应的电渣稀土渣系的开发。 本课题通过镁处理、稀土处理热作模具钢实验，主要研究了镁处理、稀土处理对H13热作模具钢中的碳化物类型、分布、尺寸及形核机理的影响。结果表明，镁处理和稀土处理均能够细化碳化物尺寸，改善碳化物分布。镁元素和稀土元素的加入改变了钢液中的夹杂物类型，如将CaxAlyOz、Al2O3夹杂物转变为MgAl2O4、MgO、CeO2、Ce2O2S夹杂物，这些夹杂物与碳化物的错配度较小，有助于提供更多的形核位置，从而减小碳化物尺寸，改善碳化物的分布。此外，镁元素和稀土元素在晶界处的偏聚可以阻碍奥氏体长大，达到细化组织的目的，提高了模具钢的力学性能，同时改善模具的机械性能，如强度和韧性等。与未添加镁和稀土的热作模具钢相比，冲击韧性分别提高了28%和33%。 同时，开发出了10%CaO-60%CaF2-15%Al2O3-15%CeO2和14%CaO-%CaF2-17%Al2O3-9%CeO2的稀土含氟渣系，该渣系熔点及黏度合理，且在一定程度上保留了稀土，其熔点和黏度合理，适用于电渣重熔热作模具钢。既避免了稀土元素烧损，又能够改善电渣锭表面质量。
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