高速鋼屬于高碳高合金萊氏體鋼，具有高硬度、高耐磨性及良好的紅硬性等優(yōu)點，廣泛用于制造高速切削工具、高載荷模具等。然而，在切削高溫合金、高強度耐蝕合金、鈦合金等難加工材料時，普通高速鋼的性能難以滿足要求，添加Al和Co等非碳化物形成元素，是提升高速鋼硬度和紅硬性的重要手段。與Co元素相比，Al元素儲量豐富、成本低廉，開發(fā)含Al超硬高速鋼極具發(fā)展前途。
關(guān)于Al在高速鋼中的作用，目前研究主要集中于淬回火熱處理組織和性能的演變，Al對高速鋼凝固過程的影響研究資料并不多，而Al含量變化及其對共晶碳化物的影響則更少。為此，中山華氏撫順特鋼以應(yīng)用最為廣泛的M2高速鋼為對象，研究了Al含量變化對高速鋼凝固組織的影響。
對M2高速鋼采用15kg真空感應(yīng)爐熔煉高速鋼，出鋼前加入FeSi65脫氧。第一爐鋼水直接澆鑄至直徑40mm的鐵模中，得到M2高速鋼原始鑄錠。第二和第三爐鋼水出爐前分別加入0.6%和1.2%的Al塊（純度為99.7%），待熔化、均勻后，澆鑄得到含Al鋼鑄錠。采用OM、TEM、SEM、EBSD、XRD等手段，分析了不同Al加入量（0%，0.6%，1.2%）的M2高速鋼的鑄態(tài)組織，研究了Al對高速鋼凝固組織轉(zhuǎn)變特別是共晶碳化物形貌和微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。結(jié)果表明：
（1）M2高速鋼鑄錠基體正常組織為位錯馬氏體。過量Al（1.2%）加入后，晶粒心部形成大量低位錯密度的鐵素體和針狀碳化物。形成的鐵素體不能通過高溫熱處理消除，對高速鋼硬度產(chǎn)生不利影響。
（2）Al促進M2C共晶碳化物形貌由纖維狀轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺?，二者表現(xiàn)出截然不同的形貌和結(jié)構(gòu)特征：與纖維狀M2C相比，片狀M2C內(nèi)部存在微孿晶、層錯等晶體缺陷，不同片層之間具有不同的晶體取向，片表面平行于（0002）晶面，呈各向異性的晶體生長特征。
（3）Al提高共晶碳化物的熱穩(wěn)定性，不利于碳化物的高溫斷網(wǎng)和球化。過量Al加入后，甚至還會形成大量鐵素體，顯著降低淬火硬度。因此，高速鋼成分設(shè)計時，應(yīng)當控制Al的加入量，避免Al過量對高速鋼組織和性能產(chǎn)生的不利影響。
