高速钢的显微组织分析

高速钢的显微组织分析

      观察和研究各种不同类型合金材料的显微组织特征。了解这些合金材料的成分、显微组织对性能的影响。

      合金钢的显微组织比碳钢复杂，在合金钢中存在的基本相有：合金铁素体、合金奥氏体、合金碳化物（包括合金渗碳体、特殊碳化物）及金属间化合物等。其中合金铁素体与合金渗碳体及大部分合金碳化物的组织特征与碳钢中的铁素体和渗碳体无明显区别，而金属间化合物的组织形态则随种类不同而各异，合金奥氏体在晶粒内常常存在滑移线和孪晶特征。

      高速钢是高合金工具钢，具有良好的红硬性，即使工作温度达到600℃时，仍保持高的硬度和切削性能。经常用它来制造各种刀具。这里以典型的W18Cr4V（简称18—4—1）钢为例加以分析研究。

      W18Cr4V的化学成分为：0.7~0.8%C，17.5~19%W，3.8~4.4%Cr，1.0~1.4%V，﹤0.3%Mo。由于钢中存在大量合金元素（大于20%），因此除了形成合金铁素体与合金渗碳体外，还会形成各种合金碳化物（如Fe4W2C、VC等），这些组织特点决定了高速钢具有优良的切削性能。

      （1）高速钢的铸态组织：按组织特点分类，高速钢属莱氏体钢，在一般铸造条件下存在以具有鱼骨状碳化物为特征的共晶莱氏体组织。在显微镜下观察时，除共晶莱氏体外还有部分呈暗黑色的δ共析体组织和少量马氏体（呈亮白色部分）。

      （2）高速钢的退火组织：高速钢铸态组织极不均匀，特别是共晶组织中粗大碳化物的存在，使钢的性能显著降低，因此，高速钢铸造后必须经过锻造、退火，以改善碳化物的分布状况。W18Cr4V钢经锻造及退火后的显微组织，组织中呈亮白色较大块状为一次碳化物，较细小块状为二次碳化物，基体组织是索氏体。

      （3）高速钢淬火及回火后的组织：经淬火及回火后，高速钢将会获得优良的热硬性及高的耐磨性。W18Cr4V钢通常采用较高的淬火温度（1270~1280℃）以保证奥氏体充分合金化，淬火时可在油中或空气中冷却，W18Cr4V钢经1270~1280℃淬火后的显微组织，其组织为在马氏体及残余奥氏体的基体上分布有一次碳化物的颗粒。在金相显微镜下观察时，马氏体不易显示。

      高速钢经经淬火后，组织中存在相当数量（约30~40）的残余奥氏体，需经560℃回火（一般（2~3次）才能消除。回火时从马氏体和部分残余奥氏体中析出高度分散的碳化物，降低了残余奥氏体中碳和合金元素的含量，降低其稳定性，在冷却过程中这些奥氏体就会转变成马氏体。W18Cr4V钢经淬火及560℃回火后的显微组织，其中呈白色块状的为合金碳化物（W2C、V4C3），暗黑色基底是回火马氏体和少量残余奥氏体。

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