第九期材料专业课知识竞赛颁奖及讨论整理帖
本帖最后由 江东独步 于 2013-3-19 20:43 编辑高速钢是典型的高速切削用的刃具钢，我国目前使用最广泛的高速钢是W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2。W18Cr4V为钨系高速钢，具有高的硬度、红硬性及高温硬度。其热处理范围较宽淬火不易过热，热处理过程不易氧化脱碳，磨削加工性能较好。该钢在500℃及600℃时硬度分别保持在HRC57～58及HRC52～53，对于大量的、一般的被加工材料具有良好的切削性能。其热处理工艺中淬火工艺如下图，试回答以下问题。（20RP）1、W18Cr4V高速钢中合金元素的作用。（+5）2、淬火工艺中二级预热的目的是什么？（+5）3、淬火工艺中淬火加热温度为何选择在1200-1300摄氏度?（+5）4、说明淬火工艺之后回火的目的以及三次回火的原因。（+5）https://www.cailiaoren.com/data/attachment/forum/201303/12/204617l46a3absksvlb0ql.png答案：1、加 入 铬 提 高 钢 的 淬 透 性、加 入 钨 造 成 二 次 硬 化 以 保 证 高 的 热 硬 性、加 入 钒 能 提 高 钢 的 耐 磨 性 和 热硬 性。2、 高 速 钢 含 有 大 量 合 金 元 素 且具有塑 性 差、导热性差等特点。如 将 工 件 由 室 温 直 接 加 热 到1200℃ 以 上 的淬 火 温度，易 引 起 变 形 及 开 裂， 预 热 可 缩 短 高 温 加 热 时 间 ，有 利 于防 止 工 件 的 氧 化 脱 碳。3、因 为 高 速 钢 含 有 大 量 难 溶 合 金 碳 化 物， 它 们 溶 解 温 度 很 高，直 到 接 近 钢 的 熔 化 温 度 时还 有 部 分 未溶 解 ，加 热 温 度 越高，碳 化 物 溶 入 奥 氏 体 越 多， 淬 火 后 马 氏 体 中 的 合 金 含 量 也越 多，马 氏 体 硬 度 越 高，而 回 火 后 得 到 高 的 热 硬 性。但 淬 火温 度 也 不 能 太 高 ，否 则 晶 粒 变 得 粗 大 使 高 速 钢 脆 性 增 加。4、高 速 钢 回 火保证 得 到 高 的 硬 度 及 热 硬 性， 并 且 进 行 多 次 回 火 主 要 目 的是 消 除 大 量 的 残 余 奥 氏 体。第九期优秀学员名单：20091535zcguoweihuang笑冰6 张燕 zaqqazlove ~沉香あ暗涌 神龙斩乌 太平水月20091535zc 答：1.W,Mo:淬火加热时部分溶于A中，回火后以弥散碳化物形式析出，起弥散硬化作用，同时提高M的回火稳定性。另一部分加热时未溶，可以阻碍奥氏体长大。V主要以碳化物形式析出，起弥散硬化作用。Cr在淬火加热时溶于A中，淬火时可以提高淬透性，淬火后留在M中可以提高抗氧化性。
2.高速钢中合金元素量较多，加热时扩散慢，因此要通过多次预热来均匀化温度，同时还可以减小加热时的热应力。
3.1200~1300℃加热可以使部分W，大部分V，所有的Cr溶于A，淬火后弥散析出碳化物，提高高速钢的硬度和热稳定性。加热时剩余W，V等元素形成未溶的碳化物质点，阻碍奥氏体长大。
4.淬火后回火一般为了减小淬火后的应力和残余奥氏体。低温回火可以获得较高硬度和强度的回火M，中温回火可以得到高的弹性极限获得回火T，高温回火后可以得到综合性能性良好的回火S。高速钢三次回火一方面是为了减少残余奥氏体，另一方面是为了使碳化物充分弥散析出。笑冰61、提高钢的淬透性；提高钢的回火抗力，产生二次硬化；形成合金渗碳体或特殊碳化物，产生第二相强化，提高钢的强度。
2、高速钢的导热性很差，而淬火温度很高，为防止变形、开裂和减少淬火加热保温时间，要进行二级预热。
3、为了提高催硬性并确保淬火回火后获得高的热硬性。原因，钢中由W、Mo、Cr、V等元素形成的特殊碳化物只能在1200度以上方可大量融入奥氏体中。若淬火温度在升高时，由于奥氏体中合金元素融入过多，会导致淬火后残余奥氏体增多和晶粒粗大、降低钢的韧性。
4、由于淬火后的高速钢中含有大量的残余奥氏体，必须用多次回火来减少残余奥氏体的量来进一步提高硬度。zaqqazlove1.W在高速钢中可生成大量的碳化物，有效组织加热时晶粒的长大，大量溶于马氏体的钨可阻止回火时马氏体的分解，使马氏体保留较高的含碳量，还能引起二次硬化，因而钨可提高高速钢的红硬性，硬度和耐磨性。Cr可提高淬硬性和淬透性，还可提高钢的回火稳定性和二次硬化效应，提高高速钢的抗氧化性，在表面生成致密的氧化膜。V在高速钢中显著提高钢的红硬性，硬度和耐磨性，同时还能细化晶粒，降低钢的过热敏感性，改善钢的韧性。
2.二级预热是因为高速钢中合金元素的含量很高，钢的导热性差，工件由室温直接加热到很高的温度会产生比较大的内应力，容易变形，并且容易造成氧化脱碳。
3.为了提高奥氏体中的合金度，使淬火后得到高合金度的马氏体，得到优异的红硬性。在退火状态下的M6C,M23C6，MC型碳化物随着温度升高逐渐溶解，在900℃时M23C6开始溶解，在接近1100℃时全部溶解，同时奥氏体中的铬含量迅速提高，M6C在1037℃开始溶解，同时奥氏体中的钨，钼增加，MC的稳定性最大，溶解较慢，1100℃以上才开始固溶，在1150℃才加速溶解，增加奥氏体中钒的含量。因而高速钢的温度选择在1200--1300℃。
4.高速钢回火一般是为了消除淬火应力，稳定组织，减少残余奥氏体含量，达到所要求的性能（高红硬性，高硬度，高耐磨性）。高速钢淬火后组织中含有较多的残余奥氏体，一次回火不足以使其完全转变，所以一般要进行三次回火处理，降低高速钢中的残余奥氏体量，同时三次回火还可以消除前一次回火时发生二次淬火所产生的内应力。~沉香あ暗涌1、C；既可以与W、Cr等元素形成碳化物，又可溶入奥氏体中，淬火后得到含有足够碳量的马氏体，以保证高硬度和高耐磨性以及良好的热硬性。W:使高速钢具有红硬性的主要元素，也可形成强碳化合物。Cr:主要提高高速钢的淬透性和耐磨性。V:能显著提高钢的硬度、耐磨性、热硬性，并能细化晶粒，同时可在回火时产生二次硬化。
2、由于高速钢中含有大量的合金元素，导热性差，为避免骤然加热至淬火温度而产生过大的内应力，甚至造成开裂，一般进行两次预热。
3、高速钢中的热硬性取决于马氏体中合金元素的含量，温度越高，溶入奥氏体中的元素越多，淬火后马氏体中的合金元素含量越多，越能提高热硬性；但温度过高，不仅晶粒长大，同时淬火时马氏体的转变温度下降，使剩余奥氏体量大大增加。因此将淬火温度控制在1200~1300左右为宜。
4、在560℃回火的目的有两个：其一钨钒的碳化物从马氏体中沉淀析出，其弥散强化作用，其二一部分碳和合金元素从奥氏体中析出，提高了马氏体转变温度，回火时，剩余奥氏体转变为马氏体，使钢的硬度得到提高，产生“二次硬化”现象。
三次回火的原因：因为钢回火后约有25%的剩余奥氏体，一次回火难以消除，经三次回火后可使剩余奥氏体降到1%~3%，而且后一次回火还可以消除前一次回火产生的内应力。神龙斩乌1.W：在高速钢中形成M2C型碳化物，淬火加热时，一部分溶解于奥氏体中，提高了奥氏体的合金度，提高钢的 淬透性和回火稳定性；未溶解的碳化物阻碍奥氏体长大。在560度回火时，析出W2C,产生二次硬化，提高钢的耐磨性。Cr：形成的碳化物大部分溶于奥氏体中，提高钢的淬透性。
V：提高钢的热硬性，并能提高硬度和耐磨性，同时还能有效细化晶粒，降低钢的过热敏感性。
2.二次预热减弱钢在淬火过程中变形和开裂的倾向，缩短高温保温时间，减少氧化脱碳，还可以准确的控制炉温稳定性。
3.形成的合金碳化物需要在较高温度下才能溶解，故温度在1200——1300.
4.回火为了消除淬火应力，稳定组织，减少残余奥氏体含量，达到所需要的力学性能要求。
高速钢淬火组织有大量残余奥氏体，经过一次回火还有10%的残余奥氏体，经过两次回火可降至5%以下，第一次淬火只对淬火马氏体回火，而在回火冷却过程中转变的二次马氏体产生新的应力，经第二次回火后，可以使第二次马氏体得到回火，同时，在第二次回火冷却过程中转变的马氏体又会产生新的内应力，因此需要第三次回火。
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