Ως χάλυβας θερμής μήτρας εργασίας τόσο με αντοχή όσο και με σκληρότητα, το AISIH13 χρησιμοποιείται ευρέως σε μήτρες θερμής σφυρηλάτησης, μήτρες θερμής εξώθησης και μήτρες χύτευσης από κράμα αλουμινίου. Πρέπει να έχει εξαιρετική αντοχή και ανθεκτικότητα σε υψηλή θερμοκρασία. Ο χάλυβας H13 έχει υψηλό κλάσμα μάζας στοιχείων κράματος, ιδιαίτερα των στοιχείων που σχηματίζουν καρβίδιο μολυβδαίνιο, βανάδιο και χρώμιο. Ο διαχωρισμός των στοιχείων κράματος κατά τη διάρκεια της διαδικασίας στερεοποίησης θα οδηγήσει στην καθίζηση καρβιδίων ή καρβονιτριδίων μεγάλου μεγέθους. Η ύπαρξη αυτών των σκληρών ιζημάτων μεγάλου μεγέθους, τα οποία είναι αναμφίβολα επιβλαβή για την αντοχή και τη σκληρότητα των προϊόντων χάλυβα καλουπιού. Τα ιζήματα μεγάλου μεγέθους στον χάλυβα Η13 περιλαμβάνουν κυρίως φάσεις καρβιδίου ή φάσεις καρβονιτριδίου βαναδίου, χρωμίου και μολυβδαινίου. Κάθε φάση κατακρημνίσματος μεγάλου μεγέθους θα διαλύει λίγο πολύ σε στερεά ορισμένα άλλα στοιχεία κράματος. Αυτά τα ιζήματα μεγάλου μεγέθους θεωρούνται γενικά ότι σχηματίζονται κατά τη διαδικασία στερεοποίησης του τηγμένου χάλυβα. Ωστόσο, στην τρέχουσα έρευνα, δεν υπάρχει λεπτομερής ανάλυση των χαρακτηριστικών συμπεριφοράς μεγάλων κατακρημνισμένων φάσεων και δεν υπάρχει λογική και συνεπής εξήγηση του μηχανισμού κατακρήμνισης.
Υπάρχουν πολλές δυσκολίες στη δειγματοληψία πλινθωμάτων κατά την πραγματική διαδικασία παραγωγής. Η λήψη δειγμάτων από το κεφάλι ή την ουρά δεν είναι αντιπροσωπευτική. Η λήψη δειγμάτων από τη μέση του πλινθώματος θα καταστήσει αδύνατη τη συνέχιση της σφυρηλάτησης των υπόλοιπων μερών σε υλικά, με αποτέλεσμα τη σπατάλη υλικού. Στα υλικά σφυρηλάτησης, η δειγματοληψία από το ελασματοποιημένο υλικό δεν μπορεί να αποκαταστήσει την αρχική μορφολογία των ιζημάτων μεγάλου μεγέθους. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν κλίβανο επαγωγής κενού για την τήξη μικρών πλινθωμάτων χάλυβα στο εργαστήριο σύμφωνα με το εύρος σύνθεσης του χάλυβα H13 που καθορίζεται στο NADCA207-2003 και ανέλυσαν τα χαρακτηριστικά ιζημάτων μικρού μεγέθους στα πλινθώματα. Χρησιμοποίησαν επίσης το λογισμικό θερμοδυναμικού υπολογισμού Thermo-calc για να αναλύσουν τα χαρακτηριστικά των ιζημάτων μεγάλου μεγέθους κατά τη διαδικασία στερεοποίησης. Η συμπεριφορά κατακρήμνισης υπολογίζεται για να παρέχει μια λογική εξήγηση και ανάλυση για τη συμπεριφορά καθίζησης μεγάλων ιζημάτων σε χάλυβα H13.
Η μάζα του χαλύβδινου πλινθώματος που έχει λιώσει στον εργαστηριακό επαγωγικό κλίβανο κενού είναι 5 kg. Οι πρώτες ύλες του κράματος είναι καθαρός σίδηρος, μέταλλο χρώμιο, μέταλλο μολυβδαίνιο, μέταλλο μαγγάνιο και μεταλλικό πυρίτιο. Το βανάδιο είναι FeV51.8 σιδηροκράμα βαναδίου. Κόψτε το χαλύβδινο πλινθίο ομοιόμορφα κατά μήκος και πάρτε δείγματα στο 1/2 του ύψους, στο 1/2 της ακτίνας της διατομής και στο κέντρο. Τα δείγματα ήταν τραχιά και γυαλισμένα και χρησιμοποιήθηκε SEM+EDS για την παρατήρηση των χαρακτηριστικών μορφολογίας και σύνθεσης ιζημάτων μεγάλου μεγέθους. η έρευνα δείχνει:
(1) Οι μεγάλου μεγέθους καταβυθισμένες φάσεις στον εργαστηριακό χάλυβα τήξης H13 περιλαμβάνουν τρεις τύπους, την πλούσια σε βανάδιο (V, Mo, Cr, Fe) φάση C, την πλούσια σε Mo-Cr (V, Mo, Cr, Fe) C φάση και θειούχο μαγγάνιο. Η πλούσια σε βανάδιο (V, Mo, Cr, Fe) φάση C έχει ως επί το πλείστον σχήμα μακριών λωρίδων, με μέγεθος έως και δεκάδες μικρά και χαμηλό κλάσμα μάζας μολυβδαινίου και χρωμίου. η πλούσια σε Mo-Cr (V, Mo, Cr, Fe) C φάση Το σχήμα της φάσης είναι ακανόνιστο και το κλάσμα μάζας βαναδίου είναι σχετικά χαμηλό.
(2) Τα ιζήματα μεγάλου μεγέθους συχνά κατακρημνίζονται μαζί. Οι τρεις τύποι ιζημάτων είτε τυλίγονται από μέσα προς τα έξω είτε συνδέονται από άκρη σε άκρη προς μία κατεύθυνση. Μέσω της μορφής ύπαρξης μεγάλων κατακρημνισμένων φάσεων, μπορεί να συναχθεί χονδρικά η σειρά καθίζησης: κατακρημνίζεται πρώτα το σουλφίδιο, ακολουθούμενο από την πλούσια σε βανάδιο (V, Mo, Cr, Fe) φάση C και την πλούσια σε Mo-Cr ( Η φάση V, Mo, Cr, Fe)C καταβυθίζεται τελικά.
(3) Τα χαρακτηριστικά σύνθεσης και η αλληλουχία καθίζησης των φάσεων που καταβυθίζονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας στερεοποίησης που υπολογίζεται από το Thermo-calc είναι βασικά σύμφωνα με τα αποτελέσματα της δοκιμής. Καθώς προχωρά η διαδικασία στερεοποίησης, η πλούσια σε βανάδιο φάση FCC-A1# κατακρημνίζεται πρώτα και η πλούσια σε Cr-Fe φάση M7C3 και η πλούσια σε Mo-Fe φάση M6C τελικά καταβυθίζονται στο τέλος της στερεοποίησης. Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά της σύνθεσης, η πλούσια σε Mo-Cr (V, Mo, Cr, Fe) φάση C που υπάρχει στο χαλύβδινο πλινθίο μπορεί να είναι μια αμοιβαία διαλυμένη φάση ή μια μικτή φάση της φάσης M6C και της φάσης M7C3.
