金属材料学课堂讨论作业

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1、课堂讨论作业归纳总结高速钢的成分、工艺、组织和性能特点，着重分析讨论以下几个问题：1）分析高速钢中常用合金元素Cr、W、Mo、V的作用及含量；2）对高速钢进行锻造的目的与要求，如锻造不当，会带来什么后果；3）热处理工艺特点（包括预热、淬火加热温度、淬火保温时间、分级淬火、回火工艺等），并说明其理由；4）分析热处理后的最终组织，说明合金元素的分布状况；5）分析比较W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2钢的优缺点。Cr、W、Mo、V作用及含量1）Cr、目前绝大多数高速钢中都含有约4%的Cr。Cr在高速钢中主要起到提高淬透性的效果，也能增加高速钢的耐蚀性和增大抗氧化能力，减少粘刀现象，改善刃具切削

2、能力。W、高速钢中钨的含量一般小于20%.钨可以提高高速钢的热硬性，在560摄氏度回火时能产生弥散强化，提高钢的耐磨性。当含量高于20%时，钢中的碳化物不均匀性明显增加，从而钢的强度、塑性也大为降低。Mo的作用和W相似。1%Mo可取代1.5%~2%的W。V在高速钢中能显著提高钢的热硬性，提高硬度和耐磨性，同时还能有效地细化晶粒降低钢的过热敏感性。V的含量含量约在1%~5%。V在钢中以VC存在，VC部分溶于奥氏体中，回火时强烈阻碍马氏体分解，提高回火稳定性，在一定温度下又以VC弥散析出，产生二次硬化。淬火加热未溶的VC阻止晶粒长大。锻造目的、要求高速钢锻造的目的是将粗大的共晶碳化物破碎。锻轧

3、变形量不足时，仍存在粗大的碳化物网和密集的带状碳化物。碳化物不均匀性严重时，是热处理工艺性变坏。热处理工艺特点退火高速钢锻轧后，需要退火。高速钢Ac1在820~840℃范围，退火温度选择略高于Ac1。普通退火工艺为860~880℃，保温2~3h。一般退火硬度为HB207~225（HRC18~26）。金相组织为S+碳化物。淬火淬火预热高速钢的导热性差，而淬火温度较高，为了减少淬火应力和工件的变形开裂，必须在高温加热前进行预热。预热温度一般在800~850℃，使得钢在加热时，S向A转变在较低的温度范围内预先完成，减少内应力。预热常在盐浴炉中进行，预热时间可按照25~30s/mm计算。淬火加热温

4、度高速钢加热温度比一般合金工具钢加热温度高，如W18Cr4V淬火加热温度达到1100℃时，硬度可达HRC61，但在这样的情况下，在较低温度回火时，钢的硬度就要降低，其热硬性不高。W6Mo5CrV2常用加热温度1230℃。选用加热温度的考虑因素：原材料情况、刀具形状尺寸、使用性能。淬火保温时间保温时间应保证工件熟透，并有足够数量的碳化物融入A。高速钢在盐浴炉中加热，加热时间系数一般为8~15s/mm，对于小型工件取上限，大型工具取下限。电炉中加热时，其保温时间较盐浴炉中加热时延长半倍。分级淬火为了减少淬火应力，生产上采用分级淬火法。一般刀具多采用一次分级淬火，是将工件直接淬入580~620℃

5、中性盐作分级停留，然后空冷。回火高速钢淬火后内应力大，性脆，组织和尺寸都不稳定，残余奥氏体量比较多，所以高速钢淬火后组织不稳定，硬度和耐磨性不高，易变性开裂。通过540~560℃三次回火，可使淬火马氏体转变为回火马氏体，消除残余奥氏体。热处理最终组织退火组织：索氏体+碳化物（较粗大的初生和次生碳化物分布在索氏体基体上）淬火组织：淬火马氏体+残余奥氏体+剩余碳化物回火组织：回火马氏体+碳化物W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2比较W18Cr4V优点：通用性强，红硬性好，可磨性好，不易脱碳。缺点：价格较贵，碳化物晶粒粗，碳化物不均匀性大，韧性差，特别是红塑性低，在热成型中易开裂。W6Mo5Cr

6、4V2优点：价格较便宜，碳化物粒度细，不均匀性小，韧性较高，特别是热塑性好，便于热成型。缺点：脱碳敏感性大，红硬性及磨加工性能稍差。