高速鋼的顯微組織分析

高速鋼的顯微組織分析

      觀察和研究各種不同類型合金材料的顯微組織特征。了解這些合金材料的成分、顯微組織對性能的影響。

      合金鋼的顯微組織比碳鋼復(fù)雜，在合金鋼中存在的基本相有：合金鐵素體、合金奧氏體、合金碳化物（包括合金滲碳體、特殊碳化物）及金屬間化合物等。其中合金鐵素體與合金滲碳體及大部分合金碳化物的組織特征與碳鋼中的鐵素體和滲碳體無明顯區(qū)別，而金屬間化合物的組織形態(tài)則隨種類不同而各異，合金奧氏體在晶粒內(nèi)常常存在滑移線和孿晶特征。

      高速鋼是高合金工具鋼，具有良好的紅硬性，即使工作溫度達(dá)到600℃時，仍保持高的硬度和切削性能。經(jīng)常用它來制造各種刀具。這里以典型的W18Cr4V（簡稱18—4—1）鋼為例加以分析研究。

      W18Cr4V的化學(xué)成分為：0.7~0.8%C，17.5~19%W，3.8~4.4%Cr，1.0~1.4%V，﹤0.3%Mo。由于鋼中存在大量合金元素（大于20%），因此除了形成合金鐵素體與合金滲碳體外，還會形成各種合金碳化物（如Fe4W2C、VC等），這些組織特點決定了高速鋼具有優(yōu)良的切削性能。

      （1）高速鋼的鑄態(tài)組織：按組織特點分類，高速鋼屬萊氏體鋼，在一般鑄造條件下存在以具有魚骨狀碳化物為特征的共晶萊氏體組織。在顯微鏡下觀察時，除共晶萊氏體外還有部分呈暗黑色的δ共析體組織和少量馬氏體（呈亮白色部分）。

      （2）高速鋼的退火組織：高速鋼鑄態(tài)組織極不均勻，特別是共晶組織中粗大碳化物的存在，使鋼的性能顯著降低，因此，高速鋼鑄造后必須經(jīng)過鍛造、退火，以改善碳化物的分布狀況。W18Cr4V鋼經(jīng)鍛造及退火后的顯微組織，組織中呈亮白色較大塊狀為一次碳化物，較細(xì)小塊狀為二次碳化物，基體組織是索氏體。

      （3）高速鋼淬火及回火后的組織：經(jīng)淬火及回火后，高速鋼將會獲得優(yōu)良的熱硬性及高的耐磨性。W18Cr4V鋼通常采用較高的淬火溫度（1270~1280℃）以保證奧氏體充分合金化，淬火時可在油中或空氣中冷卻，W18Cr4V鋼經(jīng)1270~1280℃淬火后的顯微組織，其組織為在馬氏體及殘余奧氏體的基體上分布有一次碳化物的顆粒。在金相顯微鏡下觀察時，馬氏體不易顯示。

      高速鋼經(jīng)經(jīng)淬火后，組織中存在相當(dāng)數(shù)量（約30~40）的殘余奧氏體，需經(jīng)560℃回火（一般（2~3次）才能消除。回火時從馬氏體和部分殘余奧氏體中析出高度分散的碳化物，降低了殘余奧氏體中碳和合金元素的含量，降低其穩(wěn)定性，在冷卻過程中這些奧氏體就會轉(zhuǎn)變成馬氏體。W18Cr4V鋼經(jīng)淬火及560℃回火后的顯微組織，其中呈白色塊狀的為合金碳化物（W2C、V4C3），暗黑色基底是回火馬氏體和少量殘余奧氏體。

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