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W18Cr4V高速钢是一种以W、Cr、V为主要合金元素的高合金工具钢,也是应用最为长久的一种钨系高速钢,由于其具有优良的红硬性、耐磨性和淬透性,常用于制作各种切削用刀具和精密的冷作模具。然而W18Cr4V高速钢同样有严重弊病,其偏析严重,网状的共晶碳化物分布于晶界处割裂了基体,导致晶界脆化韧性较低。这些使得高速钢在使用过程中易剥落断裂,难以发挥其应有作用。因此,多年来许多的材料学者一直致力于研究如何使铸造高速钢内网状的共晶碳化物断网,呈团块状等小块分布。本课题旨在利用非晶纳米晶孕育剂孕育处理的方法改善W18Cr4V的组织和性能。利用原位反应和快速凝固的方法制备出Fe-Al-Cr-Nb-B-C和Fe-Al-Cr-Nb-C-N非晶纳米晶孕育剂,分析其形态及组成相。并采用适当的方法在W18Cr4V高速工具钢熔炼时加入两种孕育剂,从而研究了Fe-Al-Cr-Nb-B-C和Fe-Al-Cr-Nb-C-N非晶纳米晶孕育剂孕育处理对W18Cr4V高速工具钢组织和性能的影响。研究结果表明:经真空快淬后Fe-Al-Cr-Nb-B-C和Fe-Al-Cr-Nb-C-N孕育剂形成了非晶纳米晶的混合体,其基体相都为Fe-Al(-Cr)系金属间化合物,增强相分别为棒状的碳化物和硼化物,颗粒状氮化物、碳化物和氧化物。经孕育剂孕育处理后,W18Cr4V高速钢的铸态组织明显改善,共晶碳化物断网,晶粒尺寸、网厚及枝晶间距都都有明显的减小,且其中以Fe-Al-Cr-Nb-B-C非晶纳米晶孕育剂的变质处理效果最为显著。经孕育处理后W18Cr4V高速钢最佳淬火温度为1260℃,油淬。最佳回火温度为560℃,三次回火。经孕育处理(特别是经Fe-Al-Cr-Nb-B-C非晶纳米晶孕育剂孕育处理)后,W18Cr4V淬火晶粒明显减小,回火组织中马氏体增多,碳化物尖角平缓,接近颗粒状,尺寸更细密,数量(尤其是回火时析出的二次碳化物)大大增加、并且分布也更均匀。同时回火后高速钢的硬度、红硬性、耐磨性和冲击韧性等均有明显的提高。