高速钢热处理工艺的优化

高速钢热处理工艺的优化高速钢是高碳、高合金冷作模具钢。常规淬火温度下加热时，由于合金碳化物的溶解，基体中的含碳量和合金元素的含量较高，强度和硬度很高，但是韧性不足，使用中容易发生脆断而早期失效。要提高高速钢的综合性能，改进热处理工艺是一个技术关键。上海市机械制造工艺研究所通过对W6Mo5Cr4V2高速钢的试验，提出了以下高速钢热处理工艺的技术要点。一．控制奥氏体化温度。细化晶粒是既提高材料的强度又可提高材料的韧性的唯一途径。对于高速钢和高碳、高合金冷作模具钢可以通过适当降低淬火温度来减少脆性开裂的倾向。因为降低了淬火温度，一方面能够控制M6C、MC型碳化物溶入基体，使奥氏体中的平均含碳量降低，导致Ms点上升，淬火后的孪晶马氏体数量减少，获得以板条马氏体为主的淬火组织，从而提高了钢的韧性;另一方面，由于淬火温度降低，奥氏体晶粒度得到细化，也有利于韧性的提高。试验结果表明，奥氏体化温度为1200和1180℃时，晶粒度为11.5级;奥氏体化温度为1160℃时，晶粒度为12级，说明适当降低淬火温度可使奥氏体晶粒得到细化。另外，随着奥氏体化温度由1200℃降低到1160℃，W6Mo5Cr4V2高速钢的硬度略有下降，而冲击吸收功有所提高，冲击吸收能量测试值由4.62J提高到4.96J。二．采用分级回火工艺。高速钢回火的目的是通过合金碳化物的弥散析出以及残余奥氏体的充分转变来获得稳定的组织。回火工艺是高速钢获得较高红硬性、耐磨性以及强韧性的关键所在。国外文献推荐的回火工艺普遍倾向于采用两次回火法。分级回火也被国内一些工厂用来代替常规的三次回火工艺。对W6Mo5Cr4V2高速钢采用分级回火工艺，即在高温回火时增加350℃的处理，（350℃×1h+560℃×1h），结果获得了比常规回火更佳的强韧性配合。试验结果表明，在相同的奥氏体化温度下，分级回火后的W6Mo5Cr4V26高速钢的耐磨性和红硬性较常规回火要好。金相检测显示，经过分级回火后的W6Mo5Cr4V2高速钢具有更多的均匀分布的渗碳体质点，并使沿孪晶界析出的碳化物更弥散。分级回火可以使W6Mo5Cr4V2高速钢较常规回火具有更佳的性能。这是因为，高温回火时增加350℃的分级处理，使高速钢先析出均匀弥散分布的渗碳体质点，能够促进随后高温回火时M2C型合金碳化物的析出。正是这些弥散、细小分布的碳化物使得分级回火的高速钢二次硬化效应更为显著，从而比常规回火的高速钢具有更高的硬度、红硬性和更优的耐磨性。同时，由于沿孪晶界的裂纹萌生与扩展较为困难，也有利于韧性的改善。性能测试对比如下：硬度：分级回火试样是64.6HRC，常规回火试样是63.8HRC；红硬性：分级回火试样是59.3HR，常规回火试样是58.6HR。