高速钢在回火时的组织转变及性能的影响

回火时，高速钢中的马氏体/残余奥氏体和碳化物都将发生变化。根据物理性能测量和相分析的结果证明：高速钢回火是碳化物从马氏体中析出及合金元素在阿尔发回溶体与碳化物间重新分布的过程。高速钢的回火过程是比较复杂的，有些机理尚在研究中。

在150~200度回火时，从马氏体中开始析出渗碳体型碳化物，马氏体中含碳量有所降低，硬度略有下降。同时，淬火应力得到部分消除，强度/塑性有所提高。这一过程与碳钢在第一个回火阶段发生的情况相似。

在250~400度回火时，马氏体中含碳量进一步降低，合金渗碳体继续从马氏体中析出，并沿晶界或滑移面开始发生不均匀的聚集。使钢的硬度从60~65HRC降至58~60HRC，强度和塑性也有所下降。

在400~500回火时，固溶体中的含铬量降低，碳化物的含铬量增高。经分析认为：此时有铬的特殊碳化物析出，它比渗碳体型碳化物难以聚集，由于在马氏体基体上析出细小分散的铬的碳化物，使其硬度稍有提高。（提高至61HRC）。

在500~600度回火时，钢的硬度/强度和塑性均有提高。而在550~570度时可以达到硬度和强度的最大值。硬度值甚至超过淬火状态。这一阶段里不仅淬火马氏体发生转变，残余奥氏体也将在回火后冷却过程中转变为淬火马氏体。在600度以上回火时，马氏体中继续析出碳化物，且析出过程随回火温度提高而加快。同时合金碳化物开始聚集，钢的硬度下降。

在500~600度回火过程中，钒和钨的合金碳化物析出，固溶体中W，V和CR的含量降低，含V量自0.8%以上降低到0.5%，含W量自7%降低到5.5~6%，由于V和W的碳化物是以极其细小的粒度弥散分布在马氏体基体上，使高速钢的硬度升高，可达63~66HRC，即造成二次硬化。二次硬化还与回火后冷却过程中残余奥氏体转变为二次马氏体有关，由低硬度的残余奥氏体转变为高硬度的马氏体，也是二次硬化的原因，但它与析出特殊碳化物的弥散硬化相比，其作用较小，只有当淬火钢中的残余奥氏体量很高时，其作用才较为显著。

高速钢在回火后冷却过程中，残余奥氏体向马氏体转变的机理一般认为：一是回火时从残余奥氏体中可能析出部分碳化物，使残余奥氏体中的含碳量及合金度降低，使MS点升高。二是回火过程中使残余奥氏体的压应力得到松驰。最重要的是在回火过程中，残余奥氏体的碳原子进行重新分布，产生了反稳定化效应。几种因素的共同作用，使残余奥氏体变得不稳定，在回火后的冷却过程中转变为马氏体。

高速钢回火时所得到的高硬度在以后的使用过程，加热到600度左右仍能保持。这是因为1V和W的碳化物既弥散析出造成二次硬化，又具有很高的稳定性，难以发生聚集。2析出碳化物的马氏体中尚存在相当多的W，使马氏体难以继续分解。由于这两方面的原因，保证了高速钢的红硬性。

高速钢回火时产生的明显的二次硬化现象，对钢的硬度红硬性有直接的影响，回火后不仅消除应力，提高强度，塑性，而且提高硬度。回此回火工艺对高速钢更显得重要。