双金属带锯条齿材M42高速钢性能评价及淬火冷却方式研究

深冷及回火处理对高速钢M42组织和力学性能影响M42(W2Mo9Cr4VCo9)为超硬型高速钢系列中最有代表性的牌号，在刀具材料系列中具有不可替代的地位［1］.该钢种常用于双金属带锯条齿部材料，而这种切削工具的主要失效形式为磨损.一方面由于此种磨损不像其他刀具具有可磨性，属于一次性刀具.另一方面由于现代生产方式和经济因素的影响，切削方式基本为高速强力切削，对齿部材料的性能要求更高、更严格，因而要求其具有更高的硬度及切削性能［2］.深冷处理作为传统热处理的扩展，常指冷却在液氮（-196 ℃）中的处理［3］.它能够提高材料的强度、韧性和耐磨性，同时改善微观组织的均匀性、尺寸稳定性，最近几年深冷处理常被许多公司用于提高一些特殊钢产品的使用寿命［4］.深冷处理较普通冷处理能更好地提高材料的综合性能，其主要原因是促进奥氏体转变以及随后马氏体分解和超微细碳化物的组织结构转变［5］.深冷处理中冷却温度、保温时间以及与淬、回火的组合方式都对处理效果有较大的影响［6］.文献［7-9］的研究结果表明，在完成常规热处理之后再进行深冷处理，材料的性能只有少量的提高，将深冷处理放在淬火后回火前对材料性能影响最大.在深冷处理保温时间研究方面，文献［7,10］的结果表明，延长材料在液氮中浸入的时间会在一定程度上提高其耐磨性能，但保温时间过长会降低材料的性能.Oppenkowski A等研究发现［7］D2热锻冷作钢在液氮中保温时间36h时耐磨性能最好，继续延长保温时间耐磨性能反而降低；在深冷处理对回火二次硬化的影响研究方面，文献［3,11］研究发现深冷处理及淬火都对二次硬化产生影响，但深冷处理降低二次硬化峰值，这是由于深冷处理消除了大量的残余奥氏体.目前M42高速钢深冷处理时组织转变及工艺参数尚存在争议.本文将M42高速钢在不同保温时间下进行深冷处理，研究其在不同深冷工艺条件下的组织及硬度特征，探索深冷处理对M42高速钢组织转变的规律，以及深冷处理对M42高速钢回火二次硬化的影响.1 实验材料及方法本实验采用双金属带锯条齿尖部分M42高速钢的化学成分见表1.湖南大学学报(自然科学版)2012年第4期陈刚等：深冷及回火处理对高速钢M42组织和力学性能影响表1 高速钢M42化学成分Tab.1 Chemical composition of M42 HHS%质量分数ωCωMnωMoωCoωSiωCrωWωVωP+SFe余量1.080.2~0.39.508.000.2-0.33.951.501.15≤0.025Bal在生产线剪取齿部试样，对其进行1 208 ℃淬火处理，再对试样进行深冷及回火处理，深冷工艺为：在淬火后10 min内将试样缓慢浸入液氮中，保温时间分别为1.5 h，3 h，6 h，12 h，24 h和48 h.按照不同深冷及常规热处理工艺组合进行试验，见表2.表2 不同深冷及常规热处理工艺组合Tab.2 Deep cryogenic treatment combined withthe traditional HSS heat treatment工艺编号工艺顺序11 208 ℃淬火21 208 ℃淬火+深冷处理31 208 ℃淬火+520 ℃回火1 h41 208 ℃淬火+深冷处理+520 ℃回火1 h51 208 ℃淬火+520 ℃回火1 h+深冷处理对3号工艺和4号工艺的样品进行回火处理，在100~550 ℃之间每间隔25 ℃取样分析.样品采用4%的硝酸酒精腐蚀10 s后进行清洗、干燥，随后在GX40—D数码显微镜上进行金相观察，硬度测试采用MHV—2000型显微硬度计，其中载荷为9.8 N，加载时间为15 s；采用FEI Quanta 200环境扫描电子显微镜对微观组织进行深入分析.2 结果与分析2.1 深冷处理对微观组织的影响2.1.1 深冷保温时间对微观组织的影响对1号工艺与2号工艺中样品进行金相分析，分析深冷及深冷保温时间对微观组织的影响，结果见图1.(a)淬火原样 (b)淬火+深冷保温3 h (c)淬火+深冷保温6 h(d)淬火+深冷保温12 h(e)淬火+深冷保温24 h (f)淬火+深冷保温48 h图1 淬火及淬火+不同深冷时间的试样组织金相照片Fig.1 Microstructures of quenching and different holding time ofdeep cryogenic treatment after quenching由图1可知，淬火样的晶粒不均匀，晶粒尺寸较大，最大的晶粒直径约为30 μm，深冷处理后的晶粒最大尺寸约为20 μm.深冷处理24 h后晶粒尺寸普遍在5～10 μm之间，晶粒尺寸更加细小.但是48 h深冷处理与24 h深冷处理相比晶粒度基本没有差别，深冷处理保温时间继续延长对改善组织的晶粒度作用不大.这可能是由于深冷处理24 h左右时低温马氏体相变过程才完成，但延长保温时间对相变不继续产生影响.高速钢淬火态一般只有MC和M6C两种碳化物［12］,由图1所示，碳化物的形态及分析特征可知，大部分碳化物呈块状析出于晶界处，部分位于晶内；深冷处理后大量细小碳化物在晶内均匀析出.这是由于深冷使Fe的晶格常数有缩小的趋势，从而加强了碳原子析出的驱动力.但由于低温下的扩散困难，扩散距离较短，不可能形成较大的碳化物，因此此时析出的碳化物尺寸十分细小，基本呈球状且数量较多.因此随着深冷时间延长，晶内析出的弥散的细小碳化物逐渐增多，晶界处块状碳化物逐渐减少；当深冷至24 h时晶粒最细小，碳化物分布均匀，继续延长保温时间的样品组织无明显变化.2.1.2 深冷工艺对微观组织的影响图2为保温时间24 h时工艺1～5号样品的SEM照片.对比图2(a)和图2(b)可知，经过深冷处理后的样品一次碳化物明显减少，形态由块状变为球形，同时在基体内均匀分布更多细小的二次碳化物在基体内.这是由于淬火后深冷处理导致大量残余奥氏体转变为马氏体，低温马氏体转变过程中伴随着塑性变形，应力诱发碳化物粒子的溶解［13］，导致深冷处理后尺寸较大的一次碳化物减少，形态趋向于球形碳化物.同时马氏体相变导致位错及空位密度增加，过饱和的位错及空位促进碳扩散，位错应力场和间隙碳原子相互作用，碳原子趋于分散在位错中，这个微观转变会导致细小碳化物的析出.淬火样晶粒平均尺寸为8 μm,深冷后晶粒平均尺寸为5 μm，深冷处理晶粒比淬火态晶粒细小.这可能是由于深冷处理后大量残余奥氏体转变为马氏体，晶界表面积增加，晶粒度增大，使深冷处理可以细化晶粒尺寸.其次，可能由于深冷处理的冷却过程中微观组织收缩，碳化物的热膨胀系数明显低于铁素体和奥氏体，内部微观应力增加，晶粒内产生一些微裂纹(如图2(b)所示)，使晶粒尺寸减小.对比图2(c)~图2(e)可知，回火对深冷处理组织的影响不明显，在晶界处仍有大块未溶的一次碳化物在晶界处，碳化物形态和分布无明显变化.这是由于回火后残余奥氏体已经转变为马氏体，微观应力已经释放，此时进行深冷处理对碳化物析出影响作用不大.深冷处理后再回火，晶内有许多细小的碳化物析出，晶界碳化物形态由块状趋向于球状.这是由于淬火后直接浸入液氮中深冷处理，在快速冷却的过程中造成大量的残余奥氏体转变为马氏体，在-196 ℃的温度下碳原子无法移动，导致更多的碳原子被困在淬火及深冷状态的马氏体中，造成原子排布相当大程度的紊乱，有利于回火时微观应力的释放和微细碳化物的大量析出.另一方面由于深冷处理时发生的马氏体相变导致位错及空位密度的增加，这些高密度的位错及过饱和的空位会促进碳原子的扩散，在随后的回火过程中碳化物大量析出，因此深冷处理应放在淬火和回火之间.(a)淬火原样(b)淬火+深冷24 h(c)淬火+回火(d)淬火+ 深冷24 h+回火 (e)淬火+回火+深冷24 h图2 不同深冷工艺的SEM照片Fig.2 The SEM of different deep cryogenic treatment processes图3为经过不同深冷工艺处理的样品中马氏体的SEM照片.由图可见，回火后进行深冷处理，马氏体的形态基本维持原状，仍为细针状马氏体，相邻的马氏体位向不平行，呈一定交角排列.深冷处理后再回火，马氏体形态明显不同于针状马氏体，马氏体形态细长，且马氏体形态和位向都不明显.这表明，淬火后直接进行深冷处理时，马氏体长大的方式明显不同于常规热处理；回火后再进行深冷处理对马氏体长大方式没有造成影响，其形态没有明显变化.因此，在回火前进行深冷处理对组织形态影响最大.(a)淬火+回火 (b)淬火+深冷24 h+回火(c)淬火+回火+深冷24 h图3 不同深冷工艺马氏体的SEM照片Fig.3 SEM of the Martensite in different deep cryogenic treatmentprocesses2.2 深冷处理对显微硬度的影响2.2.1 深冷保温时间对显微硬度的影响图4给出了淬火原态及淬火后深冷处理不同时间的样品硬度.图4 高速钢M42不同深冷处理时间的硬度分布Fig.4 Hardness of M42 HSS in different holding timeof deep cryogenic treatment由图4可知，高速钢M42未经过深冷处理时硬度值仅为922.1 HV，随后进行深冷处理，硬度值显著增加，6 h以后硬度增加趋于平缓，24 h时达到最高值1 032.8 HV，硬度值提高了12%.深冷处理后显微硬度的提高是由于深冷处理促使晶粒细化，碳化物形态细小、分布均匀以及发生马氏体相变并且细密化.深冷处理24 h时硬度值最高，保温时间继续延长对组织基本没有影响.2.2.2 深冷工艺对显微硬度的影响图5给出了深冷处理工艺对M42钢硬度的影响.图5 高速钢M42不同深冷工艺的硬度分布Fig.5 The Hardness distribution of M42 HSS in differentdeep cryogenic treatment processes由图5可知，深冷处理后进行520 ℃回火时的硬度值明显低于520 ℃回火后再进行深冷处理时的硬度值.深冷处理后进行回火，随着深冷时间的延长，硬度值降低，在24 h时硬度值最低，仅为874.1 HV；然而回火处理后进行深冷处理，随着深冷时间延长硬度值增高，在24 h时硬度值达到最高，为983.8HV.这主要是因为深冷处理过程中快速低温冷却造成了微观组织相当大程度的紊乱，有利于随后的回火时微应力的释放，所以深冷处理后再按照原回火工艺进行处理，则造成了过回火现象，硬度值大幅度降低.回火后再进行深冷处理，试样中的残余奥氏体已基本完全转变为马氏体，此时进行深冷处理不会产生大量的高密度位错的马氏体，马氏体主要以回火马氏体形式存在，组织无明显变化，从而对硬度值造成显著影响.2.3 深冷处理对回火二次硬化的影响图6给出了深冷处理工艺对回火二次硬化的影响.图6 高速钢M42回火硬度分布Fig.6 The Hardness distribution of tempered M42 HSS由图可见，在500 ℃回火温度以下时，经过深冷处理的样品显微硬度明显高于未经深冷处理的样品，这主要是由于深冷处理造成大量的残余奥氏体转变为马氏体.经过深冷处理的样品和淬火样品都会产生回火的二次硬化效果，但未经过深冷处理的样品二次硬化峰处的温度为525 ℃，此处硬度值为950.8 HV，而经过深冷处理的样品回火二次硬化峰处温度降低至450 ℃，此处硬度值为998.2 HV.回火二次硬化是由于淬火马氏体分解析出细小、弥散的碳化物，常规热处理后在二次硬化峰析出的碳化物类型是M2C和MC，然而有些研究者［13］则认为经过深冷处理的样品在回火二次硬化峰处还会弥散析出非常细小的M7C3型碳化物.由此可知经过深冷处理的样品会析出数量愈多，愈弥散、细小的碳化物，则二次硬化能力愈强，二次硬化峰硬度值愈高.经过深冷处理的二次硬化峰值温度由525 ℃降低至450 ℃，这主要是由于经过深冷处理后大量残余奥氏体已经转变为淬火马氏体，马氏体畸变程度大，伴随着低温马氏体塑性变形时位错的产生和移动捕获不可移动的碳原子，促进了随后回火处理过程中马氏体的分解和碳化物的析出，则经过深冷处理后再按照原回火温度进行处理，会造成组织过回火，反而降低了硬度值，故经过深冷处理后二次硬化峰处的温度降低.3 结论对高速钢M42进行不同保温时间的深冷处理，再进行不同深冷工艺处理以及回火处理，对比分析高速钢M42的组织及硬度，得到如下结论：1）随着深冷保温时间延长，晶内析出的弥散细小碳化物逐渐增多，晶界处块状碳化物逐渐减少；当深冷至24 h时晶粒最细小，碳化物分布均匀，硬度值较淬火态提高了12%，深冷24 h以后继续延长保温时间组织及硬度值无明显变化.2）回火前深冷处理对碳化物析出及马氏体长大方式影响大，而回火后深冷处理对高速钢M42的组织及硬度影响不大.3）经过深冷处理后进行520 ℃回火硬度值明显低于520 ℃回火后再进行深冷处理.深冷处理将回火二次硬化峰值温度由525 ℃降低至450 ℃，二次硬化硬度值为998.2HV，提高了5.0%.参考文献［1］邓玉昆, 陈景榕, 王世章. 高速工具钢［M］. 北京:冶金工业出版社, 2002：224-227.DENG Yu kun, CHEN Jin rong, WANG Shi zhang. High speed tool steel［M］. BeiJing：Metallurgical Industry Press, 2002：224-227.(In Chinese)［2］白新歌，刘长君，闫升，等. 淬火晶粒度和回火碳化物对M42高速钢切削性能的影响［J］. 热处理, 2009, 24(2): 22-26.BAI Xin ge,LIU Chang jun, YAN Sheng, et al. Effect of quenched grain size and tempered carbide on wearability of M42 Highspeed steel［J］. Heat Treatment, 2009,24(2):22-26.(In Chinese)［3］ LI Shao hong,MIN Na,DENGLi hui,et al. Influence of deep cryogenic treatment on internal friction behavior in the process of tempering［J］. Materials Science and Engineering，2011(528):1247-1250.［4］ XU N,CAVALLARO G P,GERSON A R . Synchrotron microdiffraction analysis of the microstructure of cryogenicallytreated high performance tool steels prior to and after tempering［J］.Materials Science and Engineering A，2010, 527: 6822-6830.［5］林晓娉, 董允, 王亚红. 高速钢深冷处理及其机理研究［J］. 金属热处理学报，1998, 19(2)：21-25.LIN Xiao ping, DONG Yun, WANG Ya hong. Study of the mechanism and deep cryogenic treatment on high speed steel［J］. HeatTreatment of Metals journal , 1998, 19(2): 21-25.(In Chinese)。

M42双金属带锯条特征及常用规格
M42双金属带锯条适用于各种生产性与非
生产性的切割加工。

具有优越的耐热性及耐磨性。

能在困难的金属材料切削加工中保持很高的切削
效率。

注意：应尽量避免设备在恶劣的环境下工作。

一、M42双金属带锯条的基本特征
■特征：●M42齿材（8%钴）
●RM80背材
●电子束焊接
●齿尖硬度HRC67-69
●0o或正前角齿
■特点：●高耐磨性
●高红硬性
●锯齿不易断裂
●使用寿命长
●切削能力强、效率高
■适用范围：●高、中、低碳钢
●合金钢、不锈钢
●各种断面形状
二、M42双金属带锯条的常用规格。

M42材质的高速钢铣刀通常采用含钒量不高（1%），含钴量高（8%），钴能使碳化物在淬火加热时更多地溶解在机体内，利用钴的机体硬度和粘性来提高耐磨性。

所以这种含钴高速钢的硬度，热硬性，耐磨性及可磨性都很好。

常用于切削难加工材料效果很好。

当切削温度高达600摄氏度以上时，硬度仍无明显下降，又因其磨削性能好可制成复杂刀具。

跟日本STK, 日本OSG, 日本iNach(不二越), 韩国YG是同等质量，同等品质，而且价位合理。

从&1-&50,规格齐全的无涂层和涂层2刃和4刃型，有长刃型从&3-&35的无涂层和涂层2刃和4刃型。

这类铣刀按右螺旋右切削标准做的，用铣槽和钻削铣型腔及一般用途。

还有球头型从&1.0-&12.5的2刃型的。

用铣弧型底的槽，带，特殊轮廓等，底刃是中心切削形式的，铣槽开始时，可钻削到材料中。

2刃结构在铣槽时，排屑性能好。

氮化钛（TiN）硬度高，摩擦系小，抗蚀性强，可以改进刀具的切削性能，提高刀具寿命，降低刀具消耗费用和改进切削零件的表面的粗糙度。

所以目前，用于高速钢刀具的涂层材料材普遍采用的氮化钛（TiN）。

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122研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2019.09 (下)双金属带锯条自问世以来，根据自身具备的优势受到了全世界人民的青睐，从而带动带锯条工业的发展，它既满足了锯齿锯背不同方面的需求，也实现了齿尖强大的耐磨性和坚硬度，让双金属带锯条拥有精准的切削度，以提升工作效率，促进锯切行业的蓬勃发展。

我国双金属带锯条水平仍有待提高，因此需要对双金属带锯条齿形设计和切削性能进行细致的模拟分析，以便提高我国双金属市场的发展水平。

1 双金属带锯条的齿形设计1.1 双金属带锯条的齿形分类双金属带锯条是指齿尖材料为高速钢或者其他高性能钢材，一般利用低合金弹簧钢的金属切割带锯条作为锯带材料。

它具有高耐磨性高、高红性、锯齿不易断裂、使用寿命长久等优势。

双金属带锯条的分类根据依托的标准不同具有以下双金属带锯条齿形设计及切削性能模拟分析林健（福建恒而达新材料股份有限公司，福建 莆田 351142）摘要：制造业的加速发展，双金属带锯条这种高性能的钢材逐渐进入大众视野。

本文简要分析了双金属带锯条的齿形设计和切削性能，并通过双金属带锯条齿形设计的工艺参数和齿形参数的模拟分析以及切削有限元软件的推广，促进了新型建材的发展，推动了我国社会进步。

关键词：双金属带锯条；齿形设计；切削性能；模拟分析中图分类号：TG717 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）09（下）-0122-02分类：（1）按照前角区分，前角0°的为标准齿、前角3°到10°之间且具有正前角的为钩齿。

（2）按照齿槽底部形状区分，齿槽底部为圆弧的称为圆弧齿槽，齿槽底部为直线的称为直齿槽。

（3）按照齿距区分，齿数固定的是等齿距，非固定的为变齿距。

（4）按照齿背形状区分，前角0°到10°，齿背为直线的是直背齿，而齿尖角为58°到60°，齿背为龟背状的是龟背齿。

热处理工艺对M42D6A双金属带锯条组织性能的影响
随着我国制造业和机械加工业的迅猛发展,对双金属带锯条的性能及质量要求越来越高,而热处理过程决定了双金属带锯条最终组织和性能,开展双金属带锯条齿背材系统的热处理工艺与组织和性能关系的研究,建立热处理数据库,不但给热处理工艺的制定,同时对生产设备的制造、热循环元器件的选型、流水线的工装设置都具有不可或缺的参考价值。

本文选取某双金属带锯条生产企业大量采用的齿部材料M42超高强高速钢以及背部材料D6A高强钢为研究对象,进行系列淬、回火实验研究,探索最佳热处理工艺。

在样品淬火、三次回火后采用数字维氏硬度计HXD1000T进行硬度检测,采用FEI QUANTA200ESEM环境扫描电镜(加速电压20KV)进行样品的组织形貌观察,进而分析得到结论。

(1)探明了淬火回火工艺对M42高速钢组织和力学性能的影响,M42高速钢合适的淬火工艺为1200℃×10min,淬火采用的最佳方式是油冷和液氮,合适的回火工艺为540℃×60min×3次； (2)淬火采用油冷和液氮方式深冷能明显细化马氏体组织,与空冷、高压气冷方式比,能够更加有效提高M42高速钢的硬度； (3)得到D6A的最佳淬火温度为1000-1100℃,淬火前保温时间不超过1min。

D6A的最佳回火温度为380℃；(4)对双金属带锯条进行热处理时,在保证齿部材料M42达到性能要求的前提下,应尽可能降低淬火温度,缩短淬火保温时间,同时降低回火温度,以减少高温淬火和高温回火对背部材料弹簧钢力学性能的不利影响。

淬火方式对M42高速钢组织和性能的影响马凯;杨伏良;黄珂;郭磊;刘鹏【摘要】采用不同淬火方式(沙冷，雾冷，油冷，水冷)处理M42高速钢，通过SEM、AFM、XRD及维氏硬度仪研究不同冷却速率(1~35℃/s)对该合金微观组织与硬度的影响。

结果表明，随淬火冷却速率增大：冷却过程中碳化物析出减少，淬火态残余奥氏体量增加；回火马氏体尺寸从150~200 nm减少到30~60 nm，马氏体晶界上二次碳化物析出量增多且尺寸减小；淬火态合金硬度从835 HV降低至788 HV，回火时二次硬化效果更加明显，回火态合金硬度从945 HV升高至1002 HV，红硬性硬度从856 HV升高至924 HV。

%M42 high speed steel was quenched by medium of sand, fog, oil and water. By means of SEM、AFM、XRD and Vickers hardness tester ,the effect of quenching rate on the microstructure and hardness of PM M42 high speed steel was studied. The results show that, with increasing the cooling rate, the content of carbide precipitation during the quenching process decreases, while the content of retained austenite increases. Dimension of tempered martensite reduces from 150~200 nm to 30~60 nm, and the quantum of secondary carbide precipitation on the grain boundary of martensite increases while the size decreases. Hardness of quenched alloy reduces from 835 HV to 788 HV, and the secondary hardening effect is more obvious during the tempering treatment, meanwhile, hardness of tempered alloy increases from 945 HV to 1 002 HV, red hardness increases from 856 HV to 924 HV.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】7页(P241-247)【关键词】高速钢;冷却方式;二次硬化;红硬性【作者】马凯;杨伏良;黄珂;郭磊;刘鹏【作者单位】中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083; 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083;中南大学材料科学与工程学院，长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TG142.45高速钢含有大量W、Mo、Cr、V等合金元素，是具有二次硬化特征的耐热、耐磨工具钢，已在切削工具、冷热模具以及其他耐热、耐磨的各种工具和结构零件中广泛使用。

图2 M42高速钢立铣刀的脆性崩刃此外，在使用过的刀具中还观察到如图3所示的垂直于切削刃的裂纹。

失效刀具崩刃后留在刀体上的裂纹方向与磨制后刀面时留下的刀痕方向一致，且裂纹程度与刀具后刀面的表面粗糙度有关，粗糙度值越大，留下的裂纹隐患越多。

由于淬火硬度高，刃口处应力易集中，因此一旦产生裂纹，便会急剧扩展，直至刀具某段刃口完全脱离刀体，产生脱层崩刃。

图3 M42高速钢立铣刀的裂纹2 刀具的抗弯强度试验一般来说，刀具硬度高，其耐磨性较好，但韧性较差，脆性较大。

通常可用韧性指标来表示刀具抵抗裂纹产生和扩展的能力。

评定脆性材料韧性的常用方法是抗弯强度试验(高速钢刀具经淬火后可认为是脆性材料或低塑性材料)。

该试验不受试样偏斜的影响，可稳定测试刀具的抗弯强度值。

由于强度与韧性相互关连，因此抗弯强度值越高，刀具抗脆性断裂的能力(即韧性)越强。

2.1 试验方法由于未查到工具钢抗弯强度试验国家标准，因此我们根据材料力学抗弯强度计算公式自行设计了M42高速钢立铣刀的抗弯强度试验方案，并确定了试样和跨距支点尺寸。

首先用经不同热处理工艺处理的M42高速钢立铣刀进行切削，并观察刀具的失效形式，然后用失效刀具制成不同尺寸的方形小桁条试样，将试样置于万能材料试验机上，在试样三点弯曲状态下以缓慢速率对试样加载，测出其抗弯强度值。

2.2 试样受力状态分析试验中，试样断面上的应力分布不均匀，表面应力最大。

压力作用点在两个支点之间，试样上表面受压应力，下表面受拉应力，中间段呈悬臂状态。

在试验过程中，受压试样经历三个阶段的变化：①弹性变形阶段；②塑性变形阶段；③裂纹扩展至断裂阶段。

由于脆性材料的塑性变形极小，因此第二阶段可忽略不计。

试样破损形式可解释为：试样中段表面应力集中，首先产生弹性变形，当应力大到一定程度后即产生表面裂纹，裂纹迅速扩展到整个试样截面，试样断裂。

弹性变形需要一定能量，裂纹扩张至断裂也需要一定能量，两者之和可反映材料从产生裂纹至扩张断裂的难易程度，因此抗弯强度值可表示阻碍材料裂纹扩张的能力。

XXXX大学毕业论文（设计）开题报告书题目高速钢的预处理及淬火加热与冷却试验研究姓名XXX学号XXXXXX专业材料成型与控制工程指导教师XXX（教授）XXXXX大学教务处制开题报告书2011年11 月28 日姓名XXX 院（部）材料科学与工程课题性质论文学号XXXX 专业材料成型与控制工程课题来源教师自拟题目高速钢的预处理及淬火加热与冷却试验研究一、选题的目的、意义（含国内外相同领域、同类课题的研究现状分析）：高速钢是典型的高速切削用刃具钢。

刃具钢的工作条件较差,在切削工作时刃具的实际工作部分只是刃具的一个局部区域。

刃部区域在切削时受到很大的压力，并承受强烈的磨擦和磨损,由于切削发热，刃部局部区域的温度可达800℃以上。

因此,为了更好地完成切削任务完善高速钢性能，高速钢的预处理及淬火加热与冷却工艺就显得尤为重要。

钢厂给工具厂供应的高速钢原材料一般为退火态。

高速钢在最终淬火前一切热加工行为被人们统称为预处理或预备热处理。

高速钢刀具在生产制造过程中的预处理，视产品不同常有调质处理，锻后、焊后的退火处理，以及冲裁剪锯后的去应力处理等。

高速钢预处理的方法如下：1．调质处理有些单位为了提高刀具的铲削性能，往往选用碳饱和度较高的钢进行调质处理，其目的是提高毛坯硬度，铲削后表面粗糙度值低。

同时改善组织，为最终淬火做好组织准备，使得调质件经最终处理后硬度高、韧性好、表面光洁。

2．高速钢锻件退火工艺经锻造后的高速钢组织为马氏体、托氏体和碳化物，.硬度达60HRC 左右，不便进行正常的切削加工，必须进行退火处理。

退火工艺主要有3 种：利用锻造余热退火、普通退火与等温退火。

3．摩擦焊刀具退火工艺4．冲、剪后的退火工艺高速钢麻花钻材料经冲床下料后，无论是全磨、铣制还是轧制，都要经退火处理。

其工艺有两种：去应力退火和软化退火。

5．其他退火工艺高速钢预处理，还有过温加工/ 球化退火工艺、快速退火工艺及循环退火工艺。

据称，这些工艺对提高其力学性能及使用性能有益无害。