1-6 碳化物在工具钢中的作用和热处理行为

退火工具钢是由铁素体（αFe）团和碳化物组成，碳化物通过淬火加热分解凝固，形成马氏体并硬化。淬火后回火，析出细小的硬质碳化物，显着提高了耐磨性和韧性。换言之，与淬火和回火相关的碳化物的行为在决定工具钢热处理获得的性能方面起着重要作用。

(1) 一次碳化物和二次碳化物

钢中淬火的目的是加热到奥氏体区域，使碳化物充分溶解，更终获得硬质马氏体。然而，淬火不会溶解所有的碳化物。在碳素工具钢等高碳钢和模具钢、高速工具钢等高碳/高合金钢的情况下，总是存在未凝固的碳化物。这种未凝固的碳化物被称为一次碳化物，在提高耐磨性方面起着重要作用。如果没有未溶解的碳化物，很明显碳化物过度溶解，在耐磨性和韧性方面出现问题，根本不能用作工具。

碳化物通过淬火固溶，但通过回火改变其外观并作为非常细的二次碳化物析出。这种二次碳化物的析出增强了织物的韧性，并且根据钢种的不同，它会硬化并增强耐磨性。

这样，碳化物包括一次碳化物和二次碳化物，如表1所示，它们的形状、尺寸和作用完全不同。一般来说，一次碳化物粗大且热稳定，二次碳化物细小且热不稳定，但它们的成分和平衡支配着工具钢的性能。

(2)与淬火有关的碳化物的固溶

硬质合金通过淬火溶解，随着淬火温度的升高，固溶量增加。例如，如图 1 所示，SKS21 的未溶解碳化物量与淬火温度之间的关系可以看出，随着淬火温度的升高，未溶解碳化物的量急剧减少。此时提取的碳化物用0.5N盐酸水溶液电解提取。

此外，图2显示了各种高速工具钢中的未溶解碳化物量与当时的淬火硬度和淬火温度之间的关系。同样在这种情况下，显然淬火温度越高，碳化物的量越低，可以看出，如果淬火温度低且碳化物的固溶不充分，则不能获得高淬火硬度。获得... 此时提取的碳化物用30N磷酸水溶液溶解和提取。

(3)因回火而析出碳化物

通过淬火后回火，碳化物析出，缓解了淬火时产生的拉应力，显着提高了韧性。但是，这种二次碳化物非常细小，无法用观察倍率约 1000 倍的光学显微镜进行观察。回火温度越高，二次碳化物的析出越活跃，但即使在这种情况下，也难以用光学显微镜确认。

例如，图 3 显示了 SKH51 的淬火回火组织和二次碳化物。用光学金相显微镜可以清楚地观察到白色的未溶解碳化物（一次碳化物），但在面团中的二次碳化物根本无法辨别。通过制作提取复制品并用透射电子显微镜对其进行观察，可以确认粒状或针状超细沉淀物。这些是高速工具钢的典型二次碳化物（M2C ），对提高高速工具钢的耐磨性和韧性有重要作用。