喷射成形作为粉末冶金工艺的一种形式,可以有效地实现生产较低成本、低合金元素偏析、碳化物均匀的高速钢。然而在实际使用的过程中,喷射成形高速钢仍然需要对其进行热处理加工,以实现马氏体强化与碳化物二次硬化相结合来进一步增强其组织与力学性能。关于传统浇铸高速钢热处理强化已有大量研究,粉末冶金高速钢的热处理也有一些报道,但仍然存在一些尚未突破的机理性问题,例如较少学者针对喷射成形高速钢的组织特点进行热处理强化组织的研究,粉末冶金高速钢在热处理过程中碳化物的具体析出行为,以及回火过程中碳化物的复杂转变机制则鲜有报道。本文以喷射成形M42高速钢作为研究对象,探究了其最佳的热处理工艺,以及分别研究了淬火工艺与回火工艺对喷射成形M42高速钢组织、残余奥氏体与碳化物转变的影响机制,重点研究了二次硬化机理及其对M42高速钢摩擦磨损性能的影响。考虑到目前高品质喷射成形高速钢主要以高的V合金含量为主,使得其成本较高。本文以M2高速钢为蓝本,设计了添加稀土元素La强化的新成分,以期能够实现较高的力学性能以及优化的组织。主要的工作和结果如下:(1)揭示了喷射成形M42高速钢淬火与回火热处理过程对M42高速钢碳化物及尺寸的类型转变(M3C-M6C-M7C3)的影响规律,进一步阐明了残余奥氏体以及碳化物转变对M42喷射成形高速钢二次硬化的作用机理。适宜的回火工艺可以有效增强M42高速钢耐磨性能。基体内部弥散分布的碳化物可以有效防止M42高速钢组织在摩擦磨损过程中被剥离。(2)确定了喷射成形M42高速钢的最佳热处理工艺为:淬火保温温度1180℃,回火温度540℃,回火3次,每次1小时。在最佳热处理工艺下,M42高速钢的落实硬度以及抗弯强度分别达到67HRC、3115MPa。与传统浇铸高速钢以及常压烧结粉末冶金高速钢相比,具有较大的性能优势。(3)通过添加稀土元素La强化M2高速钢,阐明了稀土 La对于M2粉末冶金高速钢马氏体晶粒细化机制:稀土元素分布于马氏体晶界处,形成弥散的稀土合金碳化物,同时由于La置换Fe引起的晶格畸变以及细小陶瓷相产生的钉扎作用,可以促使马氏体晶粒尺寸由未添加La时的50 nm降低至添加La质量分数0.6%时的13 nm。揭示了 La细化马氏体晶粒以及生成的均匀弥散稀土合金M6C碳化物对粉末高速钢硬度及耐磨性的强化机理,获得了显微硬度达到573 HV、抗弯强度达到3298MPa的La强化M2粉末冶金高速钢。