3-4 淬火回火引起的硬度变化

上一节提到，淬火温度越高，调质高速工具钢的硬度就越高，这是因为大量碳化物的沉积。

图1显示了从不同温度淬火的SKH57的硬度随回火温度的变化。不管淬火温度如何，回火到 400°C 左右硬度会降低，但在较高温度下，硬度会增加，当回火到 550°C 左右时硬度会达到更大值。而且高速工具钢的更高回火硬度随着其硬化而高于高速工具钢，所以这种现象称为二次硬化。另外，淬火温度越高，数值越高，因为淬火温度越高，碳化物的固溶量越大，残余奥氏体(γR)的量也越大。即，伴随回火的二次硬化是软质γR分解为硬质马氏体，析出作为M 2C、Mo2W2

该M 2 C型二次碳化物的组织是六方的，如图2所示，是在常温平衡状态下不存在的碳化物。也就是说，只有高速工具钢在540～580℃左右回火时才会出现，对产品的耐磨性有贡献。但是，由于它在高温下是不稳定的碳化物，所以当回火温度升高到600℃或更高时，它会转变为稳定的M 6 C 。这样，随着回火温度升高而发生变化的碳化物称为过渡碳化物，它们非常细小，不能用光学显微镜观察到。

如上所述，高速工具钢通过在540～580℃回火获得更大硬度，并在越来越低的温度下软化。然而，在高速工具钢的情况下，这种因回火温度而引起的硬度变化在实际产品中并未使用。就机械结构钢而言，即使回火温度发生变化，析出的碳化物也只是大小和形状发生变化，种类没有变化，因此通过回火来调整硬度。但是，为了充分发挥高速工具钢的特性， M 2 C的存在是必要的，所以即使为了满足要求的硬度，也使用540～580℃范围以外的回火温度。在这种情况下，应随淬火温度调整回火温度，而不要改变它。

即使是构成元素成分相同的高速工具钢，二次硬化的程度也不同。例如，如图 3 所示，与 SKH57 相同成分的粉末高速钢的回火过渡曲线存在差异，它是熔融高速钢，很明显粉末高速钢具有较大程度的二次固化。产生这种现象的原因是其中所含碳化物大小的影响，这是由于粉末高速钢的碳化物非常细，通过淬火大量溶解。换言之，似乎获得了高硬度，因为沉积在粉末HSS中的硬质二次碳化物的量更高。