工具钢的相组成探析

在退火状态下工具钢由铁素体和碳化物组成，其中某些铁素体和碳化物以珠光体的形式出现。共析钢的组织全部是珠光体组织（铁素体与碳化物的混合物）；亚共析钢由先共析铁素体和珠光体组成；过共析钢由过剩碳化物和珠光体组成。

退火状态W18Cr4V高速钢含有质量分数为27.6%的碳化物，其余为α-Fe基体。在α-Fe基体中W、V、Cr的质量分数分别为1.38%、0.16%和1.92%。退火状态的W6Mo5Cr4V2高速钢含有质量分数为23.2%的碳化物，其中M₆C占13%，MC占1.7%，M₂₃C6占8.5%。

工具钢经淬火和回火后，组织发生变化，基体淬火成马氏体，过共析钢淬火后还保留部分碳化物，以及部分尚未转变的奥氏体，即残留奥氏体。几种有代表性的碳素工具钢、合金工具钢和高速钢热处理（淬火、回火）后的相组成见表2-1。

由表2-1可知，亚共析钢T7钢、共析钢T8钢由于没有过剩碳化物，淬火后的组织中94%～98%（体积分数）为马氏体，仅有2%～5%（体积分数）的残留奥氏体。回火后钢中的残留奥氏体几乎没有变化，但有体积分数为3%～5%的碳化物析出。过共析钢T12钢淬火后有体积分数为3%～5%的碳化物未溶入奥氏体而被保留下来，同时还有体积分数为5%～8%的残留奥氏体未发生转变。回火后残留奥氏体的数量没有变化，但有碳化物析出，使碳化物的体积分数增加到10%～12%。

表2-1 工具钢热处理后的相组成(www.xing528.com)

CrWMn、Cr12Mo等合金工具钢的情形与T12钢相似，只是淬火后残留的碳化物和残留奥氏体的数量更多。残留碳化物的体积分数达4%～9%，残留奥氏体的体积分数达16%～20%。回火后这两种钢中碳化物的体积分数增加到12%～16%，而残留奥氏体的体积分数未发生变化（Cr12MoV钢1000℃淬火）。

W18CrV高速钢和W6Mo5Cr4V2高速钢淬火后的相组成：隐针马氏体的基体上还保留有体积分数为14%～19%的未溶碳化物和体积分数为20%～25%的残留奥氏体。回火后碳化物的体积分数增加到20%～24%，残留奥氏体的体积分数减少到1%以下。碳化物的增加是由于回火时析出了二次碳化物。

表2-1所叙列的只是通常情况下淬火回火后工具钢的相组成情况，伴随淬火加热温度和淬火冷却方法的不同其相组成情况会有所不同。例如，高合金工具钢采用分级淬火和等温淬火时相组成会有较大的变化，高速钢采用等温淬火时会产生贝氏体组织。