合金工具钢中的常见结构缺陷

当钢材轧制成模具或锻造成还料时，如果停轧或锻造温度高，晶粒会生长得很粗，冷却慢时，二次碳化物沿晶界析出，甚至出现魏氏组织的碳化物，针状伸入晶粒内。如果碳化物网络过厚，甚至会在碳化物网络的两侧出现游离铁素体。

这种碳化物封闭网络会对化学模具的更终热处理性能产生不利影响。球化退火前必须通过正火工艺消除毛还中的碳化物网。粗碳化物网应在较高温度下正火，并通过次风或喷水冷却，对于GCR15钢，可在930~950℃正火，对于Crwmn钢，可在960~980℃正火，一般来说，细小的碳化网可以在900~920℃正火（GCR15钢），如果退火温度过高，保温时间过长，还可能产生粗大的二次碳化物网格，晶界碳化物粗大，晶内组织球化不良，甚至没有球化，或者出现粗大珠光体和粗大球晶的混合。

如何区分锻造后形成的碳化物网和退火过热后形成的碳化物网，在机械零件失效分析中尤为重要。一般来说，合金工具钢退火过热后形成的碳化物网较粗，而锻造留下的碳化物网网眼较粗。如果是由于停锻温度高、冷却慢而沿晶界析出的碳化物网（GCR15锻造、球化、调质后留下的碳化物网），从断续分布的碳化物网可以看出锻造后留下的粗晶痕迹，退火过热形成的碳化物网络必然伴随着球化不良。加热淬火后，晶粒内的奧氏体转变为针状马氏体+残余奥氏体，基本没有残余碳化物，呈现贫碳台铬区的显微组织特征，工件容易淬火开裂，除非锻造后缓冷留下的碳化物网络特别粗大，一般不影响晶粒内珠光体的球化，调质组织正常。黑色基体为回火马氏体+残余奥氏体，除不连续的碳化物网络外，其余碳化物呈球状均匀分布。这种工具钢工件在服役初期会因脆性开裂而失效。