淬火溫度

隨淬火溫度的升高，M2高速鋼的硬度、紅硬性增加，但超過某一極限溫度（1250℃左右）時(shí)，鋼的硬度、紅硬性又開始下降。與此同時(shí)隨淬火溫度的升高，M2高速鋼的韌性逐漸降低，特別是超過1220 ℃時(shí)，韌性下降明顯。

單純從提高刀具的硬度、耐磨性、紅硬性的角度考慮，M2高速鋼采用高的淬火溫度是有利的，但淬火溫度過高，高速鋼韌性顯著降低，而且過高的淬火溫度使熱處理能耗增加，熱處理爐的壽命縮短，導(dǎo)致刀具的生產(chǎn)成本提高。因此對(duì)于制作硬度和紅硬性有特殊要求的刀具，M2高速鋼的淬火溫度宜選擇1230～1250℃，而對(duì)于韌性有特殊要求的刀具，M2高速鋼的淬火溫度宜在1190～1220 ℃之間進(jìn)行調(diào)整 。

（1）提高淬火溫度可以逐漸減少中碳鋼淬火組織中片狀馬氏體的數(shù)量，獲得以板條馬氏體為主的組織。繼續(xù)提高淬火溫度，將會(huì)在板條馬氏體邊界形成明顯數(shù)量的薄片狀殘留奧氏體。

（2）在500℃回火1.5h 4h，并未改變淬火馬氏體的主要特征；片狀馬氏體的孿晶界上有滲碳體析出，但仍保留有孿晶亞結(jié)構(gòu)；板條狀馬氏體內(nèi)的魏氏組織形態(tài)的滲碳體正在溶解，板條邊界析出了短條狀的滲碳體。板條邊界殘留奧氏體在回火時(shí)的分解，促進(jìn)了滲碳體沿板條馬氏體邊界的連續(xù)析出，形成了連續(xù)分布的滲碳體薄片。

（3）適當(dāng)提高中碳鋼的淬火溫度，可以通過增加淬火組織中的板條馬氏體比例，來改善高溫回火狀態(tài)下的斷裂韌度。隨著板條馬氏體數(shù)量的增多，鋼在斷裂時(shí)表現(xiàn)出以塑性斷裂機(jī)制為主的斷裂特點(diǎn)。

（4）經(jīng)較高溫度淬火并回火后，由殘留奧氏體分解引起的沿馬氏體邊界連續(xù)分布的滲碳體，會(huì)大大損害鋼的斷裂韌度，造成一定的晶間斷裂傾向。

（5）延長500℃的回火時(shí)間，可以通過碳化物的球化及片狀馬氏體內(nèi)孿晶亞結(jié)構(gòu)的逐漸消除，提高淬火及高溫回火狀態(tài)下的斷裂韌度值，增大鋼在斷裂時(shí)塑性斷裂機(jī)制的比例，大大減小晶間斷裂的危險(xiǎn) 。

淬火溫度又叫淬火加熱溫度，是指對(duì)將進(jìn)行淬火處理的工件進(jìn)行加熱所達(dá)到的最高溫度，也是其進(jìn)行冷卻處理時(shí)的初始溫度，其在臨界溫度以上。通常亞共析鋼的淬火溫度為Ac3以上30~50度；共析鋼或過共析鋼的淬火溫度為Ac1以上30~50度。

在普通高速鋼材料中，加入適量硼來取代普通高速鋼中價(jià)格昂貴的合金元素，設(shè)計(jì)了一種新型的高硼高速鋼材料。經(jīng)研究淬火溫度對(duì)0.4%～0.5%C和1.0%～1.5%B的高硼高速鋼顯微組織的影響。結(jié)果表明，高硼高速鋼的鑄態(tài)組織由鐵素體、珠光體和少量馬氏體以及硼碳化合物組成，硼碳化合物由M₂₃(B，C)₆、(W，Mo)₂(B，C)，M3(B_1.5，C_0.5)和M(B_0.7，C_0.3)組成，呈網(wǎng)狀和魚骨狀沿晶界分布。淬火處理后，基體組織轉(zhuǎn)變成板條馬氏體，含有4%殘留奧氏體，硼碳化合物的類型沒有發(fā)生變化，但數(shù)量減少。在950～1100℃內(nèi)淬火，硼碳化合物局部發(fā)生溶解，出現(xiàn)斷網(wǎng)現(xiàn)象；隨著淬火溫度的升高，斷網(wǎng)現(xiàn)象越來越明顯，從而減輕了對(duì)基體的割裂作用 。

相關(guān)結(jié)論：

（1）含0.3%～0.5%C和含0.5%～2.5%B的高硼高速鋼的鑄態(tài)顯微組織由鐵素體、珠光體和少量馬氏體以及硼碳化合物組成，硼碳化合物呈網(wǎng)狀和魚骨狀沿晶界分布；并且，硼碳化合物由M₂₃(B，C)₆、(W，Mo)₂(B，C)，M3(B_1.5，C_0.5)和M(B_0.7，C_0.3)組成。

（2）高硼高速鋼經(jīng)高溫淬火后，基體組織都轉(zhuǎn)變成了強(qiáng)韌性好的板條馬氏體，并含有少量殘留奧氏體，含量在4%左右；

（3）在950～1050℃范圍內(nèi)淬火，硼碳化合物發(fā)生局部溶解，出現(xiàn)斷網(wǎng)現(xiàn)象，隨著淬火溫度的升高，斷網(wǎng)現(xiàn)象越來越明顯。

（4）高硼高速鋼經(jīng)淬火處理后，硼碳化合物的類型沒有發(fā)生變化，其數(shù)量減少。

淬火溫度是鋼件淬火過程的重要工藝參數(shù)，常用鋼的淬火溫度在熱處理手冊(cè)和有關(guān)技術(shù)書中都有數(shù)據(jù)可查，在生產(chǎn)中一般皆以此為選擇淬火溫度的依據(jù)，這是無可非議的。但是，隨著近兒年來對(duì)馬氏體形貌和強(qiáng)韌化原理的深人研究，以及大量的工藝試驗(yàn)和實(shí)踐，為我們?nèi)绾胃侠淼剡x擇淬火溫度，提供了新的依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。由于在制定工藝或?qū)嶋H操作中，能正確選振和嚴(yán)格控制淬火溫度，往往可以使多種工模具的使用壽命顯著提高，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益 。

原則上可根據(jù)相圖來確定這類合金的加熱溫度，如《選擇淬火溫度示意圖》所示：

淬火加熱溫度的下限為固溶度曲線（ab），而上限為開始熔化溫度。一般進(jìn)行淬火一時(shí)效處理的合金。合金元素濃度高。由《選擇淬火溫度示意圖》可知，淬火溫度的要求比較嚴(yán)格，容許的波動(dòng)范圍小。例如某些鋁合金淬火溫度僅容許±（2～3）℃的波動(dòng)。因此，淬火加熱所采用的設(shè)備一般為溫度能準(zhǔn)確控制以及爐內(nèi)溫度均勻的浴爐和氣體循環(huán)爐，工件以單片或單件的方式懸掛于爐中，這不僅能保證均勻加熱，而且能保證淬火時(shí)均勻冷卻。當(dāng)然，對(duì)于淬火溫度范圍較寬的合金，淬火加熱就易于控制。

淬火時(shí)金屬內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列物理、化學(xué)變化，除最主要的相態(tài)變化外，還會(huì)產(chǎn)生再結(jié)晶、晶粒長大以及與周圍介質(zhì)的作用等，這些變化對(duì)淬火后合金的性能都會(huì)帶來影響。在確定淬火溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同合金的特點(diǎn)予以考慮。例如，在不發(fā)生過燒的前提下，提高淬火溫度有助于時(shí)效強(qiáng)化過程，但某些合金（6A02鋁合金）在高溫下晶粒長大傾向大，則應(yīng)限制最高的加熱溫度。

過燒是淬火時(shí)易出現(xiàn)的缺陷。輕微過燒時(shí)，表面特征不明顯，顯微組織觀察到晶界稍變粗，并有少量球狀易熔組成物，晶粒亦較大。反映在性能上，沖擊韌性降低，腐蝕速率大為增加。嚴(yán)重過燒時(shí)，除了晶界出現(xiàn)易熔物薄層，晶內(nèi)出現(xiàn)球狀易熔物外，粗大的晶界平直、嚴(yán)重氧化。三個(gè)晶粒的銜接點(diǎn)呈黑三角，有時(shí)出現(xiàn)沿晶界的裂紋。在制品表面，顏色發(fā)暗，有時(shí)也出現(xiàn)氣泡等凸出晶粒。

輪箍鋼的含碳量在0.5-0.7%,淬火后的金相組織為片狀馬氏體和板狀馬氏體的棍合物。而片狀馬氏體一與板狀馬氏體在相同的強(qiáng)度下，前者的塑性、沖擊韌性和平面應(yīng)變斷裂韌性較低。實(shí)踐表明，較低的淬火溫度有利于形成板狀馬氏體。因此，我們選用較低的淬火溫度(760-780℃)，以保證奧氏體中含碳量低于0. 6%，獲得板狀馬氏體為主的結(jié)構(gòu)形態(tài)。