M35高速鋼相當于我國W6Mo5Cr4V2Co5鋼號，是高性能高速鋼的典型代表，由于該鋼具有較高的高溫硬度和較好的韌性，同時釩含量較低，具有很好的可磨削性，因此是制造各種形狀復雜的超硬高速鋼刀具的理想材料。高速鋼刀具在生產、使用過程中出現的失效有正常失效和非正常失效（早期失效）之分。正常失效是指刀具經過一段時間的切削加工后發(fā)生的磨損變鈍，通過重新修磨可繼續(xù)使用，直至刀具報廢。而非正常失效是指由于刀具存在材料或組織缺陷、產品設計或產品加工不當、熱加工問題（如熱處理）缺陷等，刀具在生產加工或在使用過程中提前失效。

化學成分：  

根據廠方提供的檢測數據，化學成分符合GB/T9943—2008《高速工具鋼》要求，測量硬度為66.5~67.5HRC，為正常值。鉆頭熱處理工藝為1230℃（淬火）+550℃×2h，3次回火處理。  

在失效鉆頭上切取直徑20×10的試樣，用6%硝酸酒精溶液腐蝕，用TH300洛氏硬度計測量硬度，并用LEICA MEF4M光學顯微鏡、日立S-4300掃描電子顯微鏡進行顯微組織觀察。

斷口形貌：  

從斷口的宏觀形貌，可以看出，斷口表面光滑平整，呈黑灰色，具有明顯脆性斷裂形式。同時，在斷口邊緣還產生了二次脆斷，表明材料極脆。

從斷口微觀形貌，可以看出，該斷口表面形貌呈河流花樣，為明顯的脆性解理斷裂。高倍下觀察發(fā)現，斷口呈現小的解理平面，且解理面上布滿了碳化物。進一步放大，可看到碳化物發(fā)生了聚集，部分碳化物粗大且具有菱角狀，該類碳化物與基體組織的粘合度明顯降低，斷口上未發(fā)現有大量的夾雜物，初步判斷碳化物粗大且偏聚是該麻花鉆脆斷的原因之一。

組織檢驗：  

對試驗M35鋼鉆頭縱向1/4處及橫向組織進行觀察，可以看出，共晶碳化物分布狀態(tài)較好，根據GB/T 14979—1994《鋼的共晶碳化物不均勻度評定法》，評定為2級左右。但是碳化物卻發(fā)生了明顯的粘連，大的共晶碳化物呈不規(guī)則的尖角狀，該碳化物對材料的韌性非常不利。

橫向組織為回火馬氏體+殘留奧氏體+共晶碳化物+二次碳化物，碳化物也發(fā)生了明顯的聚集，在碳化物聚集處，基體元素發(fā)生了較為明顯的偏析，呈現亮白色。進一步放大，可看到明顯的奧氏體晶界，為典型的過熱組織。從圖可看出碳化物聚集后的剝落坑。根據以上現象可判斷，碳化物聚集是由于熱處理不當造成組織過熱而形成的。

晶粒度及夾雜：  

對試驗鋼晶粒度和夾雜物分別進行評級，晶粒度為8.5級；夾雜物分別為B類-細系-0.5級及D類-細系-1.0級，未出現較為嚴重的非金屬夾雜物。  

晶粒度評級為8.5級，M35高速鋼最佳淬火工藝為1215~1225℃，在該溫度區(qū)間晶粒度為10.5~10級。進一步表明該鋼發(fā)生了過熱現象。組織中未出現較為明顯的非金屬夾雜物。有少量的B類及D類夾雜物，該類夾雜物不會對此麻花鉆的韌性造成明顯的影響。因此，制定新的工藝為1220℃（淬火）+550℃×1.5h，4次回火，改進后晶粒度達到了10級。  

工藝改進后基體沒有出現明顯的塊狀的亮白色偏析區(qū)域，未看到明顯的奧氏體晶界。未出現明顯粗大的塊狀碳化物。碳化物粗大并發(fā)生偏聚的原因是，高速鋼在高溫加熱時，合金元素在奧氏體中的溶解度有限，共晶碳化物的溶解溫度較高，碳化物的溶解量很少，故加熱過程中主要發(fā)生偏聚和粗化，以降低碳化物的界面能。

M35鉆頭失效原因分析：  

高速鋼刀具熱處理不當導致失效主要原因有：過燒、過熱、串電、加熱不均、回火不充分、脫碳、淬火溫度低、重復淬火、加熱溫度快、退火不良等。而熱處理過熱包括奧氏體化過程的溫度過熱，及保溫時間等的控制。  

在奧氏體化溫度下，由于長時間保溫所導致碳化物出現偏聚和粗化的原因和由于加熱溫度過高所導致的碳化物粗化、偏聚的原因基本相同。因為共晶碳化物的偏聚和粗化必須通過合金元素的擴散來完成，在加熱溫度、碳化物尺寸和片層間距及碳化物的不均勻程度相同的條件下，保溫時間愈長，合金元素的擴散程度愈高，碳化物的粗化和偏聚也將愈明顯。  

試驗M35高速鋼麻花鉆頭失效的原因主要是碳化物的粗大與偏聚，而根本原因是熱處理過程中產生了過熱，晶粒過熱和碳化物過熱同時存在。通過減少退火裝爐量，縮短保溫時間。改進熱處理工藝后，晶粒度由8.5級提高到10級，碳化物粗大與偏聚現象得到改善。