W18Cr4V钢的退火工艺研究(2)

　　2.3.1 W18Cr4V钢的退火。W18Cr4V高速钢的锻后退火工艺有普通退火和等温球化退火两种工艺，为了减少淬火加热时的过热敏感性、变形、裂纹的倾向性，要求高速钢淬火前的原始组织应为球状珠光体，且含碳量大于0.5%的球状珠光体的切削性能优于片状珠光体，含碳量愈高，差别愈大，普通退火工艺为860℃～880℃加热保温，然后以每小时15℃～20℃的冷却速度冷到500℃出炉，仅冷却就需10小时左右，而如果采用等温退火，可大大缩短退火时间。因此为保证质量和缩短退火时间对高速钢锻后采用等温球化退火工艺，退火温度不能超过Ac1过高（W18Cr4V钢Ac1：820℃～840℃），否则大量合金元素将溶入奥氏体中，使其在冷却时稳定性增大，退火后硬度偏高。

　　热处理实验方案：试验中采用的普通退火工艺如下：加热温度为880℃，保温4h后缓冷至550℃出炉空冷；等温退火工艺如下：加热到880℃保温4h后，打开炉门快冷至760℃保温6h，再缓冷至550℃后出炉空冷。

　　硬度测试：硬度是指在金属表面上的一个很小体积内抵抗弹性变形、塑性变形和破裂的能力。是衡量材料物理性能的重要指标。本文对退火工艺以及退火后的淬火、回火处理后的W18Cr4V钢试样进行了洛氏硬度测试。每个试样测量五个点，最终结果取其平均值。

　　2.3.2 金相组织观察。试样经过热处理之后，将样品试样用不同粒度的金相砂纸，从粗到细进行预磨，每换一型号的砂纸，磨向也要垂直改变，直到试样面光滑只有非常小的划痕为止，再用抛光机对试样进行

　　抛光。

　　然后再采用腐蚀剂对观察截面进行腐蚀处理，所用的腐蚀剂为4%硝酸酒精溶液。采用浸泡腐蚀的方式，腐蚀约10～15s至试样表面显浅灰色，用清水冲洗吹干。如果腐蚀过轻或过重需再次进行抛光和腐蚀。制成的金相试样用金相显微镜进行观察选取最佳视场进行拍摄，获得金相组织照片后再进行观察和研究。硬度试验的结果为，试样1、2、3、4所得的平均硬度值（HRC）分别为26.4、22.2、63.3、62.2。

　　2.3.3 金相组织。图1至图4为W18Cr4V钢经热处理后的金相组织照片：

　　金相分析：本实验钢进行的是退火及退火后的淬火、回火。由金相图1和图2中观察到退火后的组织为：索氏体基体和在其中均匀分布的细小粒状碳化物。对比图3和图4观察到的组织为马氏体、残余奥氏体、碳化物。回火时W和V的合金碳化物从马氏体中析出，使V、W、Cr的碳化物以极细小的粒度弥散分布在马氏体基体上，使其硬度明显上升，同时淬火马氏体转变为回火马氏体，残余奥氏体在回火冷却时转变为马氏体，也使硬度提高，由此也造成二次硬化，保证了钢的高硬度和红硬性。组织为黑色回火马氏体、少量残余奥氏体、颗粒状碳化物。

　　硬度分析：对进行退火、淬火、回火处理后的W18Cr4V钢试样进行了洛氏硬度测试，对比1和2试样等温退火比普通退火后的硬度明显降低，因为等温退火采用二级等温退火工艺，在第一级温度下片状或大颗粒碳化物断裂为许多细小的点状碳化物，弥散地分布在奥氏体基体上。第二级退火温度应选择在曲线的拐弯处，此时奥氏体最不稳定，最进行珠光体转变，所以硬度比普通退火下的硬度低。对比3和4，退火后对淬火硬度的影响，等温退火下的淬火硬度偏低，由金相图可知：等温退火下的淬火得到的碳化物较少，而马氏体和残余奥氏体更加粗大造成。退火后对回火硬度的影响，等温退火下的回火硬度较低，由金相图可知：等温退火下的回火得到更加多的马氏体，白色碳化物减少造成硬度

　　较低。

　　3 结语

　　（1）由金相组织分析可知，W18Cr4V钢退火后的索氏体基体和在其中均匀分布的细小粒状碳化物、等温退火后的组织索氏体偏多，碳化物减少。等温退火后得到的球状珠光体的切削性能优于普通退火后的片状珠光体。因此为保证质量对W18Cr4V钢采用等温退火对于实际高强度的零件要求效果明显。（2）对比退火后对淬火、回火硬度的影响，可以发现等温退火后对淬火、回火的硬度都比普通退火后的低，具有较强的韧性。

　　参考文献

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　　[2] 钟平，孙方宏.TiAlN涂层铣刀铣削9SiCr钢切削性能试验研究[J].现代制造工程，2005，（2）.

　　[3] 刘敏，曹玉东.W18Cr4V钢拉刀断裂分析[J].金属热处理，2004，（1）.