6542高速钢的热处理及其性能

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高速钢水淬显微金相照片
高速钢1200℃ 高速钢1200℃加热油淬 1200℃加热油淬 图中所的金相 组织为马氏体+ 组织为马氏体+ 碳化物+ 碳化物+残余奥 氏体，白色物 氏体， 质为含碳化合 物，灰色针状 物质为回火马 氏体。 氏体。
500× 1200℃加热油淬显微金相照片 500× 1200℃加热油淬显微金相照片
谢谢大家！
400℃分级 1h 淬火
560℃
560℃ 1h
560℃ 1h
时间/t
实验设计思想概述 实验共分6 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 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 组做1000 加热不完全淬火， 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， 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 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 组加热到1300℃过热，然后在400℃盐浴分级淬火， 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， 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， 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 组另分为一小组， 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 组分为一小组， 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 由图中可以看出， 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， 化物，图中白色点状 物质即为球状碳化物。 物质即为球状碳化物。
500× 500× 不完全退火态原始 组织显微金相照片
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不完全退火态原始组织显微金相照片
1000℃加热不完全淬火 由图可以看出， 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， 体基体上，图中白色 物质即为合金碳化物。 物质即为合金碳化物。
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不完全淬火显微金相
1200℃加热400℃盐浴分级淬火 1200℃加热400℃盐浴分级淬火 加热400℃ 由图可以看出正常 淬火状态下的金相 组织为马氏体+ 组织为马氏体+残 余奥氏体+碳化物， 余奥氏体+碳化物， 图中马氏体和碳化 物清晰可见， 物清晰可见，灰色 片状的为马氏体， 片状的为马氏体， 白色状物质为含碳 化合物。 化合物。
不完全淬 56 火 水淬 油淬
59.5 62
61.5 61
59.5 66.5 64.5 63.5 63 64.5 61.8 20.8
1300℃过 1300℃过 58 热盐浴 退火 22
21.5 19
由硬度值表，我们可以看 由硬度值表， ℃加热盐浴分级淬 出1200 ℃加热盐浴分级淬 火的硬度值最高， 火的硬度值最高，水淬和 油淬次之， 油淬次之，过热和不完全 淬火态下的硬度再次之， 淬火态下的硬度再次之， 退火态下的硬度最小。 退火态下的硬度最小。这 是因为分级淬火能够有效 减少工件的变形和开裂， 减少工件的变形和开裂， 从而使强度、韧性提高。 从而使强度、韧性提高。 而过热和不完全淬火的工 由于晶粒长大、 件，由于晶粒长大、晶界 熔化或合金碳化物的不完 全溶解现象， 全溶解现象，都会影响晶 体间的结合力， 体间的结合力，进而影响 热处理质量和使用性能。 热处理质量和使用性能。 对于退火态工件硬度偏低 的的情况， 的的情况，这是由于工件 在退火前就已经是退火后 的原始组织， 的原始组织，所以实验中 再次退火会降低工件的硬 度值. 度值.
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400 ℃盐浴分级淬火显微金相照片 ℃盐浴分级淬火显微金相照片
高速钢1200℃ 高速钢1200℃加热水淬 1200℃加热水淬 由显微金相照片可 以看出， 以看出，高速钢水 淬所得的金相组织 为马氏体+碳化物+ 为马氏体+碳化物+ 残余奥氏体。 残余奥氏体。图中 马氏体跟碳化物清 晰可现。 晰可现。白色物质 为含碳化合物。 为含碳化合物。
1300℃过热400 ℃盐浴分级淬火 1300℃过热400 ℃盐浴分级淬火 过热 由图可以看出 高速钢过热组 织晶粒变得异 常粗大， 常粗大，晶粒 与晶粒之间界 面轮廓清晰， 面轮廓清晰， 甚至在晶界处 还会发生局部 熔化。 熔化。图中所 示为晶粒间的 三叉晶界。 三叉晶界。晶 界内为回火马 氏体。 氏体。
高速钢
W6Mo5Cr4V2高速钢淬回火过程探究性实验 W6Mo5Cr4V2高速钢淬回火过程探究性实验 指导教师： 指导教师： 实验学生： 实验学生： 实验时间：2009.7.13~ 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、 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 19世纪末 Co等 合金元素的合金刃具钢。高速钢经热处理后， 600℃的高温下仍然 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， 60HRC以上 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， 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。 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。 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。 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 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 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、 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， 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， 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 红硬性等方面的优异性能， 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 65%以上，而产值则占70%左右 所以高速钢自问世以来， 左右！ 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。 使用而不衰。
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 由于高速钢中含有大量难熔的合金碳化物，
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 高才可使合金碳化物溶解到奥氏体中， 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。 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， 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， 1180~ 钢的淬火温度在1180~1230℃之间。在确保不发生过热的情况下，相 对说来，淬火温度越高，其红硬性也越好。 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 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， 加热时直接把高速钢放入高温炉内加热， 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 所以对于大型工件加热时一般都需要预热， 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， 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。 820~870℃之间。 • 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 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， 速钢的加热一般在盐浴内进行。 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 高速钢热处理前一般要进行球化退火处理， 820~900℃之间，退火目的不仅是为了降低硬度，以利于切削加工， 820~900℃之间，退火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。 更是为以后的淬火做组织上的准备。
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高速钢过热淬火显微金相照片
三次回火后试样中残余奥氏体量的测定 由表格中数据可知， 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 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。 氏体量仍高于理论值。 为使残余奥氏体量继 续降低， 续降低，我们可以再 次进行高温淬火， 次进行高温淬火，也 可以进行一次-85℃下 可以进行一次-85℃下 的冷处理。 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。 火后进行。这样会起 到较好的冷处理效果。 到较好的冷处理效果。
典型高速钢的热处理工艺曲线 • W6Mo5Cr4V2高速钢热处理工艺曲线 W6Mo5Cr4V2高速钢热处理工艺曲线 温 度 /℃
820~870 ℃ 550~650℃ 400℃分级淬火 1h 1h 560℃
1190~1230℃ 1000~1050℃预冷
560℃
560℃ 1h
时间/t 时间
实验中所用实际热处理工艺曲线（考虑工件形状及其尺寸） 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 W6Mo5Cr4V2高速钢实际热处理过程 温 度 / ℃ 1190~1230℃
表一 试 样 3 2
回火后残余奥氏体量测定表 热处理方式 第3次回火后残余奥氏体 量 （ %） 正常淬火 5.15
不完全淬火 8.61
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试样的洛氏硬度值的测定 表二 试 样 3 2 4 5 6 1 6个试样的洛氏硬度值测定表 平均硬 HRC） 度（HRC） 3 64.3 56.3
热处理方 硬度值（HRC） 硬度值（HRC） 式 1 400℃盐 400℃盐 浴 64 2 64.5 64 57 56