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高硼高速钢是在普通高速工具钢基础上,以硼作为主要合金元素发展起来的一种新型耐磨材料。硼作为廉价元素,替代昂贵合金元素如钨、钼、钒等,在降低成本的同时,可形成硼化物提高合金的硬度和耐磨性。铝元素对改善钢的回火稳定性和红硬性等都有一定的影响。基于此,本文设计了一种新型含铝高硼高速钢（Al-Bearing High-Boron High-Speed Steel,简称AB-HSS）,利用金属材料性能模拟软件JMatpro对其平衡相、CCT曲线、TTT曲线、相组织和力学性能进行了模拟,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪对合金铸态和热处理后的组织进行了分析,并利用洛氏硬度计、维氏硬度计、磨损试验机对合金在不同热处理条件下的硬度和耐磨性进行测试,着重分析了组织和性能随淬火温度和回火温度的变化规律。研究结果表明:（1）铸态含铝高硼高速钢主要由珠光体、铁素体和大量共晶硬质相组成,共晶硬质相为网状分布的M2B型共晶硼化物和少量呈颗粒状的M23（C,B）6型硼碳化物组成。（2）通过模拟合金在不同奥氏体化温度时的CCT曲线、TTT曲线,得到了铁素体转变温度、珠光体转变温度、贝氏体转变温度、马氏体转变开始温度（Ms）和马氏体转变终了温度（Mf）以及临界冷却速度随奥氏体化温度的变化规律。结合课题组前期工作经验,最终确定淬火温度为950℃、990℃、1030℃、1070℃、1110℃和1150℃六组温度。另外,不同的冷却速度（0.1℃/s、1.0℃/s、10.0℃/s和100℃/s）对合金的相组织和力学性能有较大影响,总体而言,以100℃/s的速度冷却时,合金力学性能最优。（3）在9501110℃温度淬火后,合金基体由铁素体、珠光体逐渐向马氏体转变,其硬质相仍为M2B和M23（C,B）6。但随着淬火温度的升高,呈连续网状结构分布的硼化物出现断网现象,且逐渐发展成孤立块状。当淬火温度为1150℃时,基体组织开始球化和粗化,且产生少量的残余奥氏体。（4）合金油冷淬火后,宏观硬度得到显著提升。随着淬火温度的增加,宏观硬度由铸态下40.1 HRC逐渐升高,在1110℃油淬后,达到最大值65.1 HRC,此时对应基体显微硬度约856HV,而硬质相显微硬度与铸态时相差不大,稳定在1450 HV左右。当淬火温度大于1110℃时,宏观硬度和基体显微硬度略微降低。在空冷淬火后,合金硬度提升幅度较小,宏观硬度最大值仅为58.6 HRC,基体显微硬度也明显低于油冷状态下。（5）磨损实验发现,在经1110℃油淬后合金耐磨性能最优。当淬火温度从950℃提高到1110℃时,合金的磨损量随淬火温度增加而逐渐减少,耐磨性增加;当淬火温度为1150℃时,耐磨性略有下降。最后,对1110℃油淬试样进行了400600℃的温度回火处理。结果表明:（1）合金回火组织由回火马氏体、少量的铁素体和硬质相组成,其中回火马氏体呈现板条状,具有优异的强韧性,硬质相主要包括网状M2B型硼化物和颗粒状M23（C,B）6型硼碳化物。（2）随着回火温度增加,硬度先增加后减小,在450℃时,合金硬度达到最大值60.2 HRC,此时基体显微硬度为784.7 HV。主要原因是在450℃回火时,马氏体中析出大量细小的硼碳化物,弥散强化作用明显,残余奥氏体转变成马氏体,发生二次硬化,硬度值达到峰值。（3）随着回火温度增加,耐磨性先增加后降低,在450℃回火时,耐磨性能达到最佳。回火温度在400450℃范围内增加时,马氏体基体中不断析出高硬度、呈细小弥散状分布的硼碳化物,可作为抵抗磨损的有效颗粒,提高耐磨性。另外,二次硬化作用同样增加了耐磨性。当回火温度超过450℃时,析出的硼碳化物随着回火温度增加而逐渐聚集并长大,长时间保温过程为其恢复网状结构提供条件,导致基体硬度和韧性降低,耐磨性降低。图33幅,表10个,参考文献112篇。