DIN标准PMD23钼钨系高速钢硬度的影响因素

# DIN标准PMD23钼钨系高速钢硬度的影响因素

## 一、化学成分

1. **碳（C）含量**

   - 在PMD23高速钢中，碳含量处于0.9 - 1.05%的范围。碳是决定钢硬度的关键因素之一。

   - 当碳含量增加时，更多的碳与合金元素结合形成碳化物。例如，碳与钨形成碳化钨（WC）、与钼形成碳化钼（MoC）、与钒形成碳化钒（VC）等。这些碳化物硬度极高且弥散分布在钢的基体中，阻碍位错运动，从而提高钢的硬度。如果碳含量较低，形成的碳化物数量相对较少，钢的硬度也会降低。

2. **钨（W）和钼（Mo）含量**

   - 钨的含量为5 - 6.5%，钼的含量为4 - 5%。钨和钼都是强碳化物形成元素。

   - 它们形成的碳化物，如WC和MoC，具有高硬度和良好的热稳定性。这些碳化物在钢中弥散分布，对位错运动有很强的阻碍作用，有助于提高钢的硬度。如果钨或钼的含量不足，形成的高硬度碳化物数量减少，钢的硬度会受到影响。

3. **钒（V）含量**

   - 钒含量在1 - 1.5%之间。钒与碳形成的碳化钒（VC）硬度非常高。

   - 细小的VC颗粒弥散分布在钢中，能够有效地阻碍位错运动，提高钢的硬度。当钒含量较低时，VC的数量减少，对硬度的提升作用减弱。

4. **铬（Cr）含量**

   - 铬含量在3.5 - 4.5%。铬主要提高钢的淬透性。

   - 较好的淬透性使钢在淬火后能形成更多的马氏体组织，而马氏体本身具有较高的硬度，从而间接提高了钢的硬度。如果铬含量不足，钢的淬透性变差，马氏体形成量减少，硬度也会降低。

## 二、微观结构

1. **晶粒尺寸**

   - 细小的晶粒能够提高钢的硬度。

   - 在PMD23高速钢中，通过合适的热处理工艺（如淬火和回火）可以控制晶粒尺寸。细小的晶粒具有更多的晶界，位错运动到晶界时会受到阻碍，需要更大的外力才能使位错移动，从而提高了钢的硬度。相反，如果晶粒粗大，晶界较少，位错运动相对容易，钢的硬度会降低。

2. **相组成**

   - 热处理后的PMD23高速钢主要由马氏体相和弥散分布的碳化物相组成。

   - 马氏体相具有较高的硬度，在钢中所占比例对硬度有重要影响。如果马氏体形成不完全或者马氏体量较少，钢的硬度会降低。同时，碳化物相的弥散分布也很关键，均匀弥散分布的碳化物能够有效地阻碍位错运动，提高硬度。如果碳化物分布不均匀或者出现聚集现象，会影响其阻碍位错运动的效果，进而降低钢的硬度。

## 三、热处理工艺

1. **淬火工艺**

   - **淬火温度**

     - 淬火温度对钢的硬度有显著影响。合适的淬火温度可以使钢中的奥氏体晶粒均匀化，并且使更多的合金元素溶解到奥氏体中。例如，在合理范围内提高淬火温度，可以促使更多的碳化物溶解，在随后的冷却过程中形成更多的马氏体组织，从而提高钢的硬度。如果淬火温度过高，会导致奥氏体晶粒粗大，影响钢的性能；如果淬火温度过低，则合金元素溶解不充分，马氏体形成量不足，硬度降低。

   - **淬火介质**

     - 淬火介质的冷却速度影响钢的组织转变。例如，采用冷却速度较快的淬火介质（如油冷或盐浴淬火），可以抑制奥氏体向珠光体等软相的转变，促使奥氏体向马氏体转变，提高钢的硬度。而如果采用冷却速度过慢的淬火介质，可能会导致奥氏体向软相转变，降低钢的硬度。

2. **回火工艺**

   - **回火温度和次数**

     - 回火温度一般控制在500 - 600°C之间，回火次数通常为3 - 5次。

     - 回火过程中，马氏体中的过饱和碳会以碳化物的形式析出。合适的回火温度和次数可以使钢在保持较高硬度的同时，消除淬火应力，提高钢的韧性等其他性能。如果回火温度过高，会导致马氏体分解过度，硬度下降；如果回火温度过低或者回火次数不足，则不能有效消除淬火应力，也会影响钢的硬度和其他性能。