近年来,高钒钢发展迅速且市场对耐磨材料需求很大,本文主要利用高钒高速钢以钒为首要添加元素来获取大量优质碳化物的设计思路,结合热处理以期得到一定量的高碳合金马氏体和碳化物,达到弥散强化和固溶强化的想法,并为避免碳化物偏聚及达到细晶强化的效果,设计并选用粉末烧结法制备了一种高钒钢,并对其进行了热处理探索,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM),X射线能谱分析仪(EDS),X射线衍射仪(XRD),多功能表面仪,硬度计,材料万能试验机等仪器对其组织结构和性能进行了测试分析,主要得出以下结论:(1)为避免容易形成网状碳化物,选用平均粒径在4-7μm左右的碳化物粉末和碳,铁粉末,利用石蜡溶于热酒精中的特点采用液液混合方式添加成型剂,手工擦筛造粒得到到75-10μm的粉末颗粒,采用350MPa压力进行压坯,得到坯体密度约5.3854g/cm3的坯体,此时密度已经达到了理论密度的70.64%。(2)采用真空烧结法烧结高钒钢坯体,通过DSC和相图计算分析,得到一个大致的烧结温度区间,通过实验证明,理论得到的液相温度与实际实验温度相差不大。烧结得到的材料由马氏体+残余奥氏体+碳化物(主要是碳化钒)组成,低于1250℃烧结得到的材料还含有一定量的未溶渗碳体;随着烧结温度上升,致密度,体积收缩率增大,硬度,抗弯强度和磨损率均是先增大再减少,适宜的烧结温度应该在1275℃左右,此温度下烧结得到的材料性能为:致密度达97.61%,体积收缩率约为21%,硬度为HRC62.3,抗弯强度为1100MPa,平均摩擦系数为0.582,磨损率为3.97×10-5 mm3*N-1*mm-1。(3)对致密度达到95%以上的材料进行热处理分析,根据文献,相图,DSC分析设置工艺参数,分析其材料的组织和硬度变化,得到一个大致工艺参数范围。结果表明,致密度低的材料进行淬火后体积膨胀不明显;随着淬火温度升高硬度提高,回火有二次硬化现象;相比之下,1275℃烧结得到的材料匹配同样热处理工艺性能更加优异。(4)以一种烧结温度下的材料为对象,研究热处理对其的影响,随着淬火温度升高,晶粒开始长大,硬度先升高再降低;随着回火温度的升高,硬度和抗弯强度先减小后增大,耐磨性也是同样的变化趋势;随着回火次数的增加,材料的组织以及性能并未出现明显变化,但可以减少更多的内部应力。相对最合适的烧结和热处理工艺匹配是,1275℃烧结,1150℃淬火,550℃回火,回火三次,得到的材料性能值为:硬度为HRC67.5,抗弯强度为1598.63MPa,摩擦系数为0.487,磨损率为5.28×10-5 mm3*N-1*mm-1。(5)将调质态的高钒钢和M2钢进行了组织和性能上的对比分析。在组织上,均为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物,高钒钢的碳化物分布更为均匀;在性能上,高钒钢的抗弯强度低于M2钢,但硬度高于M2钢HRC5.5左右,磨损率为M2钢的46.93%左右;高钒钢的磨损机制主要为氧化磨损,M2钢的主要为磨粒磨损。