2-5 淬火/回火条件与力学性能的关系

由于工具钢要求的重要力学性能是延展性和韧性，因此应用于工具钢的力学试验有冲击试验和抗折试验。应用于机械结构钢的冲击试件为V型缺口或U型缺口试件，但工具钢的韧性比机械结构钢差很多，所以一般采用缺口效应小的R型缺口试件。本节所用力学试件为直径5mm、长度70mm（支点间距50mm）的12R缺口夏比试件和三点弯曲试件，如图1所示。

图2显示了淬火温度和回火温度对SKS2和SKS21力学性能的关系。但就此时淬火温度的影响而言，所有试样均在200℃回火60分钟。所有数值（却贝冲击值、更大弯曲应力和挠度）都随着淬火温度的升高而降低，可见在延展性和韧性很重要的情况下，较低的淬火温度更有优势。..

关于回火温度的影响，所有样品均从标准淬火温度 850°C 开始进行油淬。在这两种钢种中，韧性（夏比冲击值）和延展性（挠曲量）在 400°C 或更高温度回火时急剧增加，这是由于回火伴随的软化。

此外，弯曲试验中的更大弯曲应力随着回火温度升高到400℃而增加，但在较高的回火温度下趋于减小。获得这个更大值的硬度为53-54HRC，这也与更大硬度值一致，与抗拉强度成正比。换句话说，如果硬度高于这个时间，它会在达到更大弯曲应力之前断裂，如果低于这个时间，它就会变形。

这些趋势是所有 SK 和 SKS 材料共有的。此外，SKS21的综合价值似乎比SKS2高，这被认为是由于Cr和W等合金元素的含量不同所致。

模具钢的一般回火温度为150～200℃（低温回火），韧性重要或进行氮化、离子镀等表面处理作为后处理时为500～500℃。在550℃进行（高温回火）。换言之，与机械结构钢一样，通过精心选择适当的回火温度来调整机械性能，通常是调整淬火温度。

例如，图3显示了淬火温度对SKD1和skd11夏比冲击值的影响。两种钢种的热处理工艺为淬火（Q）→低温处理（SZ）→回火（T），回火温度为200℃。然而，对于SKD1，为了确认γR的效果，还比较了没有亚零处理（SZ）的。在这种情况下，回火是在 200°C，所以 γR 保持在淬火时的状态。

从这个图中可以看出，SKD11在韧性方面比SKD1有相当大的优势。两种钢种的 Cr 含量相似，但 SKD1 的碳含量比 SKD11 高得多，这可能是由于粗碳化物含量所致。正因如此，如今SKD1已很少使用，而SKD11更为常用。

此外，两种钢种的淬火温度越高，冲击值越低，说明提高淬火温度对韧性不利，这种趋势也适用于其他钢种，情况相同。但是，从该图可以看出，在从高温淬火时，会产生大量的软质γR，因此如果省略SZ处理，则冲击值可能会更高。换言之，通过SZ处理可以获得高硬度，但冲击值无一例外地降低，因此软γR的存在在韧性方面可以说是相当有效的。