耐磨板要經(jīng)過退火而得到馬氏體組織，但對于大型工具由于冷卻速度緩慢而產(chǎn)生貝氏體組織。上貝氏體的形成會導(dǎo)致韌性的降低，這是通過碳化物在奧氏體晶界前緣優(yōu)先析出造成的。為滿足長壽命和優(yōu)質(zhì)工具的現(xiàn)代需要，對于通過微觀控制確保韌性提出了強烈要求。為了澄清奧氏體化后冷卻速度對顯微組織特別是對貝氏體晶粒度大小及碳化物析出與擴散以及對耐磨板韌性等方面的影響，科研人員進行了這方面的研究和分析。
目前研究用鋼AISI H13、H10、H19鋼的化學(xué)成分見表1。這些鋼是在電弧爐冶煉后鑄成鋼錠，按大于6的鍛比熱鍛成表1給定的尺寸，然后在850℃退火。試樣是在熱鍛材料的中心到方角或表面之間部位切取，其坐標(biāo)與縱向平行。
通過顯微組織觀測和對尺寸變化及硬度的測量，就H13、H10在1200℃奧氏體化，H19在1140℃奧氏體化后在不同冷卻速度下貝氏體的形成進行了研究。
經(jīng)不同冷卻速度淬火并回火，其硬度值為HRC44的試樣，在平面應(yīng)變斷裂韌性K1c、疲勞裂紋擴散速率、夏比式?jīng)_擊值、V型缺口夏比試驗脆性轉(zhuǎn)變溫度等方面進行了測定。
采用30mm寬的耐磨板試樣進行了平面應(yīng)變斷裂韌性試驗，進行了兩種類型的疲勞試驗：
（1）使用平面應(yīng)變斷裂韌性試驗的同一類試樣的疲勞裂紋擴展試驗；采用疲勞預(yù)裂紋，該裂紋是以每秒5周的頻率，550～20kg變換載荷循環(huán)拉伸期間隨之產(chǎn)生的。
?。?）旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗，采用Φ10mm的光滑試樣，以3000周/s的速度旋轉(zhuǎn)，從而得到S-N曲線。
按照J(rèn)ISZ2202 No.3標(biāo)準(zhǔn)，使用U型缺口試樣進行夏比沖擊試驗。使用ASTM A307試樣，在20～300℃溫度范圍內(nèi)進行了夏比式脆性轉(zhuǎn)變試驗。采用X射線衍射法測定了殘余奧氏體的百分含量。采用映射分析測定了殘余碳化物的含量和尺寸。
試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些耐磨板韌性的改善是通過以下方法獲得的：馬氏體和貝氏體板條組織的改進及有效晶粒尺寸的改善，延緩碳化物沿原始奧氏體和貝氏體晶界擇優(yōu)析出，抑制基體中MC和M2C型微細(xì)碳化物的密集分布，減少殘余碳化物的百分含量并使其尺寸縮小等。激冷速度的降低導(dǎo)致貝氏體板條組織寬度的逐步增加促使貝氏體從板條狀向顆粒狀轉(zhuǎn)變并導(dǎo)致韌性惡化。在所試驗的鋼中，H13鋼韌性最高，這與基體中微細(xì)碳化物極低的密度、極小的殘余碳化物尺寸和極低的百分含量等有密切關(guān)系。