(1)式中各合金元素以質量百分數表示。由該式,人們對Cr﹑Mn﹑Mo﹑Si和Ni元素影響鋼淬透性有相當明確的半定量了解。
Cr對鋼共析點的影響,它和Mn大致相似,在約5%的含鉻量時,共析點的含C量降到0.5%左右。另外Si﹑W﹑Mo﹑V﹑Ti的加入更降低共析點含C量。為此可以知道:熱作模具鋼和高速鋼一樣屬于過共析鋼。共析含C量的降低,將增加奧氏體化后組織中和后組織中的合金碳化物含量。
鋼中合金C化物的行為與其自身的穩定性有關,實際上,合金C化物的結構、穩定性與相應C化物形成元素的d電子殼層和S電子殼層的電子欠缺程度相關[17]。隨著電子欠缺程度下降,金屬原子半徑隨之減小,碳和金屬元素的原子半徑比rc/rm增加,合金C化物由間隙相向間隙化合物變化,C化物的穩定性減弱,其相應熔化溫度和在A中溶解溫度降低,其生成自由能的值減小,相應的硬度值下降。具有面心立方點陣的VC碳化物,穩定性高,約在900~950℃溫度開始溶解,在1100℃以上開始大量溶解(溶解終結溫度為1413℃)[17];它在500~700℃回火過程中析出,不易聚集長大,能作為鋼中強化相。中等碳化物形成元素W 、Mo形成的M2C和MC 碳化物具有密排和簡單六方點陣,它們的穩定性較差些,亦具較高的硬度、熔點和溶解溫度,仍可作為在500~650℃范圍使用鋼的強化相。M23C6(如Cr23C6等)具有復雜立方點陣,穩定性更差,結合強度較弱,熔點和溶解溫度較低(在1090℃溶入A中),只有在少數耐熱鋼中經綜合合金化后才有較高穩定性(如(CrFeMoW)23C6,可作為強化相。具有復雜六方結構的M7C3(如Cr7C3、 Fe4Cr3C3或Fe2Cr5C3)的穩定性更差,它和Fe3C類碳化物一樣很易溶解和析出,具有較大的聚集長大速度,一般不能作為高溫強化相[17]。
我們仍從Fe-Cr-C三元相圖可以簡便了解H13鋼中的合金碳化物相。按Fe-Cr-C系700℃[18~20]和870℃[9]三元等溫截面的相圖,對含0.4%C鋼中,隨Cr量增加會出現(FeCr)3C(M3C)和(CrFe)7C3(M7C3)型合金碳化物。注意在870℃圖上,只有含Cr量大于11%才會出現M23C6)。另外根據Fe-Cr-C三元系在5%Cr時的垂直截面,對含0.40%C的鋼在退火狀態下為α相(約固溶1%Cr)和(CrFe)7C3合金C化物。當加熱至791℃以上形成奧氏體A和進入(α A M7C3)三相區,在795℃左右進入(A M7C3)兩相區,約在970℃時,(CrFe)7C3消失,進入單相A區。當基體含C量﹤0.33%時,在793℃左右才存在(M7C3 M23C6和A)的三相區,在796℃進入(A M7C3)區(0.30%C時),以后一直保持到液相。鋼中殘留的M7C3有阻止A晶粒長大的作用。Nilson提出,對1.5%C-13%Cr的成分合金,欠穩定(CrFe)23C6不形成[20]。當然,單以Fe-Cr-C三元系分析會有一些偏差,要考慮加入合金元素的影響。