关于（V）元素在工具钢材内的作用及含量概述

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　　V在工具钢中的主要作用是细化钢的晶粒和组织，增加钢的回火稳定性和增强二次硬化效应。一般介绍，V加入0.05%可细化晶粒，随加入量增加，细化效果加强。因为既使温度趋近700℃，V的碳化物稳定性仍高，仍能保持细小,所以V是有效阻止A晶粒粗化的元素，也是在高温下服役的钢的重要合金化元素。

　　V是置换固溶强化铁素体和形成奥氏体圈的元素。它和C，N的亲和力强。人们已知过渡族金属与C的亲和力因为其d电子壳层电子未填满，碳原子将其价电子填入过渡族金属d电子壳层。对VC，rc/rm=0.57（﹤0.59），形成间隙相化合物，具有FCC点阵结构，但在点阵的正八面体间隙并不都有碳原子，即存在碳原子缺位，这样，碳化钒并不严格按化学式，一般表示为V4C3（VC0.98～0.75），所以其点阵常数和硬度在一定范围内变化。VC的ΔG298O为‐83.7kJ∕mol[25]，熔点为2830℃,硬度为2400HV，其残留在模具钢内将有利于耐磨性提高。其全部溶于A的温度为1413℃。

　　V和Mo，W一样溶入基体中提高α–Fe的自扩散激活能，另外它偏聚在位错线附近形成气团，与位错产生交互作用阻止其滑移，阻止位错网絡的重新排列形成胞状亚结构，增加马氏体的回复再结晶抗力，增加回火稳定性。再则，加入0.5%V，依籍V4C3的沉殿亦可产生二次硬化效应，且随V量增加有向高温推移的趋势，硬化强度提高，过时效速度亦较低，但要使V4C3溶入A中，加热温度要较高,(有介绍对含V的低合金及微合金低碳F-P型钢在950℃奥氏体化后正火便能产生有效的沉殿硬化和在1150℃正火显示佳的沉殿硬化，这点可籍以参考)。需要采用高的奥氏体化温度会引起A晶粒粗化，及钢的缺口冲击韧度降低，如V在0.5%附近时。在2%Mo钢中加入0.5%V尚不足构成V4C3，而V会固溶于Mo2C。V原子半径为0.135nm（Mo为0.145nm），不增大点阵错配度，但因为V和C的亲和力大，会提高Mo2C的稳定性，即增加二次硬化的有效性，使二次硬化的峰值温度提高。

　　V的碳化物形成为小的细片,起始片宽﹤5nm，厚不大于1nm，在550~650℃范围析出于F晶粒内的位错线上，产生明显的二次硬化作用，在550℃早期沉殿阶段，碳化物与基体共格，在<010>α和<110>vc之间的错配度仅为3%，位向关系为｛100｝VC∥｛110｝α然而在700℃回火，碳化物片迅速粗化和开始球化，但马氏体片仍保持着，待700℃长时间回火后才变为等轴状铁素体晶粒。

　　在钢中加入高于0.5％V可形成稳定V4C3,并引起二次硬化,其峰值温度约为(600～625)℃,（Mo的二次硬化峰值温度约为570℃～580℃）,对0.40％C-2Cr-2Mo-0.5V钢的回火，由于Mo量较高终会形成M6C（如Fe3Mo3C）,M6C为原位形核机制析出,二次硬化作用不明显。

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