退火处理冷却速率对SKH9高速工具钢碳化物析出之影响The-YOKE.PDF

退火處理冷卻速率對SKH9 高速工具鋼 碳化物析出之影響 The Effect of Cooling Rate of Heat Treatment on Carbide Precipitation in SKH9 High-speed Steel a b a,b b 林子堯 黃維彬 林東毅 楊勝閔 a b 國立高雄大學化學工程及材料工程學系 國立高雄大學扣件及鋼鐵技術研究中心 a b a,b b Tzu-Yao Lin , Wei-Ping Huang , Dong-Yih Lin , Sheng-Min Yang a Department of Chemical and Materials Engineering, National University of Kaohsiung b Fastener Steel Research Center, National University of Kaohsiung 摘要 熱處理製程之冷卻速率對工具鋼之材料特性影響甚鉅，因此，本研究針對熱處理冷卻速率對SKH9 高速工具鋼(或稱為M2)之碳化物析出之影響作探討。實驗過程將試片材料加熱至 1200°C 後，持溫 150 秒，爾後分別以水淬、油淬、空冷三種不同的冷卻速率將試片冷卻至室溫，實驗後，利用光學顯微鏡 (OM) 、掃描式電子顯微鏡(SEM)分析其顯微組織以及碳化物之析出型態，並透過洛氏硬度計輔以探討 碳化物形態與材料機械強度之關係。 實驗結果顯示材料經熱處理後，析出之碳化物以碳化釩及碳化鎢為主，另外，冷卻速率對碳化物 之析出位置及分佈亦有明顯的影響；空冷試片的碳化物集中在晶界 ，而水淬及油淬之碳化物卻無特別 的趨勢。從硬度試驗結果發現空冷試片的洛氏硬度為72.0 HRC ，油淬為71.8HRC 及水淬為72.5HRC 。 關鍵詞：SKH9 高速工具鋼、M2 、冷卻速率 學 1.前言 高速工具鋼主要用於製造高效率的切削工具， 具有紅硬性高及機械強度高之特性，高速工具鋼 成分有關，而鎢、鉬是高速工具鋼的主要合金元 (1) 在熱處理後的使用硬度可達HRC63 以上 。高速 素，對於鋼的硬化機制及其他性能起重要作用。 工具鋼的主要合金成分有鎢、鉬、鉻、釩等，其 目前業界所使用工具鋼當中，以SKH9 鋼材 主要的特徵之一是含有大量的碳化物。鑄態高速 為大宗，目前在市面上廣為使用，主要因為它的 (2) 工具鋼中的碳化物是為共晶碳化物 ，熱處理後 硬度極高，使之備受青睞，這些優異的機械性質 碳化物會固溶再析出，工具鋼在加熱過程中碳化 與材料中的碳化物分布及型態有著密不可分的關 物的基本型態隨溫度由Fe C→M C→M C+MC 變 係，本研究將探討不同的淬火冷卻速率下之SKH9 3 2 6 (3) 化 ，而碳化物對高速工具鋼的強度與耐磨性影 鋼材中碳化物的析出 ，藉以釐清熱處理過程中之 響甚大 。碳化物的數量、類型與高速工具鋼的化 冷卻速率與碳化物析出、分布的關係。 Table 1.The chemical composition of SKH9 sample. C Si Mn Ni Cr Mo V W Fe