高速钢M2AL,6542AL(图)

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详细说明

摘要】　M2Al是一种无钴超硬高速钢，真空加热促进异常晶粒长大。充入惰性气体施行真空加热可以提高加热速度，阻碍异常大晶粒的形成，提高M2Al钢的强韧性。影响M2Al钢强韧性的*主要因素不是混晶和奥氏体晶粒度的大小，而是钢中碳化物的形态和分布。为了发挥M2Al钢的超硬性，可以提高真空淬火温度，使其硬度达66HRC以上。

关键词：M2Al钢　真空热处理　组织　性能

1　前言
　　W6Mo5Cr4V2Al（M2Al）钢^［1］是我国在七五期间研制的无钴超硬高速钢，它具有良好单削性能，但长期以来存在混晶问题。出现混晶时，材料的韧性、弯曲强度明显下降。多年来，人们对M2Al钢的研究都是在盐浴分级淬火条件下进行的，真空热处理对M2Al钢的组织、性能影响，这方面的报道较少。本文将探讨在真空油淬状态下热处理工艺对M2Al钢组织、性能的影响，并和盐浴分级淬火进行比较，为实际生产提供技术依据。

2　材料和试验方法
2．1　材料
　　试验用材料是由某特殊钢厂提供的，其化学成分列于表1。将提供的32mm×32mm坯料锻成12mm×12mm方形棒材。由于M2Al钢在870℃退火比在920℃退火混晶还严重，将试样放入密闭容器中，填充碳粉和铸铁粉，在930℃球化退火。

表1　M2Al钢的化学成分(质量分数)w（％）

C	W	Mo	Cr	V	Al
1．00	5．88	5．10	3．86	1．87	1．02

2．2　试验方法
　　淬火采用真空油淬和盐浴分级淬火。X1是850℃预热1050℃预热T真空油淬；X2是850℃预热1050℃预热T真空油淬，工件入炉后，抽真空至2.3Pa后，再充入6.1×10⁴Pa压力的惰性气体；X3是850℃预热T盐浴600℃分级淬火（T取值1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1245℃）。根据Al在高速钢中的作用，试样淬火后都采用560℃×4次回火^［2］。试样的热处理工艺如表2所示。冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm，采用无缺口标准试样，使用MK-30型冲击试样机。弯曲试样尺寸5.0mm×5.0mm×55mm，跨距为24mm，试验采用30t液压抗弯材料试验机。每组采用5个试样取平均值。

表2　M2Al钢试样的热处理工艺

序号	热处理工艺	序号	热处理工艺	序号	热处理工艺
A1 A2 A3 B1 B2 B3	X1＋1200℃ X2＋1200℃ X3＋1200℃ X1＋1210℃ X2＋1210℃ X3＋1210℃	C1 C2 C3 D1 D2 D3	X1＋1220℃ X2＋1220℃ X3＋1220℃ X1＋1230℃ X2＋1230℃ X3＋1230℃	E1 E2 E3 F1 F2 F3	X1＋1240℃ X2＋1240℃ X3＋1240℃ X1＋1245℃ X2＋1245℃ X3＋1245℃

3　试验结果与分析
　　M2Al钢经不同工艺热处理后的奥氏体晶粒度如表3所示。从表3可以看出，同一淬火温度，不同热处理方式，奥氏体晶粒度是不同的。总的来说，X3工艺的奥氏体晶粒*细，X2工艺的次之，X1工艺的晶粒*粗大，1200℃淬火，不论用一种热处理方法，奥氏体晶粒度都达到12级，没有出现混晶。这是因为在低温淬火时，A1起到了细化晶粒的作用^［3］。1210℃以上淬火时，X1工艺开始出现混晶，随着淬火温度的升高，混晶越来越严重。X2工艺虽然也出现混晶，但是和X1工艺相比要轻的多，和X3工艺的晶粒度相当。图1是1220℃不同热处理工艺淬火的奥氏体晶粒度。图1a是X1处理工艺的晶粒度，混晶*严重，局部有粗大晶粒，平均晶粒度达到10.5级。图1b是特别选定的视场，X2处理工艺的晶粒度，只有个别粗大晶粒，平均晶粒度为11.5级。图1c是X3处理工艺的晶粒度，没有出现混晶，晶粒度为11.5级。同一淬火温度，不同的热处理工艺，得到的奥氏体晶粒度不同，是由于试样的加热速度不同造成的。X3工艺处理时，盐浴传热有传导、对流、辐射等，加热速度快；而X1工艺真空加热只有辐射、传导，加热速度要慢得多。因此，对于盐浴分级淬火而言，虽然缺陷处的再结晶温度低，能先发生再结晶，但快的加热速度使这些先发生再结晶的晶粒还未来得及长大，已到了大多数晶粒发生再结晶的温度，阻碍了异常晶粒的长大。而真空加热速度慢，先发生再结晶的晶粒优先长大，促使了奥氏体异常大晶粒的形成。为了提高真空加热速度，按X2工艺真空加热时，充入惰性气体，增加了热传导和对流，使得加热速度介于X1和X3工艺之间，因此X2工艺的晶粒度介于X1和X3工艺的晶粒度之间，有效地抑制了异常晶粒的长大。

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