鋼在回火時的轉變ppt課件

1、第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 鋼在淬火后所得組織因工藝不同是有所差別的： 完全淬火的組織為：馬氏體+剩余奧氏體； 不完全淬火的組織為：馬氏體+剩余奧氏體+貝氏體+碳化物+先共析鐵素體等。 這些組織在A1以下都是不穩(wěn)定組織，同時在相變過程中要產生組織應力、熱應力等。最終的穩(wěn)定形狀為鐵素體+滲碳體。回火的目的就是為了提早處理這些不穩(wěn)定要素，防止在運用過程發(fā)生這類變化。 回火的目的： 1、為了獲得我們所需求的組織和性能； 2、消除應力，穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸，降低脆性。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 一、淬火碳鋼回火時組織轉變 碳素鋼淬火后在不同溫度下回火時，組織將發(fā)生

2、不同的變化。由于組織變化會帶來物理性能的變化，而不同的組織變化，物理性能的變化也不同。通常根據(jù)物理性能的變化把回火轉變分成四種類型。 第一類回火轉變：M分解為回火M，80250； 第二類回火轉變：剩余A分解為回火M或B下，200300； 第三類回火轉變：回火M轉變?yōu)榛鼗餞亞穩(wěn)碳化物轉變?yōu)榉€(wěn)定碳化物，250400； 第四類回火轉變：回火T轉變?yōu)榛鼗餝碳化物聚集長大，再結晶，400700 。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 1、馬氏體中碳原子偏聚前期階段，稱預備階段或時效階段 回火溫度在 80100以下。在此階段，從金相組織和硬度上都察看不到有明顯的變化，但此時在馬氏體中將發(fā)生 C原

3、子的偏聚集團化。 馬氏體是 C在-Fe中的過飽和間隙固溶體，C原子分布在體心立方點陣的扁八面體間隙位置，使晶體點陣產生嚴重的彈性變形，加之晶體點陣中的微觀缺陷較多，因此使馬氏體的能量較高，處于不穩(wěn)定形狀。 在室溫附近，F(xiàn)e 及合金元素原子都難以分散遷移，但 C、N 等間隙原子尚能作短間隔分散。當 C、N原子分散到上述微觀缺陷處后，將降低馬氏體的能量。因此處于不穩(wěn)定形狀的淬火馬氏體在室溫附近，甚至在更低溫度下停留時，C、N原子可以作一定間隔的遷移，出現(xiàn) C、N原子向微觀缺陷處的偏聚景象。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 對于板條狀馬氏體，由于其亞構造為大量位錯，C原子傾向于在位錯

4、線附近偏聚，構成 C的偏聚區(qū)，導致馬氏體彈性畸變能下降。由于馬氏體中的 C原子分布在正常間隙位置時比偏聚在位錯線附近時的電阻率高，因此可經(jīng)過測定淬火鋼的電阻率變化來間接地推測 C 原子的偏聚行為。 用碳原子在晶體缺陷處偏聚的觀念，可以較圓滿地解釋碳含量小于 0.2時，馬氏體不呈現(xiàn)正方度，為立方點陣構造，而當碳含量高于 0.2時，才能夠測出正方度的景象。 對于片狀馬氏體，由于其亞構造主要是孿晶，可被利用的低能量位錯很少，因此除少量 C原子可以向位錯偏聚外，大量 C原子能夠在某些孿晶界面上富集，構成厚度和直徑均小于 1nm 的小片狀富碳區(qū)。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變圖 6.1

5、淬火 Fe-C 合金電阻率與碳含量的關系 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2、馬氏體分解回火第一階段轉變 在80250內為馬氏體分解階段，得到的組織是回火馬氏體。馬氏體是一種過飽和固溶體，隨回火溫度的升高，原子活動才干加強，由馬氏體中析出的碳也就添加。由于馬氏體中碳含量的下降，將使點陣常數(shù)c下降，a升高，c/a下降，馬氏體的硬度下降。 原馬氏體中含碳量高，隨回火溫度的升高，馬氏體中碳含量下降的幅度大，而含碳低的下降幅度小。即碳含量越高，碳的析出速度越快。構造分析證明，c/a隨回火溫度升高而下降，300 左右時， c/a根本上等于1。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變

6、 1 1高碳馬氏體的分解高碳馬氏體的分解 實驗測定高碳實驗測定高碳1.4%C1.4%C馬氏體的正方度與回火溫度之間的關系，如表馬氏體的正方度與回火溫度之間的關系，如表 6.16.1所示。所示。 由表可見，回火溫度低于由表可見，回火溫度低于 125 125時，時，相呈現(xiàn)兩種正方度，而當回火溫相呈現(xiàn)兩種正方度，而當回火溫度高于度高于125125時，時，相的正方度只需一種，即只存在一種相的正方度只需一種，即只存在一種相，而且隨回火相，而且隨回火溫度升高，溫度升高，c/ac/a逐漸減小，逐漸減小，相中碳含量逐漸降低。相中碳含量逐漸降低。 由于回火溫度不同，碳化物析出可以有兩種不同方式，即雙相分解和單由

7、于回火溫度不同，碳化物析出可以有兩種不同方式，即雙相分解和單相分解。相分解。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變表 6.1 高碳1.4%C馬氏體正方度和碳含量及回火溫度的關系 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 1馬氏體的雙相分解 回火溫度在 125150以下，馬氏體以雙相分解方式進展分解。此時，隨著碳化物的析出，出現(xiàn)兩種正方度不同的相，即具有高正方度的堅持原始碳含量的未分解的馬氏體以及具有低正方度的碳已部分析出的相。 隨著回火時間延伸，即隨著碳化物析出，兩種相的碳含量均不發(fā)生改動，只是高碳區(qū)愈來愈少，而低碳區(qū)愈來愈多。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變馬

8、氏體雙相分解表示圖 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變馬氏體雙相分解時碳的分布 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 為什么會出現(xiàn)兩種正方度？ 由于溫度較低，碳原子分散才干很弱，-FeXC在馬氏體某些碳的富集區(qū)經(jīng)過能量、構造和成分起伏形核，并向馬氏體中長大。在長大時，要吸收碳，所以碳化物附近的馬氏體向其提供碳原子，而遠離-FeXC的馬氏體中碳原子堅持不變。這樣在同一片馬氏體出現(xiàn)了成分不同，而構造一樣的兩個區(qū)域，每個區(qū)域相當于一相，所以稱之為兩相分解。合金元素對馬氏體的兩相式分解沒有影響。 由馬氏體中析出的-FeXC與基體堅持共格聯(lián)絡，并有一定的慣習面100，與馬氏體堅持下

9、述位向關系： 0001 011 ，10-11 101 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 由于溫度較低，碳原子不能作遠間隔分散，高碳區(qū)與低碳區(qū)之間的濃度差不易消逝，曾經(jīng)析出的碳化物不能繼續(xù)長大。馬氏體的繼續(xù)分解只能依托在其他高碳區(qū)析出新的碳化物顆粒，并在其周圍構成新的低碳區(qū)。 所以，隨著分解過程的進展，高碳區(qū)愈來愈少，低碳區(qū)愈來愈多。當高碳區(qū)完全消逝時雙相分解即告終了。此時，相的平均碳含量亦降至 C1。經(jīng)過測定，低碳區(qū)的碳含量 C1與馬氏體原始碳含量及分解溫度均無關，為一 恒定值，約為 0.25%0.30%。 雙相分解的速度與溫度有關，溫度愈高，分解速度就愈快。 第六章第六章 鋼在

10、回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2 2馬氏體的單相分解馬氏體的單相分解 回火溫度高于回火溫度高于125125150150時，馬氏體將以單相分解時，馬氏體將以單相分解亦即延續(xù)分解方式進展分解。此時，碳原子的活動才干亦即延續(xù)分解方式進展分解。此時，碳原子的活動才干加強，可以進展較長間隔的分散。因此，曾經(jīng)析出的碳加強，可以進展較長間隔的分散。因此，曾經(jīng)析出的碳化物有能夠從較遠區(qū)域獲得碳原子而長大，化物有能夠從較遠區(qū)域獲得碳原子而長大，相內的碳相內的碳濃度梯度也可以經(jīng)過碳原子的分散而消除。濃度梯度也可以經(jīng)過碳原子的分散而消除。 所以，在分解過程中不再存在兩種不同碳含量的所以，在分解過程中不再存在兩種不同

11、碳含量的相，相，相的碳含量及正方度隨分解過程的進展不斷下相的碳含量及正方度隨分解過程的進展不斷下降。當溫度到達降。當溫度到達 300 300時，正方度時，正方度 c/a c/a 接近接近 1 1，此時，此時相中的碳含量曾經(jīng)接近平衡形狀，馬氏體的脫溶分解相中的碳含量曾經(jīng)接近平衡形狀，馬氏體的脫溶分解過程根本終了。過程根本終了。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2低碳馬氏體的分解 低碳鋼的 Ms點較高，在淬火構成馬氏體的過程中，除了能夠發(fā)生碳原子向位錯的偏聚外，在最先構成的馬氏體中還能夠發(fā)生自回火，析出碳化物。 淬火后在 100200之間回火時，低碳板條狀馬氏體不析出碳化物，C 原

12、子依然偏聚在位錯線附近，這是由于 C 原子偏聚的能量形狀低于析出碳化物的能量形狀。當回火溫度高于 200時，才有能夠經(jīng)過單相分解析出碳化物，使基體中的碳含量降低。 中碳鋼在正常淬火時得到板條位錯馬氏體與片狀孿晶馬氏體的混合組織，故回火時也兼具低碳馬氏體與高碳馬氏體的分解特征。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 綜上所述，在此階段，隨著回火溫度的升高，固溶于正方馬氏體中的過飽和碳不斷以微小-碳化物的方式析出，使馬氏體的碳含量不斷下降，最終變成立方馬氏體，并且立方馬氏體的碳含量與淬火鋼的碳含量無關。 原始碳含量不同的馬氏體，隨著碳化物的不斷析出，在高于 200以后其碳含量趨于一致。馬氏

13、體經(jīng)過分解后獲得的立方馬氏體加-碳化物的混合組織稱為回火馬氏體。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 不同碳含量馬氏體回火時碳濃度的變化 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3 3、剩余奧氏體轉變回火第二階段轉變、剩余奧氏體轉變回火第二階段轉變 回火溫度在回火溫度在200-300200-300時，將發(fā)生剩余時，將發(fā)生剩余A A的轉變。由的轉變。由于于M M轉變的不完全性，特別是轉變的不完全性，特別是C 0.4%C 0.4%的鋼，淬火后會殘的鋼，淬火后會殘留一部分奧氏體，隨回火溫度的升高，留一部分奧氏體，隨回火溫度的升高，M M的分解，使的分解，使M M對剩對剩余余A A

14、的機械作用降低，同時的機械作用降低，同時FeFe及及C C原子的活動才干加強，剩原子的活動才干加強，剩余余A A將恢復轉變的動力。剩余將恢復轉變的動力。剩余A A能夠轉變?yōu)榛鼗鹉軌蜣D變?yōu)榛鼗餗 M或下或下B B，即，即和和-FeXC-FeXC的機械混合物。其中的機械混合物。其中的的C%C%與與M M在該溫度下分在該溫度下分解后的解后的C C含量相近，含量相近，-FeXC-FeXC也與不同溫度下也與不同溫度下M M分解或下分解或下B B中中的碳化物類似。的碳化物類似。 通常在通常在MSMS以下回火剩余以下回火剩余A A轉變?yōu)檗D變?yōu)镸 M，然后分解為回火，然后分解為回火M M，而在而在B B轉變區(qū)

15、回火，剩余轉變區(qū)回火，剩余A A轉變?yōu)橄罗D變?yōu)橄翨 B。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 二次淬火 ：淬火時冷卻中斷或冷速較慢均將使奧氏體不易轉變?yōu)轳R氏體而使淬 火至室溫時的剩余奧氏體量增多，即發(fā)生奧氏體熱穩(wěn)定化景象。奧氏體熱穩(wěn)定化景象可以經(jīng)過回火加以消除。將淬火鋼加熱到較高溫度回火，假設剩余奧氏體比較穩(wěn)定，在回火保溫時未發(fā)生分解，那么在回火后的冷卻過程中將轉變?yōu)轳R氏體。這種在回火冷卻時剩余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體的景象稱為“二次淬火。二次淬火景象的出現(xiàn)與否與回火工藝親密相關。例如，淬火高速鋼中存在大量的剩余奧氏體，假設加熱到 560保溫后，在冷卻過程中剩余奧氏體將轉變?yōu)轳R氏體，即在

16、560保溫過程中發(fā)生了某種催化，提高了剩余奧氏體的 Ms點，加強了向馬氏體轉變的才干。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 4、碳化物析出與轉變回火第三階段轉變 250-400時，碳素鋼 M 中過飽和的C幾乎全部析出，將構成比-FeXC更穩(wěn)定的碳化物。 在回火過程中除-FeXC外，常見的還有兩種： 一種其組成與Mn5C2相近，稱為碳化物，用-Fe5C2表示； 另一種是滲碳體，稱碳化物，用-Fe3C表示。 這兩種碳化物的穩(wěn)定性均高于-FeXC。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 1碳化物構成的方式 碳化物的構成是經(jīng)過形核長大方式進展的。 1低C鋼 當回火溫度高于200 ，

17、直接由偏聚區(qū)析出-Fe3C，也有能夠由M板條邊境上析出。 2高C鋼 低溫回火時，M分解析出-FeXC， -FeXC與M堅持共格聯(lián)絡，隨-FeXC的長大將使母相的點陣畸變增大，當-FeXC長大到一定尺寸后，共格關系將被破壞，此時-FeXC將轉變?yōu)楦€(wěn)定的碳化物。普通可在250以上出現(xiàn)此過程。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變淬火高碳鋼后火過程中的碳化物轉變序列能夠為 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3碳化物轉變方式 碳化物轉變也是一個形核及長大過程，具有可分為兩種類型，一是原位形核長大，另一是獨立形核長大。 a、原位形核長大原位轉變 在原碳化物根底上發(fā)生成分變化和點

18、陣重構，構成更穩(wěn)定的碳化物。 b、獨立形核長大離位轉變 原碳化物回溶到母相中，而新的、更穩(wěn)定的碳化物在其他部位重新形核長大。 轉變?yōu)榛驎r只能按獨立形核長大方式，而轉變?yōu)闀r可以獨立形核，也可以原位轉變。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2溫度及時間對碳化物轉變的影響 碳化物類型的轉變與回火溫度有關，隨回火溫度的升高，由亞穩(wěn)定形狀向穩(wěn)定形狀過渡。另外，碳化物類型的轉變與回火時間也有一定的關系，通常隨回火保溫時間的延伸，碳化物類型的轉變溫度降低。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3碳化物的形狀及分布 -FeXC碳化物轉變?yōu)槠渌愋吞蓟飼r，新生成的碳化物往往呈薄片狀，且常

19、分布在M的孿晶界或M邊境處。隨M的含碳量降低，薄片狀碳化物減少。研討闡明，不論M的形狀如何，在回火過程中，當回火溫度較低時，都存在這樣的薄片狀碳化物。碳化物本身是一個脆性相，特別是當它呈薄片，分布在M的孿晶界或M的晶界上時，將使鋼材的脆性增大。普通以為，這種形狀分布的碳化物是產生第一類回火脆性的緣由之一。 通常在250-400回火的淬火M，所得到的組織為回火屈氏體，用T表示。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 5 5、相形狀變化及碳化物聚集長大回火第四階段轉變相形狀變化及碳化物聚集長大回火第四階段轉變 發(fā)生在發(fā)生在400-700400-700時的回火轉變。時的回火轉變。 1 1淬

20、火應力的消除淬火應力的消除 淬火時由于熱應力與組織應力的存在，使工件淬火后存在較大淬火時由于熱應力與組織應力的存在，使工件淬火后存在較大的內應力。通常分為三類：的內應力。通常分為三類： 第一類內應力是區(qū)域性的；第一類內應力是區(qū)域性的； 第二類內應力是晶粒內部晶胞之間；第二類內應力是晶粒內部晶胞之間； 第三類內應力是晶胞內原子之間的第三類內應力是晶胞內原子之間的( (由由C C溶入引起溶入引起) )。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 回火時這些內應力，會隨回火溫度的升高而逐漸消除。 當回火溫度到達300左右時，隨M分解終了，第三類內應力根本消除。 當回火溫度到達500左右時，第二類

21、內應力根本消除。 當回火溫度到達500左右時，第一類內應力接近全部消除。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2相的回復與再結晶 由于淬火M的晶粒外形不是等軸狀，而且晶體內的位錯等缺陷密度較高，與冷變形金屬類似，在回火過程中也會發(fā)生回復與再結晶。 1低碳板條狀馬氏體 低C板條M的內部亞構造為高密度的位錯，隨回火溫度的升高，位錯線將逐漸消逝，晶體內的位錯密度逐漸下降，剩余的位錯將重新陳列成墻，構成多邊化亞構造。回復確實切溫度不易測出，但是當回火溫度高于400時，回復已明顯出現(xiàn)。回復后的相依然堅持細板條狀。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 當溫度高于600時，由于Fe原子

22、的活動才干加強可進展明顯的分散，回復后的相開場發(fā)生再結晶。結果由位錯密度較低的等軸相新晶粒逐漸替代回復后的板條狀的相。 第二相顆粒對晶界具有釘扎作用，回火時析出的碳化物顆粒，對相的再結晶具有妨礙作用。鋼中碳含量愈高，相的再結晶愈困難。 經(jīng)過此過程得到的組織為回火索氏體，普通用S表示。組織為等軸狀的鐵素體加上粒狀滲碳體。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2高碳片狀馬氏體 高碳片狀M內部的亞構造主要是高密度的孿晶，因此，這類M的回復與再結晶過程不同于板條狀M。 當溫度高于250時，隨回火溫度的升高，馬氏體內部的孿晶亞構造逐漸消逝，同時在馬氏體內出現(xiàn)位錯線，當溫度高于400時，孿晶亞

23、構造全部消逝，全部變成位錯。400以上的過程與板條M的回復、再結晶過程完全一樣。 位錯線的產生能夠是滲碳體析出時呵斥的體積變化引起的。所得到的組織同樣是回火索氏體S等軸鐵素體加尺寸較大的粒狀滲碳體的混合組織 。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3碳化物聚集長大 淬火碳素鋼在回火時，當溫度較高時，滲碳領會發(fā)生聚集長大和球化。 當溫度高于400時，滲碳體開場聚集長大和球化。 當溫度高于600時，細粒狀的滲碳領會迅速聚集粗化。 機理：小顆粒溶解，大顆粒長大。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 二、合金元素對回火轉變的影響 總的規(guī)律是：合金元素的參與都會使轉變推遲、轉變溫

24、度升高。 1、合金元素對M分解的影響 合金鋼中的M分解和碳素鋼類似，但其分解速度相差較大。合金元素主要是經(jīng)過影響C原子的分散來影響M分解的。因此，合金元素對C的偏聚、兩相式分解的影響不大，而對延續(xù)式分解影響較大。其規(guī)律如下： 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 1非碳化物構成元素 Ni、Mn對C的分散影響不大，對M分解的影響也不大 Si、Co雖然不構成碳化物，但可溶入-FeXC中，提高-FeXC的穩(wěn)定性。使-FeXC不易聚集，推遲M的分解。 2強碳化物構成元素 Cr、Mo、W、V、Ti在鋼中可構成特殊碳化物，妨礙C原子的分散，可以將M分解終了溫度推遲到300 甚至500 。 第六章

25、第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3回火穩(wěn)定性抗回火性 在合金鋼中，由于合金元素的作用，M分解溫度將推向高溫，即在較高溫度下回火，依然可以堅持相具有一定的過飽和度和細小的碳化物，使鋼堅持較高的強度和硬度。通常把這種性質稱為回火穩(wěn)定性。 或：合金元素妨礙相中碳含量的降低和碳化物顆粒長大，而使淬火鋼在回火時堅持高強度、高硬度的性質，稱為回火穩(wěn)定性。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2、合金元素對剩余奧氏體轉變的影響 合金鋼中剩余奧氏體的轉變與碳素鋼中剩余A的轉變情況根本類似，只是合金元素可以改動剩余A分解的溫度和速度，從而能夠對剩余A轉變的性質和類型產生影響。 通常合金鋼中

26、的剩余A比碳素鋼中的剩余A穩(wěn)定性高。對淬火合金鋼回火時，剩余A的轉變與回火溫度、剩余A的穩(wěn)定性有關，主要可發(fā)生以下三種轉變： 1、A在B區(qū)域內轉變?yōu)锽； 2、 A在P區(qū)域內轉變?yōu)镻； 3、 A在回火加熱保溫過程中，不發(fā)生分解，而在隨后的冷卻過程中轉變?yōu)镸。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3、合金元素對碳化物轉變的影響 鋼中參與合金元素，對回火時碳化物轉變的性質并無影響，但可以改動碳化物轉變的溫度范圍。鋼中能否構成特殊碳化物，取決于所含合金元素的性質和含量、碳 氮的含量以及回火溫度和時間等條件。合金鋼在回火過程中，通常都是滲碳體經(jīng)過亞穩(wěn)碳化物再轉變?yōu)榉€(wěn)定特殊碳化物。 1非碳化物構

27、成元素 Si可溶入-FeXC中使其穩(wěn)定性提高，不易溶解，可使-FeXC轉變?yōu)槠渌愋吞蓟锏臏囟壬?，而Co、Cu、Ni、Al的影響較小。 2弱碳化物構成元素 Cr、Mn使碳化物穩(wěn)定性提高，C分散系數(shù)減小，滲碳體不易析出，使碳化物的轉變溫度升高，Cr的作用大于Mn。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3 3強碳化物構成元素強碳化物構成元素 MoMo、W W、V V、TiTi使碳化物穩(wěn)定性顯著提高，使碳化物穩(wěn)定性顯著提高，C C的分散才干顯著下降，的分散才干顯著下降，顯著提高碳化物的轉變溫度，提高回火穩(wěn)定性。顯著提高碳化物的轉變溫度，提高回火穩(wěn)定性。 合金元素不僅影響碳化物的轉變溫

28、度，同時對碳化物聚集粗化合金元素不僅影響碳化物的轉變溫度，同時對碳化物聚集粗化也有很大的影響，使粗化溫度升高，使碳化物能堅持較細小的形狀。也有很大的影響，使粗化溫度升高，使碳化物能堅持較細小的形狀。 合金鋼回火時，隨著回火溫度升高或回火時間延伸，將發(fā)生合合金鋼回火時，隨著回火溫度升高或回火時間延伸，將發(fā)生合金元素在滲碳體和金元素在滲碳體和 相之間的重新分配。碳化物構成元素不斷向滲相之間的重新分配。碳化物構成元素不斷向滲碳體中分散，而非碳化物構成元素逐漸向碳體中分散，而非碳化物構成元素逐漸向 相中富集，從而發(fā)生由相中富集，從而發(fā)生由更穩(wěn)定的碳化物逐漸替代原先不穩(wěn)定的碳化物，使碳化物的成分和更穩(wěn)定

29、的碳化物逐漸替代原先不穩(wěn)定的碳化物，使碳化物的成分和構造都發(fā)生變化。構造都發(fā)生變化。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 合金鋼回火時除了有-FeXC、-Fe5C2、-Fe3C外還會出現(xiàn)特殊類型的碳化物，當回火析出后，繼續(xù)升高回火溫度會發(fā)生滲碳體向更穩(wěn)定的特殊類型碳化物的轉變。合金元素不同時，可以構成不同類型的特殊類型的碳化物。 合金鋼回火時碳化物轉變的能夠順序為 ： 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 4、回火時的二次硬化景象 1二次硬化 通常淬火鋼回火時，硬度隨回火溫度的升高是逐漸下降的，但當鋼中含有某些特殊類型碳化物構成元素時，回火溫度到達某一溫度后，硬度反而隨回火

30、溫度的升高而升高的景象，稱為二次硬化。 2二次硬化產生的緣由 當鋼中含有合金元素時，在回火過程中，由于合金元素分散才干很低，新生成的碳化物彌散度極高，又與相堅持共格聯(lián)絡。隨回火溫度的升高，特殊碳化物尺寸加大，數(shù)量增多，從而使相的共格畸變增大，導致鋼材在隨回火溫度升高，出現(xiàn)硬度升高的景象，即二次硬化。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變低,中碳鋼在 100-700回火 1h 的硬度變化 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變回火溫度對低碳鉬鋼馬氏體硬度的影響 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 可以經(jīng)過下述途徑來提高鋼的二次硬化效應 ： 第一，增大鋼中的位錯密度，

31、以添加特殊碳化物的形核部位，從而進一步增大碳化物的彌散度。例如采用低溫形變淬火方法等； 第二，鋼中參與某些合金元素，以減慢特殊碳化物構成元素的分散，抑制細小碳化物的長大和延緩這類碳化物過時效景象的發(fā)生。例如鋼中參與 Co、A1、Si、Nb、Ta 等元素，都可以使特殊碳化物細小彌散并與相堅持共格畸變形狀，從而增大鋼的回火穩(wěn)定性。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 5、合金元素對相回復與再結晶的影響 一切合金元素均妨礙相的回復與再結晶，將此階段推向高溫，提高回火穩(wěn)定性。 合金鋼在高溫回火時，假設能構成特殊碳化物，由于碳化物細小彌散又與相堅持共格聯(lián)絡，而使相堅持較高的C過飽和度，顯著推

32、遲相的回復與再結晶。因此，使相處于較大的畸變形狀，此時鋼的硬度、強度依然可以堅持較高的數(shù)值，具有很高的回火穩(wěn)定性。 總之，合金鋼具有較高的回火穩(wěn)定性，同時回火時可以出現(xiàn)二次淬火和二次硬化景象，使零件回火后仍具有較高的硬度和強度，這對高溫下任務的零件是非常重要的。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 三、鋼在回火時機械性能的變化 1、硬度和強度的變化 各種碳鋼在回火時硬度和強度的變化規(guī)律，與其顯微組織的變化有著親密的關系，低C鋼和高C鋼的M組織形狀和剩余A含量是不同的，回火時組織變化規(guī)律也不盡一樣。因此，它們在回火時機械性能的變化規(guī)律也

33、是有差別的。 1低碳鋼回火時機械性能的變化 不同碳含量的低、中碳鋼隨回火溫度的升高，鋼的硬度逐漸降低。低碳鋼在低于250回火時，不析出-FeXC碳化物，而碳原子偏聚在位錯線附近，因此，鋼的組織形狀變化不大，硬度變化也不大。此外，低碳鋼Ms較高，在淬火過程中將出現(xiàn)自回火景象，碳原子已發(fā)生偏聚，因此回火時，硬度也無大的變化。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 但是，在低溫回火時，隨著回火溫度的升高，低碳板條M中C原子向位錯線附近偏聚的傾向增大，所以屈服強度、特別是彈性極限隨著回火溫度的升高低于250而增高。 由于淬火應力的降低，塑性也隨

34、回火溫度的升高稍有增大?；鼗饻囟雀哂?50時，能夠由于滲碳體在板條之間或沿位錯線析出，而使鋼的強度和塑性降低。 在300-400之間回火，由于析出片狀或條狀滲碳體，鋼的硬度和強度顯著降低，塑性開場上升?；鼗饻囟雀哂?00直至700，發(fā)生碳化物聚集、長大和球化以及相的回復、再結晶，鋼的硬度、強度逐漸降低，塑性逐漸升高。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2高碳鋼回火時機械性能的變化 高碳鋼淬火組織，主要為片狀M和一定數(shù)量的剩余A。 在200以下回火，高碳鋼的硬度不僅不降低，而且還稍有提高。 這是由于高碳片狀M在低溫回火時，C原子構成富集區(qū)低于100，與低碳鋼中的偏聚區(qū)相比，點陣畸變

35、較大?；鼗饡r也能夠析出大量細小碳化物低于200，因此產生較大的彌散硬化作用。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 在200-300溫度范圍內回火時，硬度的變化與鋼中剩余A含量親密相關。雖然，鋼中M將因碳化物的析出，而使硬度逐漸降低，但又因剩余A轉變?yōu)榛鼗餗或貝氏體而使硬度升高，這兩種相互矛盾要素的作用可使鋼的硬度變化從緩慢下降到堅持不變。這種硬度的變化情況取決于剩余A量的多少。 普通在250以下回火，由于M基體碳含量仍在0.25%左右，且有大量彌散分布的-FeXC碳化物，所以回火后鋼的硬度仍可堅持在HRC60以上。 回火溫度高于300，由于碳化物繼續(xù)析出和隨后的聚集長大、球化以及相

36、的回復再結晶，硬度逐漸降低。與低碳鋼相比，由于高碳鋼的碳含量高，回火時析出碳化物的數(shù)量較多，經(jīng)一樣溫度回火后，鋼的硬度較低碳鋼為高。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3)中碳鋼回火時機械性能的變化 中碳鋼經(jīng)普通淬火后的組織，普通是板條M和片狀M的混合物，因此這類鋼回火時機械性能的變化規(guī)律，也兼有低碳鋼和高碳鋼的特性。 中碳鋼的硬度隨回火溫度的升高而逐漸降低，這是由于在低溫回火時，因C構成偏聚區(qū)和析出-FeXC而增高硬度的作用較小，所以鋼的硬度降低。在200-300之間回火，因剩余A量較少，其分解后可以增高的硬度，遠遠小于回火M繼續(xù)分

37、解而降低的硬度，因此硬度繼續(xù)下降。高于300回火，其硬度降低情況與低碳鋼和高碳鋼的類似。 鋼中參與合金元素能減小硬度和強度降低的趨勢，與一樣碳含量的碳鋼相比，在高于 300回火時，假設回火溫度和時間一樣， 那么合金鋼經(jīng)常具有較高的強度。 二次硬化 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2 2、塑性和韌性的變化、塑性和韌性的變化 淬火鋼在回火時，隨回火溫度升高，由于淬火內應力消除、碳化淬火鋼在回火時，隨回火溫度升高，由于淬火內應力消除、碳化物聚集長大和球化以及物聚集長大和球化以及相回復和再結晶，在硬度和強度不斷下降的相回復和再結晶，在硬度和強度不斷下降的同時，塑性斷面收縮率、延伸率不斷

38、上升。同時，塑性斷面收縮率、延伸率不斷上升。 但高碳鋼在低溫低于但高碳鋼在低溫低于 300 300回火時其塑性幾乎等于零，而低回火時其塑性幾乎等于零，而低碳馬氏體卻具有良好的綜合性能。淬火鋼在回火時的沖擊韌性并不一碳馬氏體卻具有良好的綜合性能。淬火鋼在回火時的沖擊韌性并不一定隨回火溫度升高而單調地增高，許多鋼能夠在兩個溫度區(qū)域內出現(xiàn)定隨回火溫度升高而單調地增高，許多鋼能夠在兩個溫度區(qū)域內出現(xiàn)韌性下降的景象，這種隨回火溫度升高，沖擊韌性反而下降的景象，韌性下降的景象，這種隨回火溫度升高，沖擊韌性反而下降的景象，稱為稱為 回火脆性回火脆性 。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變CiNi

39、 鋼沖擊韌性與回火溫度的關系 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3、鋼的回火脆性 1第一類回火脆性 在250400之間出現(xiàn)的回火脆性稱為第一類回火脆性，也稱低溫回火脆性。幾乎一切的鋼均存在第一類回火脆性。 1主要特征 a)具有不可逆性； b)與回火后的冷卻速度無關； c)斷口為沿晶脆性斷口。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2影響要素 主要是化學成分的影響?？梢詫撝性匕雌渥饔梅譃槿悾?有害雜質元素，如 S、P、As、Sb、Cu、N、H、O等。鋼中存在這些元素時均將導致出現(xiàn)第一類回火脆性； 促進第一類回火脆性的元素，如 Mn、Si、Cr、Ni、V等。這些類合金元

40、素能促進第一類回火脆性的開展，還有能夠將第一類回火脆性推向較高的溫度； 減弱第一類回火脆性的元素，如 Mo、W、Ti、Al 等。鋼中含有這些合金元素時第一類回火脆性將被減弱，其中尤以 Mo的效果最顯著。 此外，奧氏體晶粒愈粗大，剩余奧氏體量愈多，那么第一類回火脆性就愈嚴重。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3 3構成機制構成機制 到目前為止有很多種不同的說法，尚無定論，很能夠是多種要素到目前為止有很多種不同的說法，尚無定論，很能夠是多種要素綜協(xié)作用的結果，而對于不同的鋼材來說，也能夠是不同要素所致。綜協(xié)作用的結果，而對于不同的鋼材來說，也能夠是不同要素所致。大致有以下三種觀念：

41、大致有以下三種觀念： 1 1剩余剩余A A轉變實際轉變實際 最初以為第一類回火脆性產生的緣由是由于剩余最初以為第一類回火脆性產生的緣由是由于剩余A A轉變所致。但轉變所致。但有些鋼第一類回火脆性與剩余有些鋼第一類回火脆性與剩余A A轉變并不完全對應，故剩余轉變并不完全對應，故剩余A A轉變實轉變實際，不能解釋各種鋼的第一類回火脆性。際，不能解釋各種鋼的第一類回火脆性。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2碳化物析出實際 鋼回火時，-FeXC轉變?yōu)?Fe5C2或-Fe3C的溫度與產生第一類回火脆性的溫度相近，而新構成的碳化物呈薄片狀，且沿板條M的板條間、板條束的邊境或片狀M的孿晶帶

42、或晶界上析出，從而使資料的脆性添加?；鼗饻囟热邕M一步提高，薄片狀碳化物將聚集長大和球化，將導致脆性降低，沖擊韌性升高。這種觀念已為許多實驗所證明。 3晶界偏聚實際 即以為奧氏體化時雜質元素 P、S、As、Sn、Sb等在晶界、 亞晶界偏聚導致晶界弱化是引起第一類回火脆性的緣由。前面所述的第二類元素能促進雜質元素在奧氏體晶界的偏聚，故能促進第一類回火脆性的開展。第三類元素能阻止雜質元素在奧氏體晶界的偏聚，故能抑制第一類回火脆性的開展。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 4防止方法 目前，第一類回火脆性是無法消除的。沒有一個有效的熱處置方法能消除鋼中這種回火脆性，除非不在這個溫度范圍內

43、回火，也沒有可以有效抑制產生這種回火脆性的合金元素。但可以采取以下措施減輕第一類回火脆性： 1降低鋼中雜質元素的含量； 2用Al脫氧或參與Nb、V、Ti等合金元素細化A晶粒； 3參與Mo、W等可以減輕； 4參與Cr、Si調整溫度范圍推向高溫； 5采用等溫淬火替代淬火回火工藝。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2 2第二類回火脆性第二類回火脆性 在在450450600600之間出現(xiàn)的回火脆性稱為第二類回火脆性，也稱之間出現(xiàn)的回火脆性稱為第二類回火脆性，也稱高溫回火脆性。實驗闡明，出現(xiàn)這種回火脆性時，鋼的沖擊韌性降低，高溫回火脆性。實驗闡明，出現(xiàn)這種回火脆性時，鋼的沖擊韌性降低，脆

44、性轉機溫度升高，但抗拉強度和塑性并不改動，對許多物理性能脆性轉機溫度升高，但抗拉強度和塑性并不改動，對許多物理性能如矯頑力、比重、電阻等也不產生影響。如矯頑力、比重、電阻等也不產生影響。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 1主要特征 1具有可逆性； 2與回火后的冷卻速度有關；回火保溫后，緩冷出現(xiàn)，快冷不出現(xiàn)，出現(xiàn)脆化后可重新加熱后快冷消除。 3與組織形狀無關，但以M的脆化傾向大； 4在脆化區(qū)內回火，回火后脆化與冷卻速度無關； 5斷口為沿晶脆性斷口。這闡明第二類回火脆性與原奧氏體晶界存在某些雜質元素有親密關系。 普通用脆化處置前后脆性轉機溫度之差來描畫鋼的回火脆性敏感度，也叫稱為“

45、回火脆度。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 2影響要素 (1)化學成分的影響 鋼的化學成分是影響第二類回火脆性的最重要的要素。 a、鋼出現(xiàn)明顯回火脆性需求有一定的碳含量，含碳極低時不出現(xiàn)回火脆性或很微弱。 b、鋼出現(xiàn)明顯回火脆性要有一定數(shù)量的Mn或Cr，不含Mn和Cr的鋼回火脆性可大大降低。Mn、Cr促進回火脆性開展的緣由：一方面Mn、Cr向晶界偏聚，另一方面Mn、Cr促進P等雜質元素向晶界上偏聚。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 c、鋼含有少量的P族元素包括砷As、銻Sb等，可增大回火脆性敏感度，使回火脆性增大。由于，這些元素在晶界上偏聚，將使晶界弱化，而不含此

46、類元素的鋼回火脆性很小。 d、鋼中參與Mo、W、V、Ti等可以減小回火脆性，降低。由于， Mo、W本身不向晶界偏聚，同時還妨礙其它雜質元素在晶界處偏聚。因此要求在回火脆化溫度范圍內回火時，常采用含Mo的鋼材。第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 (2)熱處置工藝參數(shù)的影響 脆化速度和脆化程度均與回火溫度和回火時間親密相關。溫度一定時，隨回火時間延伸，脆化程度增大。在 550以下，回火溫度愈低，脆化速度就愈慢，但能到達的脆化程度也愈大；在 550以上，隨回火溫度升高，脆化速度減慢，能到達的脆化程度下降。所以，第二類回火脆性的等溫脆化動力學曲線亦呈“C字形，鼻尖溫度為 550。 第二類回火脆性與回火后的冷卻速度親密相關。緩慢冷卻將使脆性添加，冷卻速度愈低，脆化程度就愈大。而快速冷卻那么可消除或減輕第二類回火脆性。 第六章第六章 鋼在回火時的轉變鋼在回火時的轉變 3 3組織要素的影響組織要素的影響 與第一類回火脆性不同，不論鋼具有何種原始組織，與第一類回火脆性不同，不論鋼具有何種原始