M2高速钢是高碳高合金高耐磨钢,常用于制备热轧辊和各种硬质工具。该材料一般需通过热处理来调控马氏体相和硬质合金碳化物的形态分布,从而得到良好的硬度和韧性的配合。本文结合市场可供货M2高速钢的主要生产技术,对比研究了热轧、喷射沉积和激光重熔三种方法制备的M2高速钢的热处理工艺、相应的组织和硬度;对比分析其组织、相结构形成的机理及区别特征,为企业对市场上M2高速钢供货态的选择和热加工处理方式的选用提供实验依据。常规熔炼方法制备的M2高速钢凝固组织中存在粗大的网状M₂C和M₆C共晶碳化物。高温热轧能促使层片状的M₂C溶解、破碎,并转变成细小弥散的MC和M₆C,热轧板随后进行球化退火可获得以M₆C和MC为主的球状碳化物颗粒。热轧退火M2高速钢最优淬火回火热处理工艺为1150℃淬火后530℃三次回火,每次回火时间为一小时,其组织为回火马氏体、M₆C和MC,回火硬度约为825 HV_0.5,回火后碳化物尺寸在2.92-3.40μm之间,尺寸分布不均匀。喷射沉积M2高速钢凝固组织为细小的马氏体基体和网状碳化物。但是,由于沉积坯成形是液相层状堆积过程,惰性喷射气流不能及时逃逸易导致沉积坯中层与层的搭接处形成一定的孔隙和疏松。高温热锻退火处理可完全消除上述缺陷。热锻退火后喷射沉积试样最佳淬火回火工艺为1170℃淬火和530℃三次回火,每次回火时间为一小时,最大回火硬度约为841 HV_0.5,组织为马氏体基体、M₆C和MC,碳化物尺寸在1.21-1.73μm之间。与热轧M2高速钢相比,喷射沉积M2高速钢具有更高的硬度和更弥散、细小的碳化物形态与尺寸。喷射沉积M2高速钢表面进行激光重熔后可获得更细小的组织和碳化物尺寸,重熔层免淬火直接在560℃三次回火后获得的最大硬度约为850 HV_0.5,略高于喷射沉积和热轧M2高速钢的最高硬度。但是,由于重熔层未经淬火处理,回火组织的主要碳化物类型为M₂C,不同于热轧和喷射沉积M2高速钢回火碳化物主要类型M₆C和MC。试验表明:采用四种激光工艺参数制备的重熔层回火后相结构和组织基本相同,回火硬度相差不大,说明M2高速钢表面激光重熔具有较宽的激光工艺选择范围。