高速鋼刀具的熱處理裂紋主要發(fā)生在淬火階段，相對(duì)回火產(chǎn)生的裂紋較少，一般在淬火馬氏體形成的過(guò)程中。這是由于材料的塑性很低導(dǎo)致的，大多數(shù)裂紋形成在表面0. 01~1.5 mm深的范圍內(nèi)。由于合金元素多、合金碳化物多、導(dǎo)熱系數(shù)小、冷卻速度慢，表面裂紋特征往往呈龜裂狀，只有深裂紋才和中碳鋼的淬火裂紋一樣呈縱向方向，僅在刀具截面轉(zhuǎn)彎處，切口處附近才改變裂紋的方向。

裂紋形成的原因如下：

1)在馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變和終了轉(zhuǎn)變范圍內(nèi)因冷速過(guò)大而產(chǎn)生。

在該溫度內(nèi)冷速過(guò)大，導(dǎo)致內(nèi)部溫差過(guò)大，產(chǎn)生的熱應(yīng)力大。從高溫奧氏體到馬氏體的體積差也很大，產(chǎn)生組織應(yīng)力也很大，當(dāng)應(yīng)力疊加達(dá)到高速鋼馬氏體的斷裂強(qiáng)度1000N/mm²時(shí)，就會(huì)開(kāi)裂了。高速鋼淬火冷到室溫，馬氏體轉(zhuǎn)變完成75%~80%，以后的殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?cè)谌位鼗疬^(guò)程中進(jìn)行，淬火介質(zhì)用油。直接淬火或分級(jí)等溫后淬水都會(huì)開(kāi)裂。主要是冷速太快，淬火后需要清洗的刀具也應(yīng)空冷到室溫后進(jìn)行，否則清洗時(shí)開(kāi)裂。

2)淬火加熱溫度過(guò)高，導(dǎo)致淬火開(kāi)裂

淬火加熱溫度過(guò)高，即過(guò)熱，使奧氏體晶粒粗大，淬火后得粗大針狀馬氏體。由于高速鋼淬火馬氏體亞結(jié)構(gòu)是孿晶、脆性大，抗斷裂強(qiáng)度低；極易開(kāi)裂、過(guò)熱裂紋的特征是無(wú)方向性，這些裂紋與工件外形和綱中纖維組織方向無(wú)關(guān)，對(duì)于偏析嚴(yán)重或大量存在萊氏體的鋼，由于熔點(diǎn)低，在正常加熱情況下易過(guò)熱，故應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，實(shí)行試淬火制度，試淬檢查晶粒不粗大、無(wú)開(kāi)裂時(shí)再繼續(xù)進(jìn)行淬火。

3)過(guò)高的加熱速度會(huì)導(dǎo)致淬火裂紋

高速鋼含W、Mo、V等強(qiáng)碳化合物形成元素多數(shù)導(dǎo)熱性極差，過(guò)快的加熱速度，使里外溫差加大，熱應(yīng)力差加大，內(nèi)外組織轉(zhuǎn)變不同步導(dǎo)致不但組織應(yīng)力加大，同時(shí)在內(nèi)外交界處形成斷裂應(yīng)力、多種應(yīng)力疊加，加速開(kāi)裂過(guò)程。故高速鋼淬火加熱應(yīng)經(jīng)過(guò)低溫、中溫兩次預(yù)熱，再入高溫爐最終加熱保溫淬火，預(yù)防溫差引起的內(nèi)外熱應(yīng)力過(guò)大。同樣在淬火冷卻時(shí)，由于高速鋼等溫轉(zhuǎn)變圖的珠光體和貝氏體分開(kāi)，在580~620℃時(shí)有過(guò)冷奧氏體區(qū)域，故可在此溫度分級(jí)或多次分級(jí)等溫以減少冷卻時(shí)因內(nèi)外溫差引起的熱應(yīng)力過(guò)大。即使直接用油淬火，也應(yīng)該在高溫出爐后先在空氣中預(yù)冷，然后淬火。

增加粗加工后退火的高速鋼刀具由于消除了切削應(yīng)力并增加了塑性，出現(xiàn)開(kāi)裂的幾率較小。加熱速度過(guò)高的高速鋼刀具即使在空氣中冷卻也會(huì)形成裂紋。

4)回火工藝不當(dāng)形成裂紋

一般高速鋼刀具淬火后不超過(guò)30min即回火，由于淬火時(shí)間太長(zhǎng)，殘存在工件內(nèi)部的熱應(yīng)力需要釋放，少量殘留的奧氏體在停留過(guò)程中會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)變成馬氏體，結(jié)果殘留熱應(yīng)力和少量馬氏體轉(zhuǎn)變的組織應(yīng)力疊加導(dǎo)致開(kāi)裂，所以淬火后不需清洗的刀具在冷卻到室溫后應(yīng)立即回火。清洗水溫應(yīng)高于80℃以上。不允許用稀酸清洗表面，否則會(huì)降低表面壓應(yīng)力，加速以后的磨削開(kāi)裂。淬火高速鋼刀具殘留奧氏體可達(dá)25%，故不允許放在低溫烘箱中經(jīng)一夜的去應(yīng)力處理后到第二天再回火。否則會(huì)使奧氏體陳化，回火轉(zhuǎn)變困難，硬度偏低。