D0I:10.13374.issn1001-053x.2012.07.017 第34卷第7期 北京科技大学学报 Vol.34 No.7 2012年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jul.2012 喷射成形M3型高速钢碳化物组织特征与加热过程 演化 于一鹏” 黄进峰”崔华)张济山》区 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:zhangis@skl.usth.edu.cn 摘要采用常规铸造和喷射成形工艺分别制备了M3型高速钢铸坯和沉积坯.利用扫描电子显微镜、X射线能谱和X射线 衍射等分析方法对冷却速度对合金的显微组织的影响，加热温度对M3高速钢中M,C共晶碳化物分解行为的影响，以及热加 工变形后铸态和沉积态组织的变化进行了研究.结果表明：铸态合金含有粗大的一次枝品和M,C共品碳化物，而喷射成形沉 积坯主要为等轴晶且碳化物细小均匀：冷却速度的提高极大地抑制了碳化物的析出和晶粒长大：加热温度的提高有利于M,C 共晶碳化物分解，过高的温度使得分解后的MC长大，不利于合金性能的提高：沉积坯经恰当的预热处理和热变形可以获得 理想的变形组织 关键词工具钢：喷射成形：碳化物；热处理：显微组织：分解 分类号TG142.45 Microstructural characterization of carbides in spray-formed M3 high speed steel and its evolution during heating process YU Yi-peng",HUANG Jin-feng",CUI Hud?),ZHANG Ji-shan 1)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:zhangjs@skl.ustb.cdu.cn ABSTRACT As-east and as-spray formed billets of M3 high speed steel were produced through traditional casting and spray forming, respectively.The effect of cooling rate on the microstructures of the cast and spray-formed steels,the relation of heating temperature to the decomposition of MC eutectic carbide,and the microstructural evolution of the cast and spray-formed steels after hot working were studied using scanning electron microscopy (SEM),energy dispersive X-ray analysis (EDXA),and X-ray diffraction analysis (XRD).The as-east structure contains coarse primary dendrites and MC eutectic carbide,but the spray-formed one consists of equi- axed grains and fine carbides.High cooling rate can suppress the carbide precipitation and grain growth.Elevated temperatures are favorable to the decomposition of MC eutectic carbide,but an exorbitant temperature results in the growth of MC carbide,which will cause the properties of the steel to deteriorate.A desired deformation microstructure of the spray-formed steel can be obtained by appro- priate preheating and hot deformation. KEY WORDS tool steel:spray forming:carbides;heat treatment:microstructure:decomposition 自20世纪70年代喷射成形技术问世以来，其 韧性日.利用喷射成形技术部分替代粉末冶金制备 冷速快、近终形、工序短和成本低等诸多优点吸引众 高性能材料，尤其是工模具钢方面进行了大量 多研究者加入喷射成形技术开发与应用中).由于 研究B-习 冷速快，喷射成形技术极大地抑制了材料凝固过程 高速钢以碳和合金元素含量高为主要特点.合 中的宏观偏析，细化组织，提高固溶度，提高材料强 金元素质量分数在20%~30%.碳化物主要有两种 收稿日期：201107-12 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2011CB606303)第 34 卷 第 7 期 2012 年 7 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 7 Jul． 2012 喷射成形 M3 型高速钢碳化物组织特征与加热过程 演化 于一鹏1) 黄进峰1) 崔 华2) 张济山1) 1) 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: zhangjs@ skl． ustb． edu． cn 摘 要 采用常规铸造和喷射成形工艺分别制备了 M3 型高速钢铸坯和沉积坯． 利用扫描电子显微镜、X 射线能谱和 X 射线 衍射等分析方法对冷却速度对合金的显微组织的影响，加热温度对 M3 高速钢中 M2C 共晶碳化物分解行为的影响，以及热加 工变形后铸态和沉积态组织的变化进行了研究． 结果表明: 铸态合金含有粗大的一次枝晶和 M2C 共晶碳化物，而喷射成形沉 积坯主要为等轴晶且碳化物细小均匀; 冷却速度的提高极大地抑制了碳化物的析出和晶粒长大; 加热温度的提高有利于 M2C 共晶碳化物分解，过高的温度使得分解后的 M6C 长大，不利于合金性能的提高; 沉积坯经恰当的预热处理和热变形可以获得 理想的变形组织． 关键词 工具钢; 喷射成形; 碳化物; 热处理; 显微组织; 分解 分类号 TG142. 45 Microstructural characterization of carbides in spray-formed M3 high speed steel and its evolution during heating process YU Yi-peng1) ，HUANG Jin-feng1) ，CUI Hua2) ，ZHANG Ji-shan1) 1) State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: zhangjs@ skl． ustb． edu． cn ABSTRACT As-cast and as-spray formed billets of M3 high speed steel were produced through traditional casting and spray forming， respectively． The effect of cooling rate on the microstructures of the cast and spray-formed steels，the relation of heating temperature to the decomposition of M2C eutectic carbide，and the microstructural evolution of the cast and spray-formed steels after hot working were studied using scanning electron microscopy ( SEM) ，energy dispersive X-ray analysis ( EDXA) ，and X-ray diffraction analysis ( XRD) ． The as-cast structure contains coarse primary dendrites and M2C eutectic carbide，but the spray-formed one consists of equi￾axed grains and fine carbides． High cooling rate can suppress the carbide precipitation and grain growth． Elevated temperatures are favorable to the decomposition of M2C eutectic carbide，but an exorbitant temperature results in the growth of M6C carbide，which will cause the properties of the steel to deteriorate． A desired deformation microstructure of the spray-formed steel can be obtained by appro￾priate preheating and hot deformation． KEY WORDS tool steel; spray forming; carbides; heat treatment; microstructure; decomposition 收稿日期: 2011--07--12 基金项目: 国家重点基础研究发展计划资助项目( 2011CB606303) 自 20 世纪 70 年代喷射成形技术问世以来，其 冷速快、近终形、工序短和成本低等诸多优点吸引众 多研究者加入喷射成形技术开发与应用中［1］． 由于 冷速快，喷射成形技术极大地抑制了材料凝固过程 中的宏观偏析，细化组织，提高固溶度，提高材料强 韧性［2］． 利用喷射成形技术部分替代粉末冶金制备 高性 能 材 料，尤其是工模具钢方面进行了大量 研究［3--7］． 高速钢以碳和合金元素含量高为主要特点． 合 金元素质量分数在 20% ～ 30% ． 碳化物主要有两种 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.07.017