高速钢冷却时的组织转变与其他钢种有所不同，高速钢有2种类型的等温转变图。一种等温转变图是在加热到900℃左右冷却时的等温转变图，这主要用于高速钢退火时的组织转变，因为高速钢退火温度大致在此温度区域内。W18Cr4V高速钢900℃加热的等温转变图如图2-27所示，与碳素工具钢的等温转变图相似。可以利用此等温转变图选择W18Cr4V高速钢的退火等温温度和等温时间以及退火的冷却速度。
图2-27 W18Cr4V高速钢900℃加热的等温转变图
图2-28 W18Cr4V高速钢1300℃加 热的等温转变图
对于高速钢来说应用最多的是高温加热的等温转变图。图2-28所示为W18Cr4V高速钢1300℃加热的等温转变图。这与普通工具钢的等温转变图相比，发生了巨大变化。
高速钢加热到奥氏体化温度以后，过冷奥氏体的相变过程大体上可以分成以下几个区域。
1.临界点以上温度区域（850～950℃）
在850～950℃进行停留时有碳化物从过冷奥氏体中析出，且停留的时间越长碳化物的析出越严重，这已被电阻率的测定所证实，并且在透射电镜高倍放大以后直接观察到这种碳化物的析出。奥氏体化温度越高，奥氏体的合金度越高，碳化物的析出倾向越大。为避免碳化物的析出，奥氏体在此区域不应该停留，而应该快速冷却通过。
2.珠光体转变区（800～650℃）
过冷奥氏体在此区域停留时，首先从奥氏体中析出碳化物，然后在停留时间达到等温转变图的鼻部时开始珠光体相变，即过冷奥氏体开始转变成珠光体。
3.过冷奥氏体稳定区（625～400℃）
在此区域中进行较长时间的停留也不会发生奥氏体分解，因此高速钢可以在此区域内进行短时间停留的分级淬火冷却。但是，在此区域的上部，600～625℃进行停留时仍然有碳化物从奥氏体中析出，所以通常建议分级淬火的温度不应过高。(www.xing528.com)
4.奥氏体的中间转变区（400～200℃）
奥氏体在此区域的355～200℃的温度范围内进行停留时，会形成针状的贝氏体，但是贝氏体相变不能彻底完成，最多只能形成55%～60%的贝氏体。为减少工具的淬火畸变和开裂可以在此温度区域内进行长时间的等温淬火，等温淬火的温度大约位250℃。
5.马氏体转变区（Ms点与Mf点之间）
奥氏体冷却到Ms点温度时，开始转变成马氏体，当温度冷却到Mf点时，奥氏体转变终了。W18Cr4V高速钢在油中冷却或分级淬火时Ms点在160～130℃。高速钢的Ms点与奥氏体化温度和冷却过程中的冷却速度及停留时间有密切关系。奥氏体化温度越高，奥氏体合金度越高，Ms点越低。在奥氏体冷却过程中，在临界点上区（1000～900℃）和珠光体区（900～700℃）进行缓慢冷却或停留一段时间，促进碳化物的析出，使奥氏体的合金度降低，因此Ms点升高。在奥氏体稳定性最大区域（650～400℃）进行缓慢冷却或停留一段时间对Ms点的位置几乎没有影响。相反，在400～200℃缓慢冷却或停留一段时间，可以使Ms点下降，残留奥氏体增多。在从接近Ms点到室温区间进行缓慢冷却或停留一段时间也可使Ms点下降，残留奥氏体增多，但影响的程度要小得多。
6.零度以下马氏体转变区（0℃以下）
高速钢的马氏体转变终了点（Mf点）在零度以下很低的温度，所以当淬火冷却到室温时保留大量尚未转变的残留奥氏体。当冷却到零度以下温度时，这些残留奥氏体会继续转变成马氏体。为此人们设计了冷处理的方法，最初是在干冰中冷却，大约冷却到-80℃以下，后来又在液氮中冷却，大约冷却到-190℃以下，在低温下残留奥氏体继续转变成马氏体，甚至完全转变成马氏体。
由于高速钢的奥氏体稳定性非常好，有很长的孕育期，因此除采用单一的油冷淬火外，还可以在奥氏体冷却过程中采用中间停留的方法，即分级淬火或等温淬火方法进行淬火。
分级淬火淬火是先将工具淬冷至Ms以上的温度，通常是淬入一种盐浴中，保温足够长的时间以使温度变得均匀，随后通过Ms点到室温，再随后空冷却形成马氏体。分级淬火除马氏体以外不应该形成其他转变产物。
等温淬火是将奥氏体化的工具钢淬入比分级淬火冷却温度低，但比Ms高一点的盐浴中，并进行较长时间的等温，在此温度下奥氏体转变为贝氏体。高速钢或高铬工具钢比较适合进行等温淬火。高速钢等温淬火组织转变示意图如图2-29所示。
等温淬火形成的贝氏体的数量随着等温时间的延长而增加。W18Cr4V钢在1288℃奥氏体化，于260℃分别等温1h、4h、8h和16h，其组织中贝氏体的体积分数分别为25%、50%、55%和60%，如图2-30所示。
图2-29 高速钢等温淬火组织转变示意图
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