W18Cr4V鋼的退火工藝研究

摘要：文章結(jié)合我國(guó)熱處理行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和熱處理基礎(chǔ)理論，提出設(shè)計(jì)中一方面要選擇適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囈蕴岣卟牧系木C合性能，進(jìn)一步挖掘材料的潛力性能，使其能夠在高強(qiáng)度的工作環(huán)境中正常工作；另一方面要盡量減少能源的消耗和對(duì)環(huán)境的污染。

關(guān)鍵詞：熱處理；W18Cr4V鋼；退火工藝；金相；硬度

中圖分類(lèi)號(hào)：TG156 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）34-0027-02

1 概述

W18Cr4V高速工具鋼是一種得到廣泛應(yīng)用的高碳合金鋼。通常它是在機(jī)加工成型之后再經(jīng)過(guò)合理的熱處理，才能獲得優(yōu)良的性能。W18Cr4V鋼有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是含有大量合金元素W、Cr、V；二是采用極高的淬火溫度和回火溫度進(jìn)行熱處理。因此鋼的淬火溫度差別會(huì)對(duì)鋼的性能有很大的影響，甚至?xí)?lái)致命的缺陷，同時(shí)回火溫度也不能忽視，有時(shí)回火溫度相差10℃會(huì)給高速鋼性能帶來(lái)很大影響。

W18Cr4V是鎢系高速鋼的典型鋼種，它是一種歷史最久、應(yīng)用最廣的通用型高速鋼，被廣泛用于制造車(chē)刀、銑刀、拉刀、絞刀、插齒刀、鉆頭、絲錐等工業(yè)

刀具。

但W18Cr4V鋼本身也有很多缺陷。如鋼中合金碳化物的數(shù)量很多，碳化物不均勻性較嚴(yán)重。在碳化物富集處，因碳和合金元素貧乏，又會(huì)導(dǎo)致硬度與強(qiáng)度下降，降低熱硬性。W18Cr4V鋼的始鍛溫度為1140℃～1180℃，終鍛溫度在900℃左右，終鍛溫度太低會(huì)引起鍛件開(kāi)裂，太高會(huì)造成晶粒不正常長(zhǎng)大，出現(xiàn)萘狀斷口。W18Cr4V鋼屬于高合金鋼，導(dǎo)熱性差，應(yīng)分段加熱，低溫時(shí)加熱速度慢一些，高溫時(shí)則快速加熱，同時(shí)要控制好裝爐量，并適當(dāng)?shù)胤D(zhuǎn)，使工件受熱內(nèi)外溫度均勻。而通過(guò)熱處理可以彌補(bǔ)W18Cr4V鋼的性能缺陷，使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。這對(duì)生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用都有著非常重要的意義。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)采用的材料為W18Cr4V高速工具鋼，形狀為矩形，數(shù)量為6個(gè)。

2.2 實(shí)驗(yàn)器材

樣品制備儀器：SX2-2.5-12型電阻爐、金相砂紙、P-2型拋光機(jī)、4%的硝酸酒精溶液。

觀察分析儀器：XJP-6A型金相顯微鏡、HR-150A型洛氏硬度計(jì)、XRD—X射線衍射儀（D/max-RB型）。

拋光機(jī)型號(hào)為P-2和電阻爐的規(guī)格為SX2-2.5-12。

2.3 實(shí)驗(yàn)方案

2.3.1 W18Cr4V鋼的退火。W18Cr4V高速鋼的鍛后退火工藝有普通退火和等溫球化退火兩種工藝，為了減少淬火加熱時(shí)的過(guò)熱敏感性、變形、裂紋的傾向性，要求高速鋼淬火前的原始組織應(yīng)為球狀珠光體，且含碳量大于0.5%的球狀珠光體的切削性能優(yōu)于片狀珠光體，含碳量愈高，差別愈大，普通退火工藝為860℃～880℃加熱保溫，然后以每小時(shí)15℃～20℃的冷卻速度冷到500℃出爐，僅冷卻就需10小時(shí)左右，而如果采用等溫退火，可大大縮短退火時(shí)間。因此為保證質(zhì)量和縮短退火時(shí)間對(duì)高速鋼鍛后采用等溫球化退火工藝，退火溫度不能超過(guò)Ac1過(guò)高（W18Cr4V鋼Ac1：820℃～840℃），否則大量合金元素將溶入奧氏體中，使其在冷卻時(shí)穩(wěn)定性增大，退火后硬度偏高。

熱處理實(shí)驗(yàn)方案：試驗(yàn)中采用的普通退火工藝如下：加熱溫度為880℃，保溫4h后緩冷至550℃出爐空冷；等溫退火工藝如下：加熱到880℃保溫4h后，打開(kāi)爐門(mén)快冷至760℃保溫6h，再緩冷至550℃后出爐空冷。

硬度測(cè)試：硬度是指在金屬表面上的一個(gè)很小體積內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形和破裂的能力。是衡量材料物理性能的重要指標(biāo)。本文對(duì)退火工藝以及退火后的淬火、回火處理后的W18Cr4V鋼試樣進(jìn)行了洛氏硬度測(cè)試。每個(gè)試樣測(cè)量五個(gè)點(diǎn)，最終結(jié)果取其平均值。

2.3.2 金相組織觀察。試樣經(jīng)過(guò)熱處理之后，將樣品試樣用不同粒度的金相砂紙，從粗到細(xì)進(jìn)行預(yù)磨，每換一型號(hào)的砂紙，磨向也要垂直改變，直到試樣面光滑只有非常小的劃痕為止，再用拋光機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行

拋光。

然后再采用腐蝕劑對(duì)觀察截面進(jìn)行腐蝕處理，所用的腐蝕劑為4%硝酸酒精溶液。采用浸泡腐蝕的方式，腐蝕約10～15s至試樣表面顯淺灰色，用清水沖洗吹干。如果腐蝕過(guò)輕或過(guò)重需再次進(jìn)行拋光和腐蝕。制成的金相試樣用金相顯微鏡進(jìn)行觀察選取最佳視場(chǎng)進(jìn)行拍攝，獲得金相組織照片后再進(jìn)行觀察和研究。硬度試驗(yàn)的結(jié)果為，試樣1、2、3、4所得的平均硬度值（HRC）分別為26.4、22.2、63.3、62.2。

2.3.3 金相組織。圖1至圖4為W18Cr4V鋼經(jīng)熱處理后的金相組織照片：

金相分析：本實(shí)驗(yàn)鋼進(jìn)行的是退火及退火后的淬火、回火。由金相圖1和圖2中觀察到退火后的組織為：索氏體基體和在其中均勻分布的細(xì)小粒狀碳化物。對(duì)比圖3和圖4觀察到的組織為馬氏體、殘余奧氏體、碳化物?；鼗饡r(shí)W和V的合金碳化物從馬氏體中析出，使V、W、Cr的碳化物以極細(xì)小的粒度彌散分布在馬氏體基體上，使其硬度明顯上升，同時(shí)淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，殘余奧氏體在回火冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，也使硬度提高，由此也造成二次硬化，保證了鋼的高硬度和紅硬性。組織為黑色回火馬氏體、少量殘余奧氏體、顆粒狀碳化物。

硬度分析：對(duì)進(jìn)行退火、淬火、回火處理后的W18Cr4V鋼試樣進(jìn)行了洛氏硬度測(cè)試，對(duì)比1和2試樣等溫退火比普通退火后的硬度明顯降低，因?yàn)榈葴赝嘶鸩捎枚?jí)等溫退火工藝，在第一級(jí)溫度下片狀或大顆粒碳化物斷裂為許多細(xì)小的點(diǎn)狀碳化物，彌散地分布在奧氏體基體上。第二級(jí)退火溫度應(yīng)選擇在曲線的拐彎處，此時(shí)奧氏體最不穩(wěn)定，最進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，所以硬度比普通退火下的硬度低。對(duì)比3和4，退火后對(duì)淬火硬度的影響，等溫退火下的淬火硬度偏低，由金相圖可知：等溫退火下的淬火得到的碳化物較少，而馬氏體和殘余奧氏體更加粗大造成。退火后對(duì)回火硬度的影響，等溫退火下的回火硬度較低，由金相圖可知：等溫退火下的回火得到更加多的馬氏體，白色碳化物減少造成硬度

較低。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）由金相組織分析可知，W18Cr4V鋼退火后的索氏體基體和在其中均勻分布的細(xì)小粒狀碳化物、等溫退火后的組織索氏體偏多，碳化物減少。等溫退火后得到的球狀珠光體的切削性能優(yōu)于普通退火后的片狀珠光體。因此為保證質(zhì)量對(duì)W18Cr4V鋼采用等溫退火對(duì)于實(shí)際高強(qiáng)度的零件要求效果明顯。（2）對(duì)比退火后對(duì)淬火、回火硬度的影響，可以發(fā)現(xiàn)等溫退火后對(duì)淬火、回火的硬度都比普通退火后的低，具有較強(qiáng)的韌性。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱春華，肖溪，劉春東.高速鋼W18Cr4V的鍛造及熱處理[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，（1）.

[2] 鐘平，孫方宏.TiAlN涂層銑刀銑削9SiCr鋼切削性能試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代制造工程，2005，（2）.

[3] 劉敏，曹玉東.W18Cr4V鋼拉刀斷裂分析[J].金屬熱處理，2004，（1）.

作者簡(jiǎn)介：郭成良（1983-），男，山西忻州人，大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備公司中央機(jī)廠助理工程師，研究方向：熱

處理。

摘要：文章結(jié)合我國(guó)熱處理行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和熱處理基礎(chǔ)理論，提出設(shè)計(jì)中一方面要選擇適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囈蕴岣卟牧系木C合性能，進(jìn)一步挖掘材料的潛力性能，使其能夠在高強(qiáng)度的工作環(huán)境中正常工作；另一方面要盡量減少能源的消耗和對(duì)環(huán)境的污染。

關(guān)鍵詞：熱處理；W18Cr4V鋼；退火工藝；金相；硬度

中圖分類(lèi)號(hào)：TG156 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）34-0027-02

1 概述

W18Cr4V高速工具鋼是一種得到廣泛應(yīng)用的高碳合金鋼。通常它是在機(jī)加工成型之后再經(jīng)過(guò)合理的熱處理，才能獲得優(yōu)良的性能。W18Cr4V鋼有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是含有大量合金元素W、Cr、V；二是采用極高的淬火溫度和回火溫度進(jìn)行熱處理。因此鋼的淬火溫度差別會(huì)對(duì)鋼的性能有很大的影響，甚至?xí)?lái)致命的缺陷，同時(shí)回火溫度也不能忽視，有時(shí)回火溫度相差10℃會(huì)給高速鋼性能帶來(lái)很大影響。

W18Cr4V是鎢系高速鋼的典型鋼種，它是一種歷史最久、應(yīng)用最廣的通用型高速鋼，被廣泛用于制造車(chē)刀、銑刀、拉刀、絞刀、插齒刀、鉆頭、絲錐等工業(yè)

刀具。

但W18Cr4V鋼本身也有很多缺陷。如鋼中合金碳化物的數(shù)量很多，碳化物不均勻性較嚴(yán)重。在碳化物富集處，因碳和合金元素貧乏，又會(huì)導(dǎo)致硬度與強(qiáng)度下降，降低熱硬性。W18Cr4V鋼的始鍛溫度為1140℃～1180℃，終鍛溫度在900℃左右，終鍛溫度太低會(huì)引起鍛件開(kāi)裂，太高會(huì)造成晶粒不正常長(zhǎng)大，出現(xiàn)萘狀斷口。W18Cr4V鋼屬于高合金鋼，導(dǎo)熱性差，應(yīng)分段加熱，低溫時(shí)加熱速度慢一些，高溫時(shí)則快速加熱，同時(shí)要控制好裝爐量，并適當(dāng)?shù)胤D(zhuǎn)，使工件受熱內(nèi)外溫度均勻。而通過(guò)熱處理可以彌補(bǔ)W18Cr4V鋼的性能缺陷，使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。這對(duì)生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用都有著非常重要的意義。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)采用的材料為W18Cr4V高速工具鋼，形狀為矩形，數(shù)量為6個(gè)。

2.2 實(shí)驗(yàn)器材

樣品制備儀器：SX2-2.5-12型電阻爐、金相砂紙、P-2型拋光機(jī)、4%的硝酸酒精溶液。

觀察分析儀器：XJP-6A型金相顯微鏡、HR-150A型洛氏硬度計(jì)、XRD—X射線衍射儀（D/max-RB型）。

拋光機(jī)型號(hào)為P-2和電阻爐的規(guī)格為SX2-2.5-12。

2.3 實(shí)驗(yàn)方案

2.3.1 W18Cr4V鋼的退火。W18Cr4V高速鋼的鍛后退火工藝有普通退火和等溫球化退火兩種工藝，為了減少淬火加熱時(shí)的過(guò)熱敏感性、變形、裂紋的傾向性，要求高速鋼淬火前的原始組織應(yīng)為球狀珠光體，且含碳量大于0.5%的球狀珠光體的切削性能優(yōu)于片狀珠光體，含碳量愈高，差別愈大，普通退火工藝為860℃～880℃加熱保溫，然后以每小時(shí)15℃～20℃的冷卻速度冷到500℃出爐，僅冷卻就需10小時(shí)左右，而如果采用等溫退火，可大大縮短退火時(shí)間。因此為保證質(zhì)量和縮短退火時(shí)間對(duì)高速鋼鍛后采用等溫球化退火工藝，退火溫度不能超過(guò)Ac1過(guò)高（W18Cr4V鋼Ac1：820℃～840℃），否則大量合金元素將溶入奧氏體中，使其在冷卻時(shí)穩(wěn)定性增大，退火后硬度偏高。

熱處理實(shí)驗(yàn)方案：試驗(yàn)中采用的普通退火工藝如下：加熱溫度為880℃，保溫4h后緩冷至550℃出爐空冷；等溫退火工藝如下：加熱到880℃保溫4h后，打開(kāi)爐門(mén)快冷至760℃保溫6h，再緩冷至550℃后出爐空冷。

硬度測(cè)試：硬度是指在金屬表面上的一個(gè)很小體積內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形和破裂的能力。是衡量材料物理性能的重要指標(biāo)。本文對(duì)退火工藝以及退火后的淬火、回火處理后的W18Cr4V鋼試樣進(jìn)行了洛氏硬度測(cè)試。每個(gè)試樣測(cè)量五個(gè)點(diǎn)，最終結(jié)果取其平均值。

2.3.2 金相組織觀察。試樣經(jīng)過(guò)熱處理之后，將樣品試樣用不同粒度的金相砂紙，從粗到細(xì)進(jìn)行預(yù)磨，每換一型號(hào)的砂紙，磨向也要垂直改變，直到試樣面光滑只有非常小的劃痕為止，再用拋光機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行

拋光。

然后再采用腐蝕劑對(duì)觀察截面進(jìn)行腐蝕處理，所用的腐蝕劑為4%硝酸酒精溶液。采用浸泡腐蝕的方式，腐蝕約10～15s至試樣表面顯淺灰色，用清水沖洗吹干。如果腐蝕過(guò)輕或過(guò)重需再次進(jìn)行拋光和腐蝕。制成的金相試樣用金相顯微鏡進(jìn)行觀察選取最佳視場(chǎng)進(jìn)行拍攝，獲得金相組織照片后再進(jìn)行觀察和研究。硬度試驗(yàn)的結(jié)果為，試樣1、2、3、4所得的平均硬度值（HRC）分別為26.4、22.2、63.3、62.2。

2.3.3 金相組織。圖1至圖4為W18Cr4V鋼經(jīng)熱處理后的金相組織照片：

金相分析：本實(shí)驗(yàn)鋼進(jìn)行的是退火及退火后的淬火、回火。由金相圖1和圖2中觀察到退火后的組織為：索氏體基體和在其中均勻分布的細(xì)小粒狀碳化物。對(duì)比圖3和圖4觀察到的組織為馬氏體、殘余奧氏體、碳化物?；鼗饡r(shí)W和V的合金碳化物從馬氏體中析出，使V、W、Cr的碳化物以極細(xì)小的粒度彌散分布在馬氏體基體上，使其硬度明顯上升，同時(shí)淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，殘余奧氏體在回火冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，也使硬度提高，由此也造成二次硬化，保證了鋼的高硬度和紅硬性。組織為黑色回火馬氏體、少量殘余奧氏體、顆粒狀碳化物。

硬度分析：對(duì)進(jìn)行退火、淬火、回火處理后的W18Cr4V鋼試樣進(jìn)行了洛氏硬度測(cè)試，對(duì)比1和2試樣等溫退火比普通退火后的硬度明顯降低，因?yàn)榈葴赝嘶鸩捎枚?jí)等溫退火工藝，在第一級(jí)溫度下片狀或大顆粒碳化物斷裂為許多細(xì)小的點(diǎn)狀碳化物，彌散地分布在奧氏體基體上。第二級(jí)退火溫度應(yīng)選擇在曲線的拐彎處，此時(shí)奧氏體最不穩(wěn)定，最進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，所以硬度比普通退火下的硬度低。對(duì)比3和4，退火后對(duì)淬火硬度的影響，等溫退火下的淬火硬度偏低，由金相圖可知：等溫退火下的淬火得到的碳化物較少，而馬氏體和殘余奧氏體更加粗大造成。退火后對(duì)回火硬度的影響，等溫退火下的回火硬度較低，由金相圖可知：等溫退火下的回火得到更加多的馬氏體，白色碳化物減少造成硬度

較低。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）由金相組織分析可知，W18Cr4V鋼退火后的索氏體基體和在其中均勻分布的細(xì)小粒狀碳化物、等溫退火后的組織索氏體偏多，碳化物減少。等溫退火后得到的球狀珠光體的切削性能優(yōu)于普通退火后的片狀珠光體。因此為保證質(zhì)量對(duì)W18Cr4V鋼采用等溫退火對(duì)于實(shí)際高強(qiáng)度的零件要求效果明顯。（2）對(duì)比退火后對(duì)淬火、回火硬度的影響，可以發(fā)現(xiàn)等溫退火后對(duì)淬火、回火的硬度都比普通退火后的低，具有較強(qiáng)的韌性。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱春華，肖溪，劉春東.高速鋼W18Cr4V的鍛造及熱處理[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，（1）.

[2] 鐘平，孫方宏.TiAlN涂層銑刀銑削9SiCr鋼切削性能試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代制造工程，2005，（2）.

[3] 劉敏，曹玉東.W18Cr4V鋼拉刀斷裂分析[J].金屬熱處理，2004，（1）.

作者簡(jiǎn)介：郭成良（1983-），男，山西忻州人，大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備公司中央機(jī)廠助理工程師，研究方向：熱

處理。

摘要：文章結(jié)合我國(guó)熱處理行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和熱處理基礎(chǔ)理論，提出設(shè)計(jì)中一方面要選擇適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囈蕴岣卟牧系木C合性能，進(jìn)一步挖掘材料的潛力性能，使其能夠在高強(qiáng)度的工作環(huán)境中正常工作；另一方面要盡量減少能源的消耗和對(duì)環(huán)境的污染。

關(guān)鍵詞：熱處理；W18Cr4V鋼；退火工藝；金相；硬度

中圖分類(lèi)號(hào)：TG156 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）34-0027-02

1 概述

W18Cr4V高速工具鋼是一種得到廣泛應(yīng)用的高碳合金鋼。通常它是在機(jī)加工成型之后再經(jīng)過(guò)合理的熱處理，才能獲得優(yōu)良的性能。W18Cr4V鋼有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：一是含有大量合金元素W、Cr、V；二是采用極高的淬火溫度和回火溫度進(jìn)行熱處理。因此鋼的淬火溫度差別會(huì)對(duì)鋼的性能有很大的影響，甚至?xí)?lái)致命的缺陷，同時(shí)回火溫度也不能忽視，有時(shí)回火溫度相差10℃會(huì)給高速鋼性能帶來(lái)很大影響。

W18Cr4V是鎢系高速鋼的典型鋼種，它是一種歷史最久、應(yīng)用最廣的通用型高速鋼，被廣泛用于制造車(chē)刀、銑刀、拉刀、絞刀、插齒刀、鉆頭、絲錐等工業(yè)

刀具。

但W18Cr4V鋼本身也有很多缺陷。如鋼中合金碳化物的數(shù)量很多，碳化物不均勻性較嚴(yán)重。在碳化物富集處，因碳和合金元素貧乏，又會(huì)導(dǎo)致硬度與強(qiáng)度下降，降低熱硬性。W18Cr4V鋼的始鍛溫度為1140℃～1180℃，終鍛溫度在900℃左右，終鍛溫度太低會(huì)引起鍛件開(kāi)裂，太高會(huì)造成晶粒不正常長(zhǎng)大，出現(xiàn)萘狀斷口。W18Cr4V鋼屬于高合金鋼，導(dǎo)熱性差，應(yīng)分段加熱，低溫時(shí)加熱速度慢一些，高溫時(shí)則快速加熱，同時(shí)要控制好裝爐量，并適當(dāng)?shù)胤D(zhuǎn)，使工件受熱內(nèi)外溫度均勻。而通過(guò)熱處理可以彌補(bǔ)W18Cr4V鋼的性能缺陷，使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。這對(duì)生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用都有著非常重要的意義。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

本次實(shí)驗(yàn)采用的材料為W18Cr4V高速工具鋼，形狀為矩形，數(shù)量為6個(gè)。

2.2 實(shí)驗(yàn)器材

樣品制備儀器：SX2-2.5-12型電阻爐、金相砂紙、P-2型拋光機(jī)、4%的硝酸酒精溶液。

觀察分析儀器：XJP-6A型金相顯微鏡、HR-150A型洛氏硬度計(jì)、XRD—X射線衍射儀（D/max-RB型）。

拋光機(jī)型號(hào)為P-2和電阻爐的規(guī)格為SX2-2.5-12。

2.3 實(shí)驗(yàn)方案

2.3.1 W18Cr4V鋼的退火。W18Cr4V高速鋼的鍛后退火工藝有普通退火和等溫球化退火兩種工藝，為了減少淬火加熱時(shí)的過(guò)熱敏感性、變形、裂紋的傾向性，要求高速鋼淬火前的原始組織應(yīng)為球狀珠光體，且含碳量大于0.5%的球狀珠光體的切削性能優(yōu)于片狀珠光體，含碳量愈高，差別愈大，普通退火工藝為860℃～880℃加熱保溫，然后以每小時(shí)15℃～20℃的冷卻速度冷到500℃出爐，僅冷卻就需10小時(shí)左右，而如果采用等溫退火，可大大縮短退火時(shí)間。因此為保證質(zhì)量和縮短退火時(shí)間對(duì)高速鋼鍛后采用等溫球化退火工藝，退火溫度不能超過(guò)Ac1過(guò)高（W18Cr4V鋼Ac1：820℃～840℃），否則大量合金元素將溶入奧氏體中，使其在冷卻時(shí)穩(wěn)定性增大，退火后硬度偏高。

熱處理實(shí)驗(yàn)方案：試驗(yàn)中采用的普通退火工藝如下：加熱溫度為880℃，保溫4h后緩冷至550℃出爐空冷；等溫退火工藝如下：加熱到880℃保溫4h后，打開(kāi)爐門(mén)快冷至760℃保溫6h，再緩冷至550℃后出爐空冷。

硬度測(cè)試：硬度是指在金屬表面上的一個(gè)很小體積內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形和破裂的能力。是衡量材料物理性能的重要指標(biāo)。本文對(duì)退火工藝以及退火后的淬火、回火處理后的W18Cr4V鋼試樣進(jìn)行了洛氏硬度測(cè)試。每個(gè)試樣測(cè)量五個(gè)點(diǎn)，最終結(jié)果取其平均值。

2.3.2 金相組織觀察。試樣經(jīng)過(guò)熱處理之后，將樣品試樣用不同粒度的金相砂紙，從粗到細(xì)進(jìn)行預(yù)磨，每換一型號(hào)的砂紙，磨向也要垂直改變，直到試樣面光滑只有非常小的劃痕為止，再用拋光機(jī)對(duì)試樣進(jìn)行

拋光。

然后再采用腐蝕劑對(duì)觀察截面進(jìn)行腐蝕處理，所用的腐蝕劑為4%硝酸酒精溶液。采用浸泡腐蝕的方式，腐蝕約10～15s至試樣表面顯淺灰色，用清水沖洗吹干。如果腐蝕過(guò)輕或過(guò)重需再次進(jìn)行拋光和腐蝕。制成的金相試樣用金相顯微鏡進(jìn)行觀察選取最佳視場(chǎng)進(jìn)行拍攝，獲得金相組織照片后再進(jìn)行觀察和研究。硬度試驗(yàn)的結(jié)果為，試樣1、2、3、4所得的平均硬度值（HRC）分別為26.4、22.2、63.3、62.2。

2.3.3 金相組織。圖1至圖4為W18Cr4V鋼經(jīng)熱處理后的金相組織照片：

金相分析：本實(shí)驗(yàn)鋼進(jìn)行的是退火及退火后的淬火、回火。由金相圖1和圖2中觀察到退火后的組織為：索氏體基體和在其中均勻分布的細(xì)小粒狀碳化物。對(duì)比圖3和圖4觀察到的組織為馬氏體、殘余奧氏體、碳化物?；鼗饡r(shí)W和V的合金碳化物從馬氏體中析出，使V、W、Cr的碳化物以極細(xì)小的粒度彌散分布在馬氏體基體上，使其硬度明顯上升，同時(shí)淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，殘余奧氏體在回火冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，也使硬度提高，由此也造成二次硬化，保證了鋼的高硬度和紅硬性。組織為黑色回火馬氏體、少量殘余奧氏體、顆粒狀碳化物。

硬度分析：對(duì)進(jìn)行退火、淬火、回火處理后的W18Cr4V鋼試樣進(jìn)行了洛氏硬度測(cè)試，對(duì)比1和2試樣等溫退火比普通退火后的硬度明顯降低，因?yàn)榈葴赝嘶鸩捎枚?jí)等溫退火工藝，在第一級(jí)溫度下片狀或大顆粒碳化物斷裂為許多細(xì)小的點(diǎn)狀碳化物，彌散地分布在奧氏體基體上。第二級(jí)退火溫度應(yīng)選擇在曲線的拐彎處，此時(shí)奧氏體最不穩(wěn)定，最進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，所以硬度比普通退火下的硬度低。對(duì)比3和4，退火后對(duì)淬火硬度的影響，等溫退火下的淬火硬度偏低，由金相圖可知：等溫退火下的淬火得到的碳化物較少，而馬氏體和殘余奧氏體更加粗大造成。退火后對(duì)回火硬度的影響，等溫退火下的回火硬度較低，由金相圖可知：等溫退火下的回火得到更加多的馬氏體，白色碳化物減少造成硬度

較低。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）由金相組織分析可知，W18Cr4V鋼退火后的索氏體基體和在其中均勻分布的細(xì)小粒狀碳化物、等溫退火后的組織索氏體偏多，碳化物減少。等溫退火后得到的球狀珠光體的切削性能優(yōu)于普通退火后的片狀珠光體。因此為保證質(zhì)量對(duì)W18Cr4V鋼采用等溫退火對(duì)于實(shí)際高強(qiáng)度的零件要求效果明顯。（2）對(duì)比退火后對(duì)淬火、回火硬度的影響，可以發(fā)現(xiàn)等溫退火后對(duì)淬火、回火的硬度都比普通退火后的低，具有較強(qiáng)的韌性。

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作者簡(jiǎn)介：郭成良（1983-），男，山西忻州人，大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備公司中央機(jī)廠助理工程師，研究方向：熱

處理。