Ｍ＿２铸造高速钢中共晶碳化物的粒化吉林工业大学（长春１３００２５）李彦军，姜启川，何镇明 ，赵宇光由于碳及钨、钢等合金元素的偏析，在高速铜铸态组织中存在大量粗大网状共晶碳化物， 严重削弱材料的韧性，且很难用热处理的方法使其粒化和断网，必须通过高温锻造的方法将共晶碳 化物打碎，才能经机械加工制造刀具。这样，将有大量的钢材被烧损或变成切屑。因此，铸造高速 钢刀具的生产曾一度受到各国的高度重视。但是，由于不能有效消除铸造高速钢中共晶碳化物网， 致使铸造高速钢刀具一直没能得到广泛生产和应用。本文旨在用复合变质结合热处理的方法使铸造 高速钢中共晶碳化物断网和粒化，提高铸造高速钢的韧性。一、实验方法采用不氧化法炼钢工艺， 将Ｍ２高速钢料头在５ｋｇ中频感应炉中重熔，当温度达到１６００℃时，在钢包中加人ＲＥ－Ａ ｌ－Ｂ－Ｔｉ复合变质剂对钢液进行变质处理。在普通砂型中铸出１２ｍｍ×１２ｍｍ×６０ｍｍ 试样，经９００℃３ｈ退火，１２００℃盐浴淬火和５６０℃１ｈ三次回火后，将试样磨成１０ｍ ｍ×１０ｍｍ×５５ｍｍ无缺口冲击试样，进行硬度、冲击韧性、红硬性检测，其中红硬性为淬火 回火试样经６００℃，１ｈ四次回火后的室温硬度。用金相显微镜、扫描电镜和Ｘ射线衍射仪对试 样进行组织观察和相分析。二、实验结果与讨论１．铸态组织变质处理后，Ｍ２铸造高速钢中晶界 网状共晶碳化物大大细化，共晶碳化物的形貌由变质前的层片状、羽毛状和骨骼状变为层片状和孤 立块状（如图ｌａ，ｂ）。ｘ射线衍射相分析显示，在变质ＭＺ铸造高速钢中共晶碳化物的类型为 Ｍ人和Ｍ（；Ｘ射线能谱（ＥＤＸ）分析表明，层片状碳化物为Ｍ。Ｃ型，块状碳化物为Ｍｉ型， 在变质试样中未发现骨骼状ＭＣ型碳化物。变质剂加人钢液后，Ｆ将和钢液中的Ｃ元素反应，形成 大量弥散的高熔点ＦＣ质点，ｆｉＣ可以作为奥氏体异质核心，起到细化奥氏体的作用，ＲＥ和川 在高速钢中也有细化枝晶的作用。因此，在高速钢凝固末期，由于偏析在奥氏体枝晶间形成的共晶 碳化物也随之细化，变质剂中的ＲＥ、ＡＩ和Ｂ对共晶碳化物的形核和生长也将发生某种影响，使 碳化物形貌发生改变。２．热处理组织图ＩＣ，ｄ分别为变质ＭＺ铸造高速钢的退火和淬火、回火 组织。经９００Ｃ３ｈ退火处理后，共晶碳化物即发生断网和粒化，说明变质使ＭＺ铸造高速钢中 共晶碳化物的分解和溶解温度大大降低。；ＳＭ〕铸造高法例的沁态及热处理组织《｛（ｍ。ａ一 铸态．未变质．ｂ．ｙｉ态．变质Ｃｆｆｉ火．９００（”．变质．ｄ．淬火．Ｊ（火．变质在高 速钢中，Ｍ。Ｃ碳化物为介稳定碳化物，在高温加热时要发生分解。＋。十十ｖ一Ｍ＋＋Ｍ”．形 成弥散的ＭＣ和ＭＣ碳化物。Ｘ射线衍射相分析发现，经９００Ｃ退火之后，变质ＭＺ高速钢中Ｍ 。Ｃ碳化物大部分分解为ＭＩＣ和ＭＣ，国家自然科学基金资助项目而未变质试样经同样热处理后 ，基本不发生分解。由此可见，变质可使ＭＺ高速钢中ＭｚＣ分解温度降低。分解得到的弥散碳化 物在加热中易于溶入基体，未溶碳化物则由于表面自由能的驱动，聚集成粒状。因此，在变质ＭＺ 铸造高速钢宁经退人及淬火处理后，共晶碳化物发生断网粒化，呈弥散分布。３．机械性能如表所 示，变质ＭＺ铸造高速钢的硬度与红硬性与未变质试样相比，略有提高，而冲击韧性则由于碳化物 形态和分布的改善，提高一倍以上。表ＭＺ铸造高速钢的化学成分和机械性能铸造高速钢硬度和红 硬性的改善。尤其是韧性的显著改善，将使铸造高速钢刀具的切削性能大为改善，从而为铸造高速 钢刀具的生产和应用开辟了一条新的途径。三、结论１．对ＭＺ铸造高速钢进行复合．变质，可以 使高速铜铸态共晶碳化物发生细化和分解，溶解温度降低；经普通退火及淬火处理，即可获得呈颗 粒状弥散分布的共晶碳化物。２．复合变质ＭＺ铸造高速钢具有较高的硬质和红硬性，韧性较变质 前提的１倍以上，因此用复合变质方法生产铸造高速钢刀具将具有良好的应用前景。编辑：石明M_2铸造高速钢中共晶碳化物的粒化@李彦军，姜启川，何镇明，赵宇光$吉林工业大学国家自然科学基金
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