高速钢的淬火是为了获得高合金的奥氏体，淬火后获得高合金的马氏体，具有高的抗回火稳定性，在高温回火时析出弥散合金碳化物产生二次硬化，使钢具有高的硬度和热硬性。由于高速钢中有大量的铬、钨、钼及钒的合金碳化物，因此只有在很高的加热温度下，才能使这些合金碳化物较快较多地溶解于奥氏体中。 但必须注意淬火加热温度不能过高，温度过高会使碳化物形状发生畸变，长大成角状，并优先沿晶界扩展，进而构成网状，这就是过热；如果温度再高，由于合金元素的分布不均匀，会导致晶界熔化，从而出现铸态组织特征，主要为鱼骨状共晶莱氏体及黑色组织，这就是过烧。过烧和严重过热的钢脆性很大，不能使用。此外，淬火加热温度过高，会导致奥氏体晶粒粗大。
高速钢导热性差，工件不容易热透，淬火加热前必须进行预热。根据锻件的形状和要求可分别选用一次预热或多次预热。一次预热适用于形状简单或开裂变形可能性小的、尺寸不大的刀具，其加热温度为800-850℃,保温0.4-lmin/mm (盐浴炉），含Co高速钢的预热温度可适当提高至950℃。二次预热适用于大型刀具及形状复杂的刀具，***次预热的加热温度为550-650℃，保温系数为0.8-1min/mm (盐浴炉）；第二次预热为800-850℃，0.4-1 min/rmn (盐浴炉）。三次预热适用于形状极为复杂，易变形开裂的大型刀具，***次和第二次预热与前相同，第三次预热加热温度为1050-1100℃，保温时间与淬火加热时间相同。三次预热工序复杂，经济性差，很少采用。
高速钢在正常温度加热淬火后，组织有如下特征：晶粒度为9-10级，马氏体为隐针马氏体和细针马氏体，残留奥氏体分辨不清，碳化物未开始长大，也没有角状化。如果淬火加热温度过低，大量的碳化物未溶，就会形成欠热组织。
高速钢淬火加热保温时间确定的基本原则是：一定量碳化物溶入奥氏体，而奥氏体晶粒不长大。对于一定的淬火温度，有一个合适的保温时间。高速钢的保温时间控制很严格，一般是以秒来计算与控制的。通常以工具的有效厚度乘以加热系数来计算，在盐浴炉中1150-1240℃加热时可选用10-12s/mm；在1250-1300℃加热时可选用8-12s/mm。
高速钢的冷却很重要，从确保在冷却过程中碳化物不从奥氏体中析出、保证***好的合金化程度的角度来说，冷却速度应该越快越好；但从避免工件产生开裂和减少畸变的角度来说，冷却速度越慢越好。实际生产往往都是在保证淬火硬度的前提下，尽量缓慢冷却，以免产生废品。高速钢工具***常采用的冷却方式是分级淬火。根据锻件的形状和要求可分别选用一次分级或多次分级淬火的方法。对于淬火后变形和开裂倾向不严重的工具可采用在580-600℃一次分级淬火。一次分级淬火应用比较广泛，大约有80%的高速钢工具是采用一次分级淬火的。当尺寸较大（有效厚度在40mm以上）或形状比较复杂的工具，可采用二次分级淬火。一般情况下，二次分级淬火是先在580-600℃盐浴中保持一段时间后，再转人350-400℃硝盐中冷却，分级保温时间可与加热时间相近。
从减少工具淬火畸变防止开裂的角度来说，等温淬火更有利。进行等温淬火的锻件应先在分级盐浴中冷却，然后再冷到贝氏体区作等温停留。等温温度通常是240-260℃,等温时间为1-4h。
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