Effect of trace magnesium on carbide improvement in H13 steel

Abstract

In the present work, the carbides and inclusions in H13 steel with different magnesium contents were investigated with the scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), and were calculated by the ThermoCalc and FactSage softwares, respectively. The growth of the MgAl₂O₄ spinel and Al₂O₃ at 1500°C in molten H13 was analysed by the confocal laser scanning microscopy (CLSM). The disregistries between the carbides and other phases were computed. The results are as follows. The primary carbides formed in H13 ingots were M(CN) and M₆C, which existed in the segregation areas only. The MgAl₂O₄ particles, acting as more effective heterogeneous nuclei and providing more nucleation sites than Al₂O₃ particles, induced the formation of more developed austenite dendrites, and a greater number, smaller size and more uniform distribution of primary carbides, which finally relieved carbide segregation.

Dans ce travail, on a examiné les carbures et les inclusions de l'acier H13 à teneurs variées en magnésium, au moyen du microscope électronique à balayage (SEM) et de la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) et on les a calculés au moyen des logiciels ThermoCalc et FactSage, respectivement. On a analysé la croissance du spinelle MgAl₂O₄ et de l'Al₂O₃ à 1500°C dans l'acier H13 fondu au moyen de la microscopie confocale à balayage laser (MCBL). On a calculé les désalignements entre les carbures et les autres phases. Les résultats suivent. Les carbures primaires formés dans les lingots d'H13 étaient le M(CN) et le M₆C, lesquels étaient présents uniquement dans les régions de ségrégation. Les particules de MgAl₂O₄, qui agissent comme noyaux hétérogènes plus efficaces et fournissent plus de sites de nucléation que les particules d'Al₂O₃, induisaient la formation de dendrites d'austénite plus développées et un plus grand nombre de carbures primaires, de plus petite taille et de distribution plus uniforme, ce qui finalement réduisait la ségrégation de carbure.

Keywords:

• Magnesium
• Carbides
• Disregistry
• H13 steel

Acknowledgements

This work is financially supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51374022). The financial support from the State Key Laboratory of Advanced Metallurgy, University of Science and Technology Beijing is also greatly acknowledged (Grant No. 41603017).