6542高速钢的热处理及其性能

500× 400 ℃盐浴分级淬火显微金相照片
高速钢1200℃加热水淬
▪ 由显微金相照片可 以看出，高速钢水 淬所得的金相组织 为马氏体+碳化物+ 残余奥氏体。图中 马氏体跟碳化物清 晰可现。白色物质 为含碳化合物。
▪ 500× 高速钢水淬显微金相照片
高速钢1200℃加热油淬
图中所的金相组 织为马氏体+碳 化物+残余奥氏 体，白色物质为 含碳化合物，灰 色针状物质为回 火马氏体。
将2、3、6组分为一小组，比较不同淬火加热温度对于高速钢热处理性 能的影响
实验结果
由图中可以看出，高 速钢退火态的组织为 在铁素体机体上分布 着弥散析出的球状碳 化物，图中白色点状 物质即为球状碳化物。
500× 不完全退火态原始组 织显微金相照片
1000 × 不完全退火态原始组织显微金相照片
高速钢的热处理
• 由于高速钢中含有大量难熔的合金碳化物，其淬火加热温度必须足够
高才可使合金碳化物溶解到奥氏体中，淬火后马氏体中的合金元素才 足够高，而只有合金元素含量高的马氏体才具有高的红硬性。所以高 速钢淬火时的加热温度相对其他钢材来说是比较高的，一般说来高速 钢的淬火温度在1180~1230℃之间。在确保不发生过热的情况下，
表一 回火后残余奥氏体量测定表 试样 热处理方式 第3次回火后残余奥氏体
量（%） 3 正常淬火 5.15 2 不完全淬火 8.61
由表格中数据可知， 实验中高速钢正常淬 火和不完全淬火并3次 回火后试样中残余奥 氏体量仍高于理论值。 为使残余奥氏体量继 续降低，我们可以再 次进行高温淬火，也 可以进行一次-85℃下 的冷处理。但冷处理 一般在淬火冷却后立 即进行或在第一次回 火后进行。这样会起 到较好的冷处理效果。
同碳素刃具刚和合金刃具钢相比，高速钢的切削速度可提高2~4倍， 刃具寿命提高5~18倍。
高速钢广泛用于制造尺寸大、切削速度快、负荷重及工作温度高的各 种机加工工具。如车刀、刨刀、拉刀、钻头等。此外，高速钢还可以 应用在模具及一些特殊轴承方面。总之，由于高速钢的在硬度，耐磨 性，红硬性等方面的优异性能，现代工具材料中高速钢仍占刃具材料 的65%以上，而产值则占70%左右！所以高速钢自问世以来，经百年 使用而不衰。
高速钢
W6Mo5Cr4V2高速钢淬回火过程探究性实验 指导教师： 实验学生：
实验时间：2009.7.13~2009.7.23
高速钢简介
高速钢发端于19世纪末，是一种高碳且含有大量W、Mo、Cr、V、 Co等合金元素的合金刃具钢。高速钢经热处理后，在600℃的高温下 仍然保持高的硬度，其硬度可达60HRC以上，故可在较高温度条件 下保持高速切削能力和高耐磨性！同时具有足够高的强度，并兼有适 当的韧性和塑性，这是其他超硬工具材料所无法比拟的。高速钢还具 有很高的淬透性，中小型刃具甚至在空气中冷却也能淬透，故又有风 钢之称。
500× 1200℃加热油淬显微金相照片
1300℃过热400 ℃盐浴分级淬火 500× 高速钢过热淬火显微金相照片
由图可以看出 高速钢过热组 织晶粒变得异 常粗大，晶粒 与晶粒之间界 面轮廓清晰， 甚至在晶界处 还会发生局部 熔化。图中所 示为晶粒间的 三叉晶界。晶 界内为回火马 氏体。
三次回火后试样中残余奥氏体量的测定
6组加热到1300℃过热，然后在400℃盐浴分级淬火，然后进行三次高温 淬火
淬火后将以上5组试样做显微金相照片，比较金相组织的不同，并选取 两组试样测定回火后残余奥氏体含量
将以上所有6组试样在洛氏硬度试验机上打硬度，比较不同热处理过程 对于高速钢硬度的影响
将3、4、5组另分为一小组，比较不同淬火方式对于高速钢热处理性能 的影响
相对说来，淬火温度越高，其红硬性也越好。
• 由于高速钢中含有大量的合金元素，导致高速钢的导热性很差，如果
加热时直接把高速钢放入高温炉内加热，容易引起高速钢的变形和开 裂，所以对于大型工件加热时一般都需要预热，预热时一般分两个阶 段进行，第一次预热温度在550~650℃之间，第二次预热温度 820~870℃之间。
1h
560℃ 1h
560℃ 1h
时间/t
实验设计思想概述
实验共分6组进行
1组为退火后原始试样，打磨抛光后用4%硝酸酒精溶液腐蚀做显微金相 照片
2组做1000 ℃ ℃加热不完全淬火，用400℃盐浴分级淬火，淬火后进行3 次高温回火
3、4、5组为1200℃加热，分为400℃分级淬、水淬、油淬三种方式淬火， 然后进行三次高温回火
• 又由于高速钢的淬火温度很高，工件在加热炉内很容易氧化，所以高
速钢的加热一般在盐浴内进行。
• 高速钢热处理前一般要进行球化退火处理，退火温度一般在
820~900℃之间，退来自百度文库目的不仅是为了降低硬度，以利于切削加工，
更是为以后的淬火做组织上的准备。
典型高速钢的热处理工艺曲线 • W6Mo5Cr4V2高速钢热处理工艺曲线
温
度
1190~1230℃
/℃
1000~1050℃预冷
820~87 0℃
550~650℃
400℃分级淬火
560℃ 1h
560℃ 1h
560℃ 1h
时间/t
实验中所用实际热处理工艺曲线（考虑工件形状及其尺寸） W6Mo5Cr4V2高速钢实际热处理过程
温
1190~1230℃
度
/
℃
560℃
400℃分级
淬火
试样的洛氏硬度值的测定
表二 6个试样的洛氏硬度值测定表
试 热处理方 硬度值（HRC） 平均硬
样式
度
1 23
（HRC）
3 400℃盐 64 64.5 64 浴
64.3
2 不完全淬 56 57 56 火
56.3
4 水淬
59.5 62 61.5 61
5 油淬
59.5 66.5 64.5 63.5
1000℃加热不完全淬火
❖ 由图可以看出，高速 钢的不完全淬火金相 为大量的合金碳化物 并没有溶解而是弥散 分布在淬火后的马氏 体基体上，图中白色 物质即为合金碳化物。
❖ 500× 不完全淬火显微金相
照片
1200℃加热400℃盐浴分级淬 火
由图可以看出正常 淬火状态下的金相 组织为马氏体+残 余奥氏体+碳化物， 图中马氏体和碳化 物清晰可见，灰色 片状的为马氏体， 白色状物质为含碳 化合物。