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鋁Al對M2高速鋼凝固組織的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2015-05-04
高速鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼，具有高硬度、高耐磨性及良好的紅硬性等優點，廣泛用于制造高速切削工具、高載荷模具等。以應用最為廣泛的M2高速鋼為對象，研究了Al含量變化對高速鋼凝固組織的影響。
??高速鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼，具有高硬度、高耐磨性及良好的紅硬性等優點，廣泛用于制造高速切削工具、高載荷模具等。然而，在切削高溫合金、高強度耐蝕合金、鈦合金等難加工材料時，普通高速鋼的性能難以滿足要求，添加Al和Co等非碳化物形成元素，是提升高速鋼硬度和紅硬性的重要手段。與Co元素相比，Al元素儲量豐富、成本低廉，開發含Al超硬高速鋼極具發展前途。
關于Al在高速鋼中的作用，目前研究主要集中于淬回火熱處理組織和性能的演變，Al對高速鋼凝固過程的影響研究報道并不多，而Al含量變化及其對共晶碳化物的影響則更少。為此，本工作以應用最為廣泛的M2高速鋼為對象，研究了Al含量變化對高速鋼凝固組織的影響。
實驗用M2高速鋼的主要成分（質量分數，%）為：Fe-0.85C-0.35Si-0.23Mn-5.92W-4.74Mo-3.86Cr-1.81V，采用15kg真空感應爐熔煉高速鋼，出鋼前加入FeSi65脫氧。第一爐鋼水直接澆鑄至直徑40mm的鐵模中，得到M2高速鋼原始鑄錠。第二和第三爐鋼水出爐前分別加入0.6%和1.2%的Al塊（純度為99.7%），待熔化、均勻后，澆鑄得到含Al鋼鑄錠。采用OM、TEM、SEM、EBSD、XRD等手段，分析了不同Al加入量（0%，0.6%，1.2%）的M2高速鋼的鑄態組織，研究了Al對高速鋼凝固組織轉變特別是共晶碳化物形貌和微觀結構的影響規律。結果表明：
（1）M2高速鋼鑄錠基體正常組織為位錯馬氏體。過量Al（1.2%）加入后，晶粒心部形成大量低位錯密度的鐵素體和針狀碳化物。形成的鐵素體不能通過高溫熱處理消除，對高速鋼硬度產生不利影響。
（2）Al促進M2C共晶碳化物形貌由纖維狀轉變為片狀，二者表現出截然不同的形貌和結構特征：與纖維狀M2C相比，片狀M2C內部存在微孿晶、層錯等晶體缺陷，不同片層之間具有不同的晶體取向，片表面平行于（0002）晶面，呈各向異性的晶體生長特征。
（3）Al提高共晶碳化物的熱穩定性，不利于碳化物的高溫斷網和球化。過量Al加入后，甚至還會形成大量鐵素體，顯著降低淬火硬度。因此，高速鋼成分設計時，應當控制Al的加入量，避免Al過量對高速鋼組織和性能產生的不利影響。
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