高速鋼的淬火是為了獲得高合金的奧氏體，淬火后獲得高合金的馬氏體，具有高的抗回火穩定性，在高溫回火時析出彌散合金碳化物產生二次硬化，使鋼具有高的硬度和熱硬性。由于高速鋼中有大量的鉻、鎢、鉬及釩的合金碳化物，因此只有在很高的加熱溫度下，才能使這些合金碳化物較快較多地溶解于奧氏體中。 但必須注意淬火加熱溫度不能過高，溫度過高會使碳化物形狀發生畸變，長大成角狀，并優先沿晶界擴展，進而構成網狀，這就是過熱；如果溫度再高，由于合金元素的分布不均勻，會導致晶界熔化，從而出現鑄態組織特征，主要為魚骨狀共晶萊氏體及黑色組織，這就是過燒。過燒和嚴重過熱的鋼脆性很大，不能使用。此外，淬火加熱溫度過高，會導致奧氏體晶粒粗大。
高速鋼導熱性差，工件不容易熱透，淬火加熱前必須進行預熱。根據鍛件的形狀和要求可分別選用一次預熱或多次預熱。一次預熱適用于形狀簡單或開裂變形可能性小的、尺寸不大的刀具，其加熱溫度為800-850℃,保溫0.4-lmin/mm (鹽浴爐），含Co高速鋼的預熱溫度可適當提高至950℃。二次預熱適用于大型刀具及形狀復雜的刀具，***次預熱的加熱溫度為550-650℃，保溫系數為0.8-1min/mm (鹽浴爐）；第二次預熱為800-850℃，0.4-1 min/rmn (鹽浴爐）。三次預熱適用于形狀極為復雜，易變形開裂的大型刀具，***次和第二次預熱與前相同，第三次預熱加熱溫度為1050-1100℃，保溫時間與淬火加熱時間相同。三次預熱工序復雜，經濟性差，很少采用。
高速鋼在正常溫度加熱淬火后，組織有如下特征：晶粒度為9-10級，馬氏體為隱針馬氏體和細針馬氏體，殘留奧氏體分辨不清，碳化物未開始長大，也沒有角狀化。如果淬火加熱溫度過低，大量的碳化物未溶，就會形成欠熱組織。
高速鋼淬火加熱保溫時間確定的基本原則是：一定量碳化物溶入奧氏體，而奧氏體晶粒不長大。對于一定的淬火溫度，有一個合適的保溫時間。高速鋼的保溫時間控制很嚴格，一般是以秒來計算與控制的。通常以工具的有效厚度乘以加熱系數來計算，在鹽浴爐中1150-1240℃加熱時可選用10-12s/mm；在1250-1300℃加熱時可選用8-12s/mm。
高速鋼的冷卻很重要，從確保在冷卻過程中碳化物不從奧氏體中析出、保證***好的合金化程度的角度來說，冷卻速度應該越快越好；但從避免工件產生開裂和減少畸變的角度來說，冷卻速度越慢越好。實際生產往往都是在保證淬火硬度的前提下，盡量緩慢冷卻，以免產生廢品。高速鋼工具***常采用的冷卻方式是分級淬火。根據鍛件的形狀和要求可分別選用一次分級或多次分級淬火的方法。對于淬火后變形和開裂傾向不嚴重的工具可采用在580-600℃一次分級淬火。一次分級淬火應用比較廣泛，大約有80%的高速鋼工具是采用一次分級淬火的。當尺寸較大（有效厚度在40mm以上）或形狀比較復雜的工具，可采用二次分級淬火。一般情況下，二次分級淬火是先在580-600℃鹽浴中保持一段時間后，再轉人350-400℃硝鹽中冷卻，分級保溫時間可與加熱時間相近。
從減少工具淬火畸變防止開裂的角度來說，等溫淬火更有利。進行等溫淬火的鍛件應先在分級鹽浴中冷卻，然后再冷到貝氏體區作等溫停留。等溫溫度通常是240-260℃,等溫時間為1-4h。
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