T15M粉末高速钢的深冷处理

　　高速钢是一种重要的刀具材料，据统计，高速钢刀具销售额占齿轮刀具和拉刀等复杂刀具销售额的85%[1]。传统熔炼高速钢存在着碳化物偏析和非金属夹杂物含量多的缺陷且难以克服。20世纪70年代初，出现了用粉末冶金方法制成的高速钢。通过把高速钢微细粉末用特殊方法成形并烧结而制成的高速钢材制品叫做“粉末高速钢”(PM HSS)。PM HSS是高速钢中的上品，无论尺寸大小和形状如何，粉末高速钢材均具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀等显微组织特点，使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到显著提高[2-5]，是制造大型复杂刀具的最佳材料。深冷处理的处理温度为-100℃以下，是常规冷处理的延伸。深冷处理不仅可以显著提高材料的力学性能和使用寿命，而且还具有稳定尺寸、改善均匀性、减小变形的作用和操作简便、不破坏工件、无污染、成本低等优点[6-8]。磁性分析[9-10]是研究钢中相变的重要方法，可以分析其中非铁磁性相( 残留奥氏体γR、合金碳化物K)与铁磁相(马氏体)之间的相变过程，为优化钢的处理工艺和组织结构提供理论依据。综合物理测试系统的振动样品磁强计选件(PPMS-VSM)不仅可以测试钢的室温磁性，还可以实现样品(直径Φ<3mm) 高低温变化( 例如回火处理和深冷处理) 时的磁性同步测试。目前，对粉末高速钢进行深冷处理，并进行磁性分析的研究还未见报道。本文对T15M粉末高速钢进行深冷处理和回火处理，并进行磁性分析。

　　1 试验材料及方法

　　试验材料T15M粉末高速钢的化学成分见表1。

　　退火态试样尺寸为:12mm×14mm×14mm。试样盐浴淬火工艺为:1200℃×4min淬火加热→600℃×4min分级淬火→AC。采用SLX-80深冷处理系统对试样进行深冷处理，并完成先后3次回火处理，表2为淬火后试样的处理工艺流程及参数。对不同处理状态的试样进行洛氏硬度测试，每个试样测得10个点的硬度值，并求得硬度平均值。

　　然后用线切割方法切取Φ3mm×3mm的样品用于磁性分析，其质量在万分之一光电天平上称取。在Model 6000型Physics Property Measurement System(PPMS)的振动样品磁强计(VSM)选件上对淬火态样品进行深冷处理和回火处理时的热磁分析，包括M-H曲线(300K)和M-T曲线，表3为淬火态样品热磁分析的处理工艺参数。其它状态的样品仅测试室温磁性，得到M-H曲线。所选用的最大磁场强度(H)均为30000×79.6A·m^-1。

　　2 试验结果与分析

　　2.1 T15M粉末高速钢淬火态样品的热磁分析

　　图1为淬火态样品A的室温M-H曲线。可见，样品A可在30000×79.6A·m^-1的磁场强度下达到磁化强度的饱和，可得到样品的饱和磁化强度(Ms)。