W18Cr4V是最典型的高速钢,由于其在高温下具备高硬度、高强度及高韧性等优异性能,因而在工业上被广泛应用于刀具、钻头及高载荷模具的制备。然而随着现代工业化的快速发展,机加工对工具材料的要求越来越高,高速钢中碳化物粗大以及组织不均匀等缺陷造成其力学性能上的短板也逐渐被放大,本文利用纳米晶孕育剂对W18Cr4V高速钢的组织进行孕育处理,达到改善组织并提升其力学性能的目的。作者基于材料热力学原理合理设计了两种纳米晶Fe基孕育剂的成分组成,并利用原位自生法、快速凝固法及机械研磨法成功制备出薄带状Fe-Nb-V-Al-Yb-C孕育剂和粉末状Fe-Nb-V-Ti-N-C孕育剂。利用真空感应炉进行W18Cr4V高速钢的熔炼及孕育处理,并对试样进行多组热处理试验。采用金相、SEM、TEM、XRD等方法对孕育处理前后W18Cr4V高速钢的组织形貌及相成分进行检测分析,并且利用硬度计、摆锤试验机、磨损试验机对孕育处理前后的W18Cr4V高速钢进行了力学性能研究。研究结果表明:经快速凝固和机械研磨处理后的薄带状Fe-Nb-V-Al-Yb-C复合孕育剂和粉末状Fe-Nb-V-Ti-N-C复合孕育剂均是非晶纳米晶混合体;在Fe-Nb-V-Al-Yb-C复合孕育剂的基体上弥散有大量的纳米陶瓷颗粒,这些纳米颗粒包括NbC、VC及Fe₃C等,在Fe-Nb-V-Ti-N-C复合孕育剂的基体上同样也弥散有大量的纳米陶瓷颗粒,这些纳米颗粒包括TiN、TiC及NbC等。经两种孕育剂孕育处理后,W18Cr4V高速钢铸态组织均有明显改善,其中的晶粒尺寸、网厚及枝晶间距等均得到显著细化,且Fe-Nb-V-Al-Yb-C孕育剂细化效果更好。此外,在孕育处理后的高速钢组织中发现,共晶碳化物M₆C的与孕育剂所引进的Nb₆C₅相的面存在共格关系,马氏体相的面与Nb₆C₅相的存在共格关系。经孕育处理后,高速钢淬火晶粒均细化明显,高速钢回火组织中碳化物析出量更多、粒径更细且分布弥散均匀,回火马氏体含量增多且更加致密,其中Fe-Nb-V-Al-Yb-C孕育剂对组织改善效果更佳。同时回火后的高速钢在硬度、红硬性、冲击韧性及耐磨性方面均有显著提升,并且Fe-Nb-V-Al-Yb-C孕育剂对力学性能参数提升更高。