高速钢按照化学成分和性能特点可分为以下几类：
3.3.2.1 钨系高速钢
钨系高速钢的典型牌号为W18Cr4V（18-4-1），是最早使用并应用较广的钢种。其优点是含钨量高，钨是提高高速钢热硬性的主要元素，也是强烈促使多种碳化物形成的合金元素。高速钢淬火加热时，碳化物不易溶解，对晶粒长大有抑制作用，虽然淬火温度很高，但钢中仍能保持细小晶粒，即该钢种淬火加热温度范围较宽，不易过热。回火时析出钨的碳化物，弥散分布在马氏体基体上，产生二次硬化现象。W18Cr4V钢的缺点是铸态下共晶碳化物不均匀性严重，热塑性差。另外，合金元素含量高，材料成本高，不够经济。图3-60~图3-62所示为W18Cr4V铸态组织针状马氏体、残留奥氏体及粗大莱氏体。图3-63和图3-64所示为W18Cr4V淬火组织针状马氏体、残留奥氏体及碳化物，图3-65~图3-71所示为严重过烧组织，其中含有沿晶界分布的网状莱氏体。图3-72所示为W18Cr4V淬火+回火形成的回火马氏体、残留奥氏体及碳化物。
3.3.2.2 钨钼系高速钢
W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）钢、W6Mo5CrV3钢等是应用最为普遍的钨钼系高速钢。Mo也是促使碳化物形成的合金元素，所起作用与钨相似，约1%的钼可替代2%钨，钼的碳化物也能产生二次硬化现象。在铸态下，W6Mo5Cr4V2钢的共晶碳化物比W18Cr4V钢的要细小，经锻造后的碳化物均匀度较好，因此淬火及回火后钨钼系高速钢的强度较钨系的要高，抗冲击能力较强，材料价格相对较低。但是钨钼系的缺点是钼的主要碳化物熔点较钨的主要碳化物的熔点低，所以淬火时晶粒易于长大，过热敏感性高，淬火加热温度范围较窄。图3-73和图3-74所示为W9Mo3Cr4V退火形成的球状珠光体及块状共晶碳化物。图3-75~图3-82所示为W9Mo3Cr4V淬火后形成的针状马氏体、残留奥氏体和碳化物，碳化物聚集成堆分布或呈带状分布。图3-83~图3-87所示为W9Mo3Cr4V淬火+回火后形成的回火马氏体、残留奥氏体及碳化物。图3-88~图3-90所示为W6Mo5Cr4V2淬火后形成的针状马氏体、残留奥氏体及碳化物。图3-91所示为M35钢球化退火后得到的球粒状珠光体，图3-92和图3-93所示为M35淬火后得到的针状马氏体、残留奥氏体及碳化物。图3-94和图3-95所示为M35钢淬火+回火后得到的回火马氏体、残留奥氏体及碳化物，同时存在少量下贝氏体。
3.3.2.3 一般含钴高速钢
W18Cr4VCo5钢、W18Cr4V2Co5钢等是较典型的含钴高速钢。这类高速钢热硬性好，但由于Co资源短缺，材料价格昂贵，故较少应用。
3.3.2.4 超硬高速钢
超硬高速钢的典型牌号为W6Mo5Cr4VAl，具有高硬度（65~70HRC）、高热硬性（600℃，54~55HRC）的特点，一般认为达到了超硬型钴高速钢的水平，而成本比钴高速钢低2~4倍。生产上习惯把钨系和钨钼系高速钢称为通用高速钢，而把其他类型称为特殊用途高速钢或高性能高速钢。图3-96和图3-97所示为S35C钢淬火形成的马氏体、下贝氏体、残留奥氏体及碳化物组织。
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图3-60b 800×
图号：3-60 材料：W18Cr4V
处理工艺：铸造 浸蚀方法：三酸乙醇溶液+热染色
组织说明：粗大共晶莱氏体（蓝、黄色鱼骨状，黄色为共晶渗碳体）+碳化物（橘黄色），先析出枝晶状奥氏体，冷却转变为针状马氏体+残留奥氏体（图a红色，图b棕色区域，呈枝晶状）。
图3-61a 500×
图3-61b 800×
图号：3-61 材料：W18Cr4V
处理工艺：铸造 浸蚀方法：三酸乙醇溶液+热染色
组织说明：粗大共晶莱氏体+碳化物+针状马氏体+残留奥氏体。
图3-62a 500×
图3-62b 500×
图号：3-62 材料：W18Cr4V
处理工艺：铸造 浸蚀方法：三酸乙醇溶液+热染色
组织说明：粗大共晶莱氏体（鱼刺状）+碳化物（橘黄色块状），奥氏体转变为针状马氏体+残留奥氏体（图3-62a黑色包围的土黄色区域，图3-62b为蓝色包围的红色区域）。
图3-63a 800×
图3-63b 800×
图号：3-63 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液+热染色
组织说明：粗大针状马氏体（绿、深棕褐色）+残留奥氏体（浅棕色），碳化物（白色）沿晶界延伸，并相互粘连，有少量呈网状分布，属过热淬火组织。
图3-64a 500×
图3-64b 500×
图号：3-64 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：粗大针状马氏体+残留奥氏体+少量颗粒状二次碳化物及大块夹杂物，由于实际淬火温度过高，晶界析出网状碳化物，晶界熔化形成莱氏体的过烧组织。图3-64a莱氏体极少，轻微过烧；而图3-64b莱氏体较多，且有熔化孔洞，已严重过烧。
图3-65a 1000×
图3-65b 1000×
图号：3-65 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：硝酸酒精溶液
组织说明：粗大针状马氏体+残留奥氏体（浅棕色区域），晶界存在大量粗大网状莱氏体（蓝白色，白色为共晶渗碳体）。属严重过烧组织。
图3-66a 1000×
图3-66b 1000×
图号：3-66 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇酒精溶液
组织说明：粗大针状马氏体（棕色）+残留奥氏体（黄色）+晶界大量粗大网状莱氏体。属严重过烧组织。
图3-67a 800×
图3-67b 800×
图号：3-67 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液+热染色
组织说明：粗大针状马氏体+残留奥氏体+晶界网状莱氏体。属严重过烧组织。
图3-68a 800×
图3-68b 800×
图号：3-68 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液+热染色
组织说明：粗大针状马氏体（蓝绿、棕色）+残留奥氏体（粉色）+晶界网状碳化物（白色）及莱氏体（鱼刺状）。属过烧组织。
图3-69a 800×
图3-69b 800×
图号：3-69 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液+热染色
组织说明：粗大针状马氏体+残留奥氏体+晶界网状莱氏体。属严重过烧组织。
图3-70a 800×
图3-70b 800×
图号：3-70 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液+热染色
组织说明：粗大针状马氏体+大量残留奥氏体+晶界网状莱氏体。属严重过烧组织。
图3-71a 800×
图3-71b 800×
图号：3-71 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液+热染色
组织说明：粗大针状马氏体+大量残留奥氏体+晶界网状莱氏体。属严重过烧组织。
图3-72a 800×
图3-72b 800×
图号：3-72 材料：W18Cr4V
处理工艺：淬火+回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：回火马氏体（绿色）+残留奥氏体（黄色，中心区位于马氏体针间）+块状及颗粒状碳化物（黄色），在碳化物集中处，由于奥氏体碳含量的增加，降低了马氏体转化温度，增加了残留奥氏体的数量及回火稳定性，出现回火不足现象。
图3-73a 500×
图3-73b 800×
图号：3-73 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：块状共晶碳化物（橘黄色，大块状）+球粒状珠光体。
图3-74a 500×
图3-74b 500×
图号：3-74 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：块状共晶碳化物（橘黄色，大块状）+球粒状珠光体。
图3-75a 500×
图3-75b 500×
图号：3-75 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：淬火马氏体+残留奥氏体+粒状碳化物。晶粒大小比较均匀，相当于7~8级晶粒度，因为淬火马氏体不易腐蚀，马氏体组织不明显，主要用来观察晶粒度等级。
图3-76a 500×
图3-76b 500×
图号：3-76 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：淬火马氏体+残留奥氏体+粒状碳化物，晶粒大小严重不均匀，部分晶粒特别粗大，这种特大晶粒是二次加热淬火的特有组织形态，属于高速钢常见的缺陷之一。高速钢出现此缺陷时，可以通过球化退火后再淬火得正常的组织。
图3-77a 500×
图3-77b 500×
图号：3-77 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：淬火马氏体+残留奥氏体+碳化物，其中共晶碳化物聚集呈带状偏析分布。
图3-78a 500×
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图号：3-78 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体+碳化物，共晶碳化物聚集呈带状偏析分布。
图3-79a 500×
图3-79b 800×
图号：3-79 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体+碳化物，颗粒状二次碳化物及大块状共晶碳化物聚集成堆偏析分布。
图3-80a 500×
图3-80b 800×
图号：3-80 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体+碳化物，颗粒状二次碳化物及小块状共晶碳化物呈较均匀分布。
图3-81a 800×
图3-81b 800×
图号：3-81 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体+碳化物，大块状共晶碳化物呈带状偏析分布。晶粒粗大，马氏体针叶也较长，表明淬火温度偏高，属轻度淬火过热组织。
图3-82a 800×
图3-82b 800×
图号：3-82 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体+碳化物。大块状共晶碳化物呈带状偏析分布。晶粒粗大，马氏体针叶也较长，表明淬火温度偏高，属轻度淬火过热组织。
图3-83a 100×
图3-83b 100×
图号：3-83 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火+回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：回火马氏体+带状分布的共晶碳化物+粒状碳化物+残留奥氏体。
图3-84a 100×
图3-84b 100×
图号：3-84 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火+回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：回火马氏体+带状碳化物+残留奥氏体。碳化物带较宽，不均匀度较严重。
图3-85a 500×
图3-85b 800×
图号：3-85 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火+回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：回火马氏体+残留奥氏体+粒状碳化物和块状共晶碳化物。由于回火不充分，仍有较多淬火马氏体及残留奥氏体。
图3-86a 500×
图3-86b 800×
图号：3-86 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火+回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：回火马氏体+残留奥氏体，有少量块状共晶碳化物及颗粒状二次碳化物。马氏体较粗大，表明淬火温度偏高。
图3-87a 500×
图3-87b 800×
图号：3-87 材料：W9Mo3Cr4V
处理工艺：淬火+回火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：回火马氏体+残留奥氏体，部分共晶碳化物聚集成堆分布。
图3-88a 800×
图3-88b 800×
图号：3-88 材料：W6Mo5Cr4V2
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体（棕色区）。晶粒粗大，马氏体针叶横穿晶粒，部分碳化物角状化，沿晶界延伸，表明淬火温度偏高，属淬火过热组织。
图3-89a 800×
图3-89b 800×
图号：3-89 材料：W6Mo5Cr4V2
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体，碳化物角状化，沿晶界延伸，晶粒粗大，马氏体针叶粗长，表明淬火温度偏高，属明显淬火过热组织。
图3-90a 800×
图3-90b 800×
图号：3-90 材料：W6Mo5Cr4V2
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体。晶粒粗大，马氏体针叶横穿晶粒，碳化物全部角状化，沿晶界延伸，并相互粘连，晶界有细碳化物网，属严重淬火过热组织。
图3-91a 500×
图3-91b 1000×
图号：3-91 材料：M35钢（美国）
处理工艺：球化退火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液
组织说明：球粒状珠光体。
图3-92a 500×
图3-92b 500×
图号：3-92 材料：M35钢（美国）
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体+颗粒状二次碳化物（绿色）及极少量小块状共晶碳化物（浅黄色）。晶粒度分别为10级和8级。
图3-93a 1000×
图3-93b 1000×
图号：3-93 材料：M35钢（美国）
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：淬火针状马氏体+残留奥氏体+颗粒状二次碳化物及极少量小块状共晶碳化物。
图3-94a 800×
图3-94b 800×
图号：3-94 材料：M35钢（美国）
处理工艺：淬火+回火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：马氏体+下贝氏体+残留奥氏体+颗粒状二次碳化物及少量块状共晶碳化物。
图3-95a 500×
图3-95b 800×
图号：3-95 材料：M35钢（美国）
处理工艺：淬火+回火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：回火马氏体+残留奥氏体+颗粒状二次碳化物及少量块状共晶碳化物（浅黄色）。
图3-96a 500×
图3-96b 800×
图号：3-96 材料：S35 C钢（日本）
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：马氏体+残留奥氏体+颗粒状二次碳化物及少量块状共晶碳化物。
图3-97a 800×
图3-97b 800×
图号：3-97 材料：S35 C钢（日本）
处理工艺：淬火 浸蚀方法：三酸乙醇溶液
组织说明：马氏体+残留奥氏体+颗粒状二次碳化物及少量小块状共晶碳化物。
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