鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變與回火ppt課件

1、第十章鋼的回火轉(zhuǎn)變與回火回火就是將淬火后鋼在回火就是將淬火后鋼在A1A1以下溫度加熱、保溫，并以下溫度加熱、保溫，并以適當(dāng)速度冷卻的工藝過(guò)程。以適當(dāng)速度冷卻的工藝過(guò)程?；鼗鸶灸康幕鼗鸶灸康奶岣叽慊痄摰乃苄院吞岣叽慊痄摰乃苄院晚g性，降低其脆性韌性，降低其脆性降低或消除淬火所引降低或消除淬火所引起的剩余應(yīng)力起的剩余應(yīng)力不可防止地降低其不可防止地降低其強(qiáng)度和硬度強(qiáng)度和硬度穩(wěn)定工具鋼制品的穩(wěn)定工具鋼制品的尺寸尺寸對(duì)于合金鋼，隨著合金元素種類和數(shù)量的不同，對(duì)于合金鋼，隨著合金元素種類和數(shù)量的不同，ARAR的變化幅度能夠更大一些。的變化幅度能夠更大一些。10.1 10.1 淬火鋼回火時(shí)的組織變化淬火鋼

2、回火時(shí)的組織變化淬火鋼的組織淬火鋼的組織馬氏體馬氏體剩余奧氏體剩余奧氏體當(dāng)當(dāng)C%C%0.50.5時(shí)，時(shí)，ARAR量常小于量常小于2 2當(dāng)當(dāng)C%C%為為0.80.8時(shí)，時(shí)，ARAR量約為量約為6 6當(dāng)當(dāng)C%C%為為1.251.25時(shí)，時(shí)，ARAR量超越量超越3030對(duì)于碳鋼對(duì)于碳鋼淬火鋼的組織淬火鋼的組織馬氏體馬氏體剩余奧氏體剩余奧氏體M中的碳是中的碳是高度過(guò)飽和的高度過(guò)飽和的M具有很高的具有很高的應(yīng)變能和界面能應(yīng)變能和界面能殘殘A具有具有一定數(shù)量一定數(shù)量淬火組織是高度不穩(wěn)定的淬火組織是高度不穩(wěn)定的回火處置就是經(jīng)過(guò)提高原子的活動(dòng)才干、使轉(zhuǎn)變能回火處置就是經(jīng)過(guò)提高原子的活動(dòng)才干、使轉(zhuǎn)變能以適當(dāng)?shù)乃?/p>

3、度進(jìn)展，或在適當(dāng)時(shí)間內(nèi)使轉(zhuǎn)變到達(dá)所以適當(dāng)?shù)乃俣冗M(jìn)展，或在適當(dāng)時(shí)間內(nèi)使轉(zhuǎn)變到達(dá)所需求的程度。需求的程度。一旦動(dòng)力學(xué)條件具備，一旦動(dòng)力學(xué)條件具備，M轉(zhuǎn)變就會(huì)自發(fā)進(jìn)展轉(zhuǎn)變就會(huì)自發(fā)進(jìn)展就是使原子具有足夠的活動(dòng)才干就是使原子具有足夠的活動(dòng)才干根據(jù)在不同溫度范圍內(nèi)發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變，碳鋼的整根據(jù)在不同溫度范圍內(nèi)發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變，碳鋼的整個(gè)回火過(guò)程可分為個(gè)回火過(guò)程可分為5個(gè)有區(qū)別而又相互重疊的階段。個(gè)有區(qū)別而又相互重疊的階段。時(shí)效階段時(shí)效階段100100以下：馬氏體中碳原子偏聚以下：馬氏體中碳原子偏聚回火第回火第1 1階段階段(80(80250)250)：馬氏體分解：馬氏體分解回火第回火第2 2階段階段(200(

4、200300)300)：剩余奧氏體分解：剩余奧氏體分解回火第回火第3 3階段階段(250(250400)400)：碳化物析出與轉(zhuǎn)變：碳化物析出與轉(zhuǎn)變回火第回火第4 4階段階段(400(400以上以上) )：滲碳體的聚集長(zhǎng)大：滲碳體的聚集長(zhǎng)大與與相的再結(jié)晶相的再結(jié)晶回火轉(zhuǎn)變隨著溫度的升高是延續(xù)進(jìn)展的，由于所采用的實(shí)驗(yàn)回火轉(zhuǎn)變隨著溫度的升高是延續(xù)進(jìn)展的，由于所采用的實(shí)驗(yàn)方法和精度不同，不同文獻(xiàn)給出的各階段的溫度范圍略有差方法和精度不同，不同文獻(xiàn)給出的各階段的溫度范圍略有差別，甚至對(duì)回火階段的劃分也不同。別，甚至對(duì)回火階段的劃分也不同。在在80100以下回火時(shí)，雖然從組織和硬度方面以下回火時(shí)，雖然從

5、組織和硬度方面察看不到明顯變化，但此時(shí)察看不到明顯變化，但此時(shí)M中卻發(fā)生了中卻發(fā)生了C的偏聚的偏聚. 馬氏體中碳原子偏聚馬氏體中碳原子偏聚時(shí)效階段時(shí)效階段(100(100以下以下) )晶體點(diǎn)陣中的晶體點(diǎn)陣中的微觀缺陷較多微觀缺陷較多碳鋼中碳鋼中M M是碳在是碳在FeFe中的過(guò)飽和固溶中的過(guò)飽和固溶體，體，C C分布于分布于bccbcc點(diǎn)陣的扁八面體間隙點(diǎn)陣的扁八面體間隙中心，使晶體產(chǎn)生較大彈性變形中心，使晶體產(chǎn)生較大彈性變形其彈性變形能其彈性變形能儲(chǔ)存于儲(chǔ)存于M晶體內(nèi)晶體內(nèi)處于不穩(wěn)定形狀，要自發(fā)地向穩(wěn)定形狀過(guò)渡處于不穩(wěn)定形狀，要自發(fā)地向穩(wěn)定形狀過(guò)渡M的內(nèi)能較高的內(nèi)能較高 低碳位錯(cuò)型馬氏體中碳的

6、偏聚低碳位錯(cuò)型馬氏體中碳的偏聚M M中中C C原子分布在正常間隙位置時(shí)比偏聚在位錯(cuò)線附原子分布在正常間隙位置時(shí)比偏聚在位錯(cuò)線附近時(shí)的電阻要高，因此可經(jīng)過(guò)測(cè)定淬火鋼的電阻率近時(shí)的電阻要高，因此可經(jīng)過(guò)測(cè)定淬火鋼的電阻率變化來(lái)間接推測(cè)變化來(lái)間接推測(cè)C C原子的偏聚行為。原子的偏聚行為。在在20100的范圍內(nèi)的范圍內(nèi)板條板條M晶內(nèi)存在晶內(nèi)存在大量的位錯(cuò)大量的位錯(cuò)C原子可經(jīng)過(guò)分散從原子可經(jīng)過(guò)分散從八面體間隙位置遷出八面體間隙位置遷出遷入微觀缺陷比較集遷入微觀缺陷比較集中的地方而發(fā)生偏聚中的地方而發(fā)生偏聚使使M的內(nèi)能降低的內(nèi)能降低C傾向于在位錯(cuò)線附傾向于在位錯(cuò)線附近偏聚構(gòu)成近偏聚構(gòu)成C偏聚區(qū)偏聚區(qū)間隙位置

7、的彈性變形間隙位置的彈性變形減小減小導(dǎo)致導(dǎo)致M彈性畸變能下降彈性畸變能下降 高碳片狀馬氏體中碳原子的富集區(qū)高碳片狀馬氏體中碳原子的富集區(qū)高碳片狀高碳片狀M M的亞構(gòu)造為孿晶，可被利用的低能量位的亞構(gòu)造為孿晶，可被利用的低能量位錯(cuò)很少，因此除少量錯(cuò)很少，因此除少量C C原子可以向位錯(cuò)偏聚外，大原子可以向位錯(cuò)偏聚外，大量碳原子可以在量碳原子可以在M M的某一晶面的某一晶面( (普通為普通為 112 112或或100100晶面晶面) )上富集，構(gòu)成碳濃度比平均碳濃度高上富集，構(gòu)成碳濃度比平均碳濃度高的碳原子富集區(qū)。的碳原子富集區(qū)。偏聚區(qū)構(gòu)成的條件偏聚區(qū)構(gòu)成的條件M中不具備構(gòu)成碳化物中不具備構(gòu)成碳化物

8、的條件，或構(gòu)成的碳化的條件，或構(gòu)成的碳化物穩(wěn)定性小于偏聚區(qū)物穩(wěn)定性小于偏聚區(qū)碳原子分散才干不能碳原子分散才干不能過(guò)大，否那么偏聚區(qū)過(guò)大，否那么偏聚區(qū)將因原子分散而消逝將因原子分散而消逝C C富集區(qū)的外形為片狀，厚度為富集區(qū)的外形為片狀，厚度為33，寬度為，寬度為66，長(zhǎng)，長(zhǎng)為為77，每片中含，每片中含2 23 3個(gè)碳原子。個(gè)碳原子。富集區(qū)只是碳原子在某一晶面上的富集，因此，它富集區(qū)只是碳原子在某一晶面上的富集，因此，它與母相馬氏體堅(jiān)持親密的聯(lián)絡(luò)，它的存在將使馬氏與母相馬氏體堅(jiān)持親密的聯(lián)絡(luò)，它的存在將使馬氏體點(diǎn)陣發(fā)生畸變；體點(diǎn)陣發(fā)生畸變；隨富集區(qū)數(shù)量的添加，畸變量也添加，硬度將有所隨富集區(qū)數(shù)量的

9、添加，畸變量也添加，硬度將有所提高，同時(shí)也使馬氏體的電阻率有所提高。提高，同時(shí)也使馬氏體的電阻率有所提高。C富集區(qū)的能量富集區(qū)的能量C偏聚區(qū)的能量偏聚區(qū)的能量C富集區(qū)的穩(wěn)定性富集區(qū)的穩(wěn)定性C偏聚區(qū)的穩(wěn)定性偏聚區(qū)的穩(wěn)定性在在8080250250之間，隨著回火溫度的升高以及回火之間，隨著回火溫度的升高以及回火時(shí)間的延伸，偏聚區(qū)或富集區(qū)的碳原子將發(fā)生有時(shí)間的延伸，偏聚區(qū)或富集區(qū)的碳原子將發(fā)生有序化，繼而轉(zhuǎn)變成碳化物而析出，即序化，繼而轉(zhuǎn)變成碳化物而析出，即M M發(fā)生分解。發(fā)生分解。馬氏體分解階段，得到的組織是回火馬氏體。馬氏體分解階段，得到的組織是回火馬氏體。 馬氏體分解馬氏體分解回火轉(zhuǎn)變第一階段回

10、火轉(zhuǎn)變第一階段(80(80250)250)M M分解過(guò)程中隨著碳化物的析出，分解過(guò)程中隨著碳化物的析出，M M中碳含量的不斷下中碳含量的不斷下降，將使點(diǎn)陣常數(shù)降，將使點(diǎn)陣常數(shù)c c下降，下降，a a升高，正方度升高，正方度c/ac/a減小。減小。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了高碳鋼實(shí)驗(yàn)測(cè)定了高碳鋼(1.4%C)M的正方度與回火溫度之的正方度與回火溫度之間的關(guān)系間的關(guān)系 高碳馬氏體的分解高碳馬氏體的分解回火溫度回火溫度 回火時(shí)間回火時(shí)間a/c/c/aC%室溫室溫10年年2.8462.880，3.021.012，1.0620.27，1.41001h2.8462.882，3.021.013，1.0540.29，1.21

11、251h2.8462.8861.0130.291501h2.8522.8861.0120.271751h2.8572.8841.0090.212001h2.8592.8781.0060.142251h2.8612.8721.0040.082501h2.8632.8701.0030.06當(dāng)回火溫當(dāng)回火溫度低于度低于125當(dāng)回火溫當(dāng)回火溫度高于度高于125M相呈現(xiàn)兩種正方度相呈現(xiàn)兩種正方度M相呈現(xiàn)一種正方度相呈現(xiàn)一種正方度一種為一種為高碳高碳M另一種另一種為低碳為低碳M隨回火溫度升高，正隨回火溫度升高，正方度方度c/a逐漸減小，逐漸減小，M相中碳含量逐漸降低相中碳含量逐漸降低只存在一種只存在一種M

12、相相兩種碳含量不同的兩種碳含量不同的M相相雙相分解雙相分解單相分解單相分解當(dāng)回火溫度較低當(dāng)回火溫度較低2020150150時(shí)，時(shí)，M M的分解將以雙的分解將以雙相分解方式進(jìn)展。相分解方式進(jìn)展。 雙相分解雙相分解在高碳在高碳M M分解過(guò)程中，碳以碳化物的方式析出，此分解過(guò)程中，碳以碳化物的方式析出，此時(shí)析出的碳化物為亞穩(wěn)碳化物，屬于時(shí)析出的碳化物為亞穩(wěn)碳化物，屬于Fe3NFe3N型，普通型，普通稱為稱為-碳化物，用碳化物，用-FeXC-FeXC表示，其中表示，其中X X常為常為2 23 3。雙相分解雙相分解由于溫度較低，碳原由于溫度較低，碳原子分散才干很弱，子分散才干很弱，-FeXC在在M內(nèi)某些

13、碳富內(nèi)某些碳富集區(qū)經(jīng)過(guò)能量、構(gòu)造集區(qū)經(jīng)過(guò)能量、構(gòu)造和成分起伏形核，并和成分起伏形核，并向向M中長(zhǎng)大。中長(zhǎng)大。 -FeXC在長(zhǎng)大時(shí)，在長(zhǎng)大時(shí)，要吸收附近要吸收附近M中的碳中的碳原 子 ， 而 遠(yuǎn) 離原 子 ， 而 遠(yuǎn) 離 -FeXC的的M中碳原子中碳原子依然堅(jiān)持不變。依然堅(jiān)持不變。雙相分解雙相分解這樣在同一片這樣在同一片M M就出現(xiàn)了兩個(gè)成分不同而構(gòu)造一樣就出現(xiàn)了兩個(gè)成分不同而構(gòu)造一樣的區(qū)域。的區(qū)域。雙相分解的速度與溫度有關(guān)，溫度越高，其分解速雙相分解的速度與溫度有關(guān)，溫度越高，其分解速度越快，而合金元素對(duì)度越快，而合金元素對(duì)M M的雙相式分解沒(méi)有影響。的雙相式分解沒(méi)有影響。當(dāng)溫度超越當(dāng)溫度超越

14、125150后，后，M的分解將以單相分解的分解將以單相分解即延續(xù)式分解方式進(jìn)展。此時(shí)碳原子的活動(dòng)才干加即延續(xù)式分解方式進(jìn)展。此時(shí)碳原子的活動(dòng)才干加強(qiáng)，可以進(jìn)展較長(zhǎng)間隔的分散。強(qiáng)，可以進(jìn)展較長(zhǎng)間隔的分散。 單相分解單相分解因此，曾經(jīng)析出的因此，曾經(jīng)析出的碳化物有能夠從較碳化物有能夠從較遠(yuǎn)處獲得碳原子而遠(yuǎn)處獲得碳原子而長(zhǎng)大，長(zhǎng)大，M M相內(nèi)的碳濃相內(nèi)的碳濃度梯度也可以經(jīng)過(guò)度梯度也可以經(jīng)過(guò)C C的分散而消除。的分散而消除。單相分解單相分解回火溫度到達(dá)回火溫度到達(dá)300300時(shí)，正方度時(shí)，正方度c/ac/a接近接近1 1，此時(shí)，此時(shí)M M相的碳濃度曾經(jīng)接近平衡形狀，相的碳濃度曾經(jīng)接近平衡形狀，M M的

15、脫溶分解過(guò)程的脫溶分解過(guò)程根本終了。根本終了。單相分解單相分解如此，在如此，在M M分解過(guò)分解過(guò)程中就不再存在兩程中就不再存在兩種碳含量不同的區(qū)種碳含量不同的區(qū)域，但域，但M M相的碳濃相的碳濃度及正方度度及正方度c/ac/a隨隨分解過(guò)程的進(jìn)展而分解過(guò)程的進(jìn)展而不斷下降。不斷下降。 低碳馬氏體的分解低碳馬氏體的分解對(duì)于低碳的板條對(duì)于低碳的板條MC%0.2%在回火溫度為在回火溫度為100200時(shí)時(shí)在回火溫度在回火溫度高于高于200時(shí)時(shí)C仍以偏聚形狀存在于仍以偏聚形狀存在于M內(nèi)而不析出碳化物內(nèi)而不析出碳化物才有能夠經(jīng)過(guò)單相分解才有能夠經(jīng)過(guò)單相分解析出碳化物析出碳化物證據(jù)：證據(jù)：0.8%C0.8%C

16、鋼，淬火后在鋼，淬火后在200200回火，使馬氏體回火，使馬氏體析出析出-FeXC-FeXC，然后塑性變形引入位錯(cuò)，重新在，然后塑性變形引入位錯(cuò)，重新在200200回火，發(fā)現(xiàn)位錯(cuò)區(qū)的回火，發(fā)現(xiàn)位錯(cuò)區(qū)的-FeXC-FeXC部分重溶。部分重溶。綜上所述，在綜上所述，在8080250250內(nèi)回火，主要發(fā)生的回火內(nèi)回火，主要發(fā)生的回火轉(zhuǎn)變是轉(zhuǎn)變是M M分解。分解。M M經(jīng)過(guò)分解獲得的是低碳經(jīng)過(guò)分解獲得的是低碳M M-FeXCFeXC的混合組織，稱為回火的混合組織，稱為回火M M。留意，假設(shè)在留意，假設(shè)在8080250250范圍內(nèi)回火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，回范圍內(nèi)回火時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，回火火M M會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化，碳化物聚集

17、長(zhǎng)大，會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化，碳化物聚集長(zhǎng)大，-FeXC-FeXC轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的碳化物。變?yōu)楦€(wěn)定的碳化物。 中碳鋼馬氏體的分解中碳鋼馬氏體的分解中碳鋼正常淬火組織中碳鋼正常淬火組織單相分解單相分解雙相分解雙相分解板條板條M片狀片狀M 殘殘A A分解分解回火轉(zhuǎn)變第二階段回火轉(zhuǎn)變第二階段(200(200300)300)由于由于M轉(zhuǎn)變的不完全性轉(zhuǎn)變的不完全性隨回火溫度的升高隨回火溫度的升高淬火后組織為淬火后組織為M殘殘AM的分解使的分解使M對(duì)殘對(duì)殘A的機(jī)械作用降低的機(jī)械作用降低Fe及及C原子的原子的活動(dòng)才干加強(qiáng)活動(dòng)才干加強(qiáng)殘殘A將恢復(fù)轉(zhuǎn)變的動(dòng)力將恢復(fù)轉(zhuǎn)變的動(dòng)力在在MSMS以下溫度回火，殘以下溫度回火，殘

18、A A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽優(yōu)镸 M，然后分解為回火，然后分解為回火M M在在B B轉(zhuǎn)變區(qū)回火，殘轉(zhuǎn)變區(qū)回火，殘A A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)锽 B下。下。 碳化物的轉(zhuǎn)變碳化物的轉(zhuǎn)變回火轉(zhuǎn)變第三階段回火轉(zhuǎn)變第三階段(250(250400)400)在在250250400400回火時(shí)，碳素鋼回火時(shí)，碳素鋼M M中過(guò)飽和的中過(guò)飽和的C C幾乎全幾乎全部析出，將構(gòu)成比部析出，將構(gòu)成比-FeXC-FeXC更穩(wěn)定的碳化物。更穩(wěn)定的碳化物。碳化物的轉(zhuǎn)變，是經(jīng)過(guò)碳化物的轉(zhuǎn)變，是經(jīng)過(guò)-碳化物的溶解、碳化物的溶解、碳化碳化物或物或-碳化物重新析出的方式完成的；碳化物重新析出的方式完成的；最終得到的組織是：鐵素體與片狀最終得到的組織是：鐵

19、素體與片狀( (或小顆粒狀或小顆粒狀) )滲碳體的混合物，稱為回火屈氏體滲碳體的混合物，稱為回火屈氏體(T(T) )。一種是一種是-Fe5C2-Fe5C2，稱為稱為碳化物碳化物另一種是另一種是-Fe3C-Fe3C，稱為稱為碳化物碳化物當(dāng)回火溫度高于當(dāng)回火溫度高于200200時(shí)，直接由偏聚區(qū)析出時(shí)，直接由偏聚區(qū)析出-Fe3CFe3C，也有能夠從板條，也有能夠從板條M M邊境上析出。邊境上析出。 碳化物構(gòu)成的方式碳化物構(gòu)成的方式碳化物的構(gòu)成是經(jīng)過(guò)形核長(zhǎng)大方式進(jìn)展的。碳化物的構(gòu)成是經(jīng)過(guò)形核長(zhǎng)大方式進(jìn)展的。在在250以上低溫回火時(shí)，以上低溫回火時(shí)，M分解析出與分解析出與M堅(jiān)持共堅(jiān)持共格聯(lián)絡(luò)的格聯(lián)絡(luò)的-

20、FeXC，隨著，隨著-FeXC的長(zhǎng)大，將使母相的長(zhǎng)大，將使母相的點(diǎn)陣畸變?cè)龃螅?dāng)?shù)狞c(diǎn)陣畸變?cè)龃?，?dāng)-FeXC長(zhǎng)大到一定尺寸后，長(zhǎng)大到一定尺寸后，共格關(guān)系將被破壞，此時(shí)共格關(guān)系將被破壞，此時(shí)-FeXC將轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定將轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的碳化物。的碳化物。 低低C鋼鋼 高高C鋼鋼轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)榛蚧驎r(shí)只能按獨(dú)立形核長(zhǎng)大方式；而時(shí)只能按獨(dú)立形核長(zhǎng)大方式；而轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)可以獨(dú)立形核，也可以原位轉(zhuǎn)變。時(shí)可以獨(dú)立形核，也可以原位轉(zhuǎn)變。 碳化物轉(zhuǎn)變方式碳化物轉(zhuǎn)變方式碳化物轉(zhuǎn)變也是一個(gè)形核及長(zhǎng)大過(guò)程，詳細(xì)可分為碳化物轉(zhuǎn)變也是一個(gè)形核及長(zhǎng)大過(guò)程，詳細(xì)可分為兩種類型：兩種類型： 原位形核長(zhǎng)大：在原碳化物根底上，發(fā)生成分原

21、位形核長(zhǎng)大：在原碳化物根底上，發(fā)生成分變化和點(diǎn)陣重構(gòu)，構(gòu)成更穩(wěn)定的碳化物，也稱變化和點(diǎn)陣重構(gòu)，構(gòu)成更穩(wěn)定的碳化物，也稱為原位轉(zhuǎn)變?yōu)樵晦D(zhuǎn)變; ; 獨(dú)立形核長(zhǎng)大：原碳化物回溶到母相之中，而獨(dú)立形核長(zhǎng)大：原碳化物回溶到母相之中，而新的、更穩(wěn)定的碳化物在其他部位重新形核長(zhǎng)新的、更穩(wěn)定的碳化物在其他部位重新形核長(zhǎng)大，也稱為離位轉(zhuǎn)變。大，也稱為離位轉(zhuǎn)變。隨回火溫度的升高，碳化物由亞穩(wěn)定形狀向穩(wěn)定形隨回火溫度的升高，碳化物由亞穩(wěn)定形狀向穩(wěn)定形狀過(guò)渡。狀過(guò)渡。隨回火保溫時(shí)間的延伸，碳化物的轉(zhuǎn)變溫度降低。隨回火保溫時(shí)間的延伸，碳化物的轉(zhuǎn)變溫度降低。 溫度及時(shí)間對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響溫度及時(shí)間對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響-F

22、eXC-FeXC碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋吞蓟飼r(shí)，新生成碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋吞蓟飼r(shí)，新生成的碳化物往往呈薄片狀，且常分布在的碳化物往往呈薄片狀，且常分布在M M的孿晶界或的孿晶界或M M邊境處。隨邊境處。隨M M的含碳量降低，薄片狀碳化物減少。的含碳量降低，薄片狀碳化物減少。研討闡明，不論研討闡明，不論M M的形狀如何，在回火過(guò)程中，當(dāng)?shù)男螤钊绾危诨鼗疬^(guò)程中，當(dāng)回火溫度較低時(shí)，都存在這樣的薄片狀碳化物。回火溫度較低時(shí)，都存在這樣的薄片狀碳化物。碳化物本身是一個(gè)脆性相，特別是當(dāng)它呈薄片、分碳化物本身是一個(gè)脆性相，特別是當(dāng)它呈薄片、分布在布在M M的孿晶界或的孿晶界或M M的晶界上時(shí)，將使鋼材的脆

23、性增的晶界上時(shí)，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(chǎn)生第一大。普通以為，這種形狀分布的碳化物是產(chǎn)生第一類回火脆性的緣由之一。類回火脆性的緣由之一。 碳化物的形狀及分布碳化物的形狀及分布 相的回復(fù)與再結(jié)晶及碳化物聚集長(zhǎng)大相的回復(fù)與再結(jié)晶及碳化物聚集長(zhǎng)大 回火轉(zhuǎn)變第四階段回火轉(zhuǎn)變第四階段( (高于高于400)400)在在400700之間回火時(shí)之間回火時(shí)片狀滲碳體將逐漸片狀滲碳體將逐漸球化并聚集長(zhǎng)大球化并聚集長(zhǎng)大尺寸較大的滲碳體尺寸較大的滲碳體等軸狀鐵素體等軸狀鐵素體兩者的混合物稱為回火索氏體兩者的混合物稱為回火索氏體鐵素體也將發(fā)生鐵素體也將發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶回復(fù)和再結(jié)晶淬火時(shí)由于熱

24、應(yīng)力與組織應(yīng)力的存在，使工件淬淬火時(shí)由于熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的存在，使工件淬火后存在較大的內(nèi)應(yīng)力，這些內(nèi)應(yīng)力會(huì)隨著回火火后存在較大的內(nèi)應(yīng)力，這些內(nèi)應(yīng)力會(huì)隨著回火溫度的升高而逐漸消逝。溫度的升高而逐漸消逝。 淬火應(yīng)力的消逝淬火應(yīng)力的消逝淬火應(yīng)力的消逝淬火應(yīng)力的消逝相的回復(fù)與再結(jié)晶相的回復(fù)與再結(jié)晶碳化物聚集長(zhǎng)大碳化物聚集長(zhǎng)大在回火第四階段，將發(fā)生在回火第四階段，將發(fā)生第一類內(nèi)應(yīng)力第一類內(nèi)應(yīng)力第二類內(nèi)應(yīng)力第二類內(nèi)應(yīng)力第三類內(nèi)應(yīng)力第三類內(nèi)應(yīng)力區(qū)域性區(qū)域性晶粒內(nèi)晶胞之間晶粒內(nèi)晶胞之間晶胞內(nèi)原子之間晶胞內(nèi)原子之間存在存在范圍范圍消除消除溫度溫度300左右左右400左右左右500左右左右 相的回復(fù)與再結(jié)晶相的回

25、復(fù)與再結(jié)晶淬火淬火M內(nèi)部能量高，處于亞穩(wěn)態(tài)內(nèi)部能量高，處于亞穩(wěn)態(tài)晶粒外形晶粒外形非等軸狀非等軸狀內(nèi)部位錯(cuò)等內(nèi)部位錯(cuò)等缺陷密度較高缺陷密度較高在回火過(guò)程中會(huì)發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶在回火過(guò)程中會(huì)發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶 低碳板條狀馬氏體低碳板條狀馬氏體低低C板條板條M隨回火隨回火溫度升高溫度升高位錯(cuò)線將位錯(cuò)線將逐漸消逝逐漸消逝內(nèi)部亞構(gòu)造為內(nèi)部亞構(gòu)造為高密度位錯(cuò)高密度位錯(cuò)晶體內(nèi)的位錯(cuò)晶體內(nèi)的位錯(cuò)密度逐漸下降密度逐漸下降剩余的位錯(cuò)將重新剩余的位錯(cuò)將重新陳列成墻，構(gòu)成多陳列成墻，構(gòu)成多邊化亞構(gòu)造邊化亞構(gòu)造回復(fù)后的回復(fù)后的相依然相依然堅(jiān)持細(xì)板條狀堅(jiān)持細(xì)板條狀回復(fù)的回復(fù)的確切溫度確切溫度不易測(cè)出不易測(cè)出當(dāng)回火溫度當(dāng)回火溫

26、度400時(shí)，回時(shí)，回復(fù)已明顯出現(xiàn)復(fù)已明顯出現(xiàn)回火溫度回火溫度600時(shí)，回復(fù)時(shí)，回復(fù)后的后的相開(kāi)場(chǎng)發(fā)生再結(jié)晶相開(kāi)場(chǎng)發(fā)生再結(jié)晶由位錯(cuò)密度較低的等軸由位錯(cuò)密度較低的等軸相新晶粒逐漸替代回復(fù)相新晶粒逐漸替代回復(fù)后的板條狀的后的板條狀的相相第二相顆粒對(duì)晶界具有釘扎作用，回火時(shí)析出的碳第二相顆粒對(duì)晶界具有釘扎作用，回火時(shí)析出的碳化物顆粒，對(duì)化物顆粒，對(duì)相的再結(jié)晶具有妨礙作用。鋼中碳相的再結(jié)晶具有妨礙作用。鋼中碳含量愈高，含量愈高，相的再結(jié)晶愈困難。相的再結(jié)晶愈困難。經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)相的回復(fù)與再結(jié)晶后，得到的組織為回火索相的回復(fù)與再結(jié)晶后，得到的組織為回火索氏體，普通用氏體，普通用S S表示。組織為等軸狀的鐵素體加

27、上表示。組織為等軸狀的鐵素體加上粒狀滲碳體。粒狀滲碳體。 高碳片狀馬氏體高碳片狀馬氏體高碳片狀高碳片狀M M內(nèi)部的亞構(gòu)造主要是高密度的孿晶，內(nèi)部的亞構(gòu)造主要是高密度的孿晶，因此這類因此這類M M的回復(fù)與再結(jié)晶過(guò)程不同于板條狀的回復(fù)與再結(jié)晶過(guò)程不同于板條狀M M。位錯(cuò)線的產(chǎn)生，能夠是滲碳體析出時(shí)呵斥的體積變位錯(cuò)線的產(chǎn)生，能夠是滲碳體析出時(shí)呵斥的體積變化引起的。所得到的組織同樣是回火索氏體化引起的。所得到的組織同樣是回火索氏體(S(S) )。高碳片狀高碳片狀M隨回火溫度的升高，隨回火溫度的升高，M內(nèi)部的孿內(nèi)部的孿晶亞構(gòu)造逐漸消逝而出現(xiàn)位錯(cuò)線晶亞構(gòu)造逐漸消逝而出現(xiàn)位錯(cuò)線當(dāng)溫度高于當(dāng)溫度高于250時(shí)時(shí)

28、當(dāng)溫度高于當(dāng)溫度高于400時(shí)時(shí)孿晶亞構(gòu)造全部消逝，全部變成位錯(cuò)孿晶亞構(gòu)造全部消逝，全部變成位錯(cuò)內(nèi)部亞構(gòu)造為內(nèi)部亞構(gòu)造為高密度孿晶高密度孿晶與板條與板條M的回復(fù)、再結(jié)晶過(guò)程完全一樣的回復(fù)、再結(jié)晶過(guò)程完全一樣400以上的過(guò)程以上的過(guò)程碳化物的球化、長(zhǎng)大過(guò)程，是按照小顆粒溶解，碳化物的球化、長(zhǎng)大過(guò)程，是按照小顆粒溶解，大顆粒長(zhǎng)大的機(jī)制進(jìn)展的。大顆粒長(zhǎng)大的機(jī)制進(jìn)展的。 碳化物聚集長(zhǎng)大碳化物聚集長(zhǎng)大淬火碳素鋼在較高溫度回火時(shí)淬火碳素鋼在較高溫度回火時(shí)當(dāng)溫度高于當(dāng)溫度高于400時(shí)時(shí)當(dāng)溫度高于當(dāng)溫度高于600時(shí)時(shí)滲碳領(lǐng)會(huì)發(fā)生聚集長(zhǎng)大和球化滲碳領(lǐng)會(huì)發(fā)生聚集長(zhǎng)大和球化滲碳體曾經(jīng)開(kāi)場(chǎng)滲碳體曾經(jīng)開(kāi)場(chǎng)聚集長(zhǎng)大和球化聚

29、集長(zhǎng)大和球化細(xì)粒狀的滲碳領(lǐng)會(huì)細(xì)粒狀的滲碳領(lǐng)會(huì)迅速聚集并粗化迅速聚集并粗化研討闡明，第二相粒子在固溶體中的溶解度研討闡明，第二相粒子在固溶體中的溶解度CrCr與第與第二相粒子的半徑二相粒子的半徑r r有關(guān)，可以由下式求出：有關(guān)，可以由下式求出：式中，式中，CrCr第二相粒子半徑為第二相粒子半徑為r r時(shí)的溶解度；時(shí)的溶解度； C C第二相粒子半徑為第二相粒子半徑為時(shí)的溶時(shí)的溶解度；解度； M M第二相粒子的相對(duì)分子質(zhì)量第二相粒子的相對(duì)分子質(zhì)量； 第二相粒子的密度；第二相粒子的密度； 單位面積界面能；單位面積界面能；2lnrCMCRTr可見(jiàn)，第二相粒子的半徑可見(jiàn)，第二相粒子的半徑r r越小，其在基

30、體中的溶越小，其在基體中的溶解度解度CrCr越大。越大。2lnrCMCRTr假設(shè)曾經(jīng)析出的碳化物粒子的大小不一，那么由假設(shè)曾經(jīng)析出的碳化物粒子的大小不一，那么由于其溶解度不同，將在于其溶解度不同，將在相內(nèi)構(gòu)成濃度梯度，基相內(nèi)構(gòu)成濃度梯度，基體中小顆粒內(nèi)濃度較高的合金元素原子和碳原子體中小顆粒內(nèi)濃度較高的合金元素原子和碳原子將向濃度較低的大顆粒碳化物處分散，結(jié)果導(dǎo)致將向濃度較低的大顆粒碳化物處分散，結(jié)果導(dǎo)致小顆粒碳化物的溶解、大顆粒的長(zhǎng)大。小顆粒碳化物的溶解、大顆粒的長(zhǎng)大。假設(shè)碳化物呈桿狀或薄片狀，那么由于各碳化物假設(shè)碳化物呈桿狀或薄片狀，那么由于各碳化物部位的曲率半徑部位的曲率半徑r r不同，

31、其溶解度也不同。不同，其溶解度也不同。r r 較小較小的碳化物部位將溶解，的碳化物部位將溶解，r r 較大的碳化物部位將長(zhǎng)較大的碳化物部位將長(zhǎng)大，這將使桿或片發(fā)生斷裂，導(dǎo)致碳化物球化。大，這將使桿或片發(fā)生斷裂，導(dǎo)致碳化物球化?？偟囊?guī)律是：合金元素的參與，都會(huì)使回火轉(zhuǎn)變總的規(guī)律是：合金元素的參與，都會(huì)使回火轉(zhuǎn)變推遲、轉(zhuǎn)變溫度升高。推遲、轉(zhuǎn)變溫度升高。10.2 10.2 鋼中的合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響鋼中的合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響，包括對(duì)回火轉(zhuǎn)變的合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響，包括對(duì)回火轉(zhuǎn)變的四個(gè)主要階段的影響，即：四個(gè)主要階段的影響，即：馬氏體分解馬氏體分解剩余奧氏體分解剩余

32、奧氏體分解碳化物析出與轉(zhuǎn)變碳化物析出與轉(zhuǎn)變滲碳體的聚集長(zhǎng)大與滲碳體的聚集長(zhǎng)大與相的再結(jié)晶相的再結(jié)晶合金鋼中的合金鋼中的M M分解與碳素鋼類似，但其分解速度受分解與碳素鋼類似，但其分解速度受合金元素的影響非常顯著，尤其是合金元素的影響非常顯著，尤其是M M分解的后期。分解的后期。合金元素對(duì)合金元素對(duì)M M分解的影響，主要是經(jīng)過(guò)影響分解的影響，主要是經(jīng)過(guò)影響C C的分散的分散來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，合金元素對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，合金元素對(duì)C C的偏聚、雙相式分的偏聚、雙相式分解的影響不大，而對(duì)單相分解的影響較大。解的影響不大，而對(duì)單相分解的影響較大。 合金元素對(duì)合金元素對(duì)M分解的影響分解的影響 非碳化物構(gòu)成元

33、素非碳化物構(gòu)成元素NiNi、MnMn與與C C的結(jié)合力與的結(jié)合力與FeFe相差不大，所以對(duì)相差不大，所以對(duì)C C的分散的分散影響不大，對(duì)影響不大，對(duì)M M分解的影響也不大；分解的影響也不大；SiSi、CoCo雖不構(gòu)成碳化物，但可溶入雖不構(gòu)成碳化物，但可溶入-FeXC-FeXC中而提中而提高其穩(wěn)定性，使高其穩(wěn)定性，使-FeXC-FeXC不易聚集而推遲不易聚集而推遲M M的分解的分解. .CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi等強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素與碳原子等強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素與碳原子結(jié)合力強(qiáng)，增大結(jié)合力強(qiáng)，增大C C在在M M中的分散激活能，妨礙中的分散激活能，妨礙C C原原子的分散，可以將子的分

34、散，可以將M M分解溫度提高分解溫度提高100100150150。 強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素在合金鋼中，由于合金元素的作用，在合金鋼中，由于合金元素的作用，M M分解的溫分解的溫度將提高，通常把合金元素這種妨礙度將提高，通常把合金元素這種妨礙相中碳含相中碳含量降低和碳化物顆粒長(zhǎng)大，從而使鋼件堅(jiān)持高強(qiáng)量降低和碳化物顆粒長(zhǎng)大，從而使鋼件堅(jiān)持高強(qiáng)度和高硬度的性質(zhì)，稱為回火穩(wěn)定性或抗回火性度和高硬度的性質(zhì)，稱為回火穩(wěn)定性或抗回火性。合金鋼中的殘合金鋼中的殘A A轉(zhuǎn)變與碳素鋼根本類似，只是合金轉(zhuǎn)變與碳素鋼根本類似，只是合金元素可以改動(dòng)剩余元素可以改動(dòng)剩余A A分解的溫度和速度，從而能夠分解的溫度

35、和速度，從而能夠?qū)κＳ鄬?duì)剩余A A轉(zhuǎn)變的性質(zhì)和類型產(chǎn)生影響。轉(zhuǎn)變的性質(zhì)和類型產(chǎn)生影響。 合金元素對(duì)剩余奧氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)剩余奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 合金元素對(duì)殘合金元素對(duì)殘A轉(zhuǎn)變的影響轉(zhuǎn)變的影響淬火合金鋼回火時(shí)，殘淬火合金鋼回火時(shí)，殘A A的轉(zhuǎn)變與回火溫度和殘的轉(zhuǎn)變與回火溫度和殘A A的穩(wěn)定性有關(guān)。通常，合金元素的參與提高殘的穩(wěn)定性有關(guān)。通常，合金元素的參與提高殘A A的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。 在在MsMs點(diǎn)以下溫度回火，殘點(diǎn)以下溫度回火，殘A A將轉(zhuǎn)變?yōu)閷⑥D(zhuǎn)變?yōu)镸 M。假設(shè)。假設(shè)MsMs點(diǎn)點(diǎn)較高較高( (100)100)，隨后還將發(fā)生，隨后還將發(fā)生M M的分解，構(gòu)成的分解，構(gòu)成M M回。回。

36、殘殘A A在在B B區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w；區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w； 殘殘A A在在P P區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w；區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w； 殘殘A A在回火加熱和保溫過(guò)程中不發(fā)生分解，而在回火加熱和保溫過(guò)程中不發(fā)生分解，而在隨后的冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)樵陔S后的冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)镸 M。 Ms點(diǎn)以上溫度回火時(shí)，殘點(diǎn)以上溫度回火時(shí)，殘A能夠發(fā)生以下轉(zhuǎn)變：能夠發(fā)生以下轉(zhuǎn)變： 回火的二次淬火、穩(wěn)定化及催化景象回火的二次淬火、穩(wěn)定化及催化景象由于殘由于殘A A本身的穩(wěn)定性高，或在本身的穩(wěn)定性高，或在P P和和B B區(qū)之間比較區(qū)之間比較穩(wěn)定的區(qū)域保溫時(shí)，殘穩(wěn)定的區(qū)域保溫時(shí)，殘A A可以不發(fā)生分解，而在可以不發(fā)生分解，而在隨后冷卻

37、時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)殡S后冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)镸 M，從而提高資料的強(qiáng)度和硬，從而提高資料的強(qiáng)度和硬度的景象。度的景象。 二次淬火二次淬火研討發(fā)現(xiàn)，二次淬火所產(chǎn)生的研討發(fā)現(xiàn)，二次淬火所產(chǎn)生的M M量，與二次淬火的量，與二次淬火的MsMs點(diǎn)和鋼材原點(diǎn)和鋼材原MsMs點(diǎn)之間的關(guān)系親密相關(guān)。點(diǎn)之間的關(guān)系親密相關(guān)。 穩(wěn)定化及催化景象穩(wěn)定化及催化景象560560回火時(shí)，回火時(shí)，MsMs高于高于MsMs，產(chǎn)生了催化作用。，產(chǎn)生了催化作用。250250回火時(shí)，回火時(shí)，MsMs低于低于MsMs，產(chǎn)生了穩(wěn)定化作用。，產(chǎn)生了穩(wěn)定化作用。例如：例如：W18Cr4V鋼的回火工藝鋼的回火工藝MsMsMsMs產(chǎn)生的二次淬火產(chǎn)生的二次淬火M量較

38、多量較多產(chǎn)生的二次淬火產(chǎn)生的二次淬火M量較少量較少催化催化穩(wěn)定化穩(wěn)定化先在先在560560回火，冷卻到回火，冷卻到250250再保溫一定時(shí)間，再再保溫一定時(shí)間，再冷卻到室溫時(shí)，冷卻到室溫時(shí)，MsMsMsMs，與，與250250回火工藝效果一回火工藝效果一樣。樣。闡明，闡明，W18Cr4VW18Cr4V鋼的穩(wěn)定化與催化是可逆的，但并鋼的穩(wěn)定化與催化是可逆的，但并非一切鋼殘非一切鋼殘A A的穩(wěn)定化和催化都是可逆的。的穩(wěn)定化和催化都是可逆的。催化與穩(wěn)定化機(jī)理的解釋有以下幾種觀念：催化與穩(wěn)定化機(jī)理的解釋有以下幾種觀念：碳化物析出實(shí)際；碳化物析出實(shí)際；相硬化消除實(shí)際；相硬化消除實(shí)際；C C原子微分散實(shí)際

39、：用柯氏氣團(tuán)解釋，柯氏氣團(tuán)有一原子微分散實(shí)際：用柯氏氣團(tuán)解釋，柯氏氣團(tuán)有一上限溫度。上限溫度。 合金元素對(duì)回火時(shí)碳化物轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火時(shí)碳化物轉(zhuǎn)變的影響鋼中參與合金元素，對(duì)回火時(shí)碳化物轉(zhuǎn)變的性質(zhì)鋼中參與合金元素，對(duì)回火時(shí)碳化物轉(zhuǎn)變的性質(zhì)并無(wú)影響，但可以改動(dòng)碳化物轉(zhuǎn)變的溫度范圍。并無(wú)影響，但可以改動(dòng)碳化物轉(zhuǎn)變的溫度范圍。合金合金元元素素非碳化非碳化物構(gòu)成物構(gòu)成元素元素弱碳化物弱碳化物構(gòu)成元素構(gòu)成元素強(qiáng)碳化物強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素構(gòu)成元素SiSi可溶入可溶入-FeXC-FeXC中使其穩(wěn)定性提高，從而使中使其穩(wěn)定性提高，從而使-FeXCFeXC轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋吞蓟锏臏囟壬?，而其它轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋吞?/p>

40、化物的溫度升高，而其它非碳化物構(gòu)成元素非碳化物構(gòu)成元素CoCo、CuCu、NiNi、AlAl的影響較小。的影響較小。合金合金元元素素非碳化非碳化物構(gòu)成物構(gòu)成元素元素弱碳化物弱碳化物構(gòu)成元素構(gòu)成元素強(qiáng)碳化物強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素構(gòu)成元素CrCr、MnMn使碳化物穩(wěn)使碳化物穩(wěn)定性提高，定性提高，C C分散系分散系數(shù)減小，滲碳體不數(shù)減小，滲碳體不易析出，使碳化物易析出，使碳化物的轉(zhuǎn)變溫度升高，的轉(zhuǎn)變溫度升高，CrCr的作用大于的作用大于MnMn。強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素MoMo、W W、V V、TiTi使碳化物穩(wěn)定使碳化物穩(wěn)定性顯著提高，性顯著提高，C C的分散的分散才干顯著下降，顯著提才干顯著下

41、降，顯著提高碳化物的轉(zhuǎn)變溫度，高碳化物的轉(zhuǎn)變溫度，提高回火穩(wěn)定性。提高回火穩(wěn)定性。合金元素不僅影響碳化物的轉(zhuǎn)變溫度，同時(shí)對(duì)碳化合金元素不僅影響碳化物的轉(zhuǎn)變溫度，同時(shí)對(duì)碳化物聚集與粗化也有很大的影響，使粗化溫度升高，物聚集與粗化也有很大的影響，使粗化溫度升高，使碳化物能堅(jiān)持較細(xì)小的形狀。使碳化物能堅(jiān)持較細(xì)小的形狀。合金鋼回火時(shí)除了有合金鋼回火時(shí)除了有-FeXC-FeXC、-Fe5C2-Fe5C2、-Fe3C-Fe3C外還會(huì)出現(xiàn)特殊類型的碳化物。外還會(huì)出現(xiàn)特殊類型的碳化物。 合金鋼中碳化物的類型合金鋼中碳化物的類型當(dāng)回火析出當(dāng)回火析出后，繼續(xù)升高回火溫度，就會(huì)發(fā)生滲后，繼續(xù)升高回火溫度，就會(huì)發(fā)生滲

42、碳體向更穩(wěn)定的特殊類型碳化物的轉(zhuǎn)變，合金元素碳體向更穩(wěn)定的特殊類型碳化物的轉(zhuǎn)變，合金元素不同時(shí)，可以構(gòu)成不同類型的特殊類型的碳化物。不同時(shí)，可以構(gòu)成不同類型的特殊類型的碳化物。例如：高例如：高Cr高碳鋼淬火后，在回火過(guò)程中碳化物轉(zhuǎn)高碳鋼淬火后，在回火過(guò)程中碳化物轉(zhuǎn)變過(guò)程為變過(guò)程為(Fe,Cr)3C(Fe,Cr)3C+(Fe,Cr)7C3(Fe,Cr)7C3(Fe,Cr)23C6(Fe,Cr)7C3+ (Fe,Cr)23C6回火溫度升高回火溫度升高 特殊類型碳化物的構(gòu)成方式特殊類型碳化物的構(gòu)成方式原位形核原位形核長(zhǎng)大長(zhǎng)大獨(dú)立形核獨(dú)立形核長(zhǎng)大長(zhǎng)大總之，回火時(shí)合金鋼中碳化物的轉(zhuǎn)變，與總之，回火時(shí)合金

43、鋼中碳化物的轉(zhuǎn)變，與C C及合金元及合金元素在素在相和碳化物中的重新分配有著親密的關(guān)系。相和碳化物中的重新分配有著親密的關(guān)系。碳化物構(gòu)成元素在滲碳體中富碳化物構(gòu)成元素在滲碳體中富集，當(dāng)濃度超越合金滲碳體中集，當(dāng)濃度超越合金滲碳體中的溶解度時(shí)，滲碳體的點(diǎn)陣就的溶解度時(shí)，滲碳體的點(diǎn)陣就改組成特殊碳化物的點(diǎn)陣，完改組成特殊碳化物的點(diǎn)陣，完成向穩(wěn)定碳化物的轉(zhuǎn)變。成向穩(wěn)定碳化物的轉(zhuǎn)變。直接從直接從相中析出特殊碳相中析出特殊碳化物的晶核，同時(shí)伴隨有化物的晶核，同時(shí)伴隨有合金滲碳體的溶解。通常合金滲碳體的溶解。通常含有特殊類型碳化物構(gòu)成含有特殊類型碳化物構(gòu)成元素時(shí)，按此法進(jìn)展。元素時(shí)，按此法進(jìn)展。通常情況下

44、，碳鋼在回火的第三階段即碳化物轉(zhuǎn)通常情況下，碳鋼在回火的第三階段即碳化物轉(zhuǎn)變階段，隨著滲碳體顆粒的長(zhǎng)大，鋼件硬度將隨變階段，隨著滲碳體顆粒的長(zhǎng)大，鋼件硬度將隨回火溫度的升高而逐漸下降?；鼗饻囟鹊纳叨饾u下降。但當(dāng)鋼中含有某些特殊類型碳化物構(gòu)成元素時(shí)，但當(dāng)鋼中含有某些特殊類型碳化物構(gòu)成元素時(shí)，如如MoMo、V V、W W、TaTa、NbNb、TiTi等強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素，等強(qiáng)碳化物構(gòu)成元素，將減弱鋼件軟化傾向。當(dāng)將減弱鋼件軟化傾向。當(dāng)M M中含有足夠量上述碳化中含有足夠量上述碳化物構(gòu)成元素時(shí)，在物構(gòu)成元素時(shí)，在500500以上回火時(shí)將析出細(xì)小的以上回火時(shí)將析出細(xì)小的特殊碳化物，導(dǎo)致因回火溫度升高

45、、滲碳體粗化特殊碳化物，導(dǎo)致因回火溫度升高、滲碳體粗化而軟化的鋼再度硬化，這種景象稱為二次硬化。而軟化的鋼再度硬化，這種景象稱為二次硬化。 回火時(shí)的二次硬化景象回火時(shí)的二次硬化景象10.10%C10.10%C，20.19%C20.19%C，2.91%Cr2.91%Cr30.11%C30.11%C，2.14%Mo2.14%Mo40.50%C40.50%C，0.52%Ti0.52%Ti50.32%C50.32%C，1.36%V1.36%V60.35%C60.35%C，12%Cr12%Cr70.43%C70.43%C，5.6%Mo5.6%Mo當(dāng)鋼中含有合金元素時(shí)，當(dāng)鋼中含有合金元素時(shí)，在回火過(guò)程中，

46、由于合金在回火過(guò)程中，由于合金元素分散才干很低，新生元素分散才干很低，新生成的特殊碳化物彌散度極成的特殊碳化物彌散度極高，又與高，又與相堅(jiān)持共格，相堅(jiān)持共格，隨回火溫度的升高，特殊隨回火溫度的升高，特殊碳化物尺寸加大，數(shù)量增碳化物尺寸加大，數(shù)量增多，從而使多，從而使相的共格畸相的共格畸變?cè)龃?，?dǎo)致鋼材在隨回變?cè)龃?，?dǎo)致鋼材在隨回火溫度升高而出現(xiàn)硬度升火溫度升高而出現(xiàn)硬度升高的景象，即二次硬化。高的景象，即二次硬化。 二次硬化產(chǎn)生的緣由二次硬化產(chǎn)生的緣由合金鋼在高溫回火時(shí)，假設(shè)能構(gòu)成細(xì)小彌散分布的合金鋼在高溫回火時(shí)，假設(shè)能構(gòu)成細(xì)小彌散分布的特殊碳化物，由于碳化物又與特殊碳化物，由于碳化物又與相堅(jiān)

47、持共格聯(lián)絡(luò)，相堅(jiān)持共格聯(lián)絡(luò)，因此顯著推遲因此顯著推遲相的回復(fù)與再結(jié)晶，使相的回復(fù)與再結(jié)晶，使相處于較相處于較大的畸變形狀，此時(shí)鋼的硬度、強(qiáng)度依然可以堅(jiān)持大的畸變形狀，此時(shí)鋼的硬度、強(qiáng)度依然可以堅(jiān)持較高的數(shù)值，即具有很高的回火穩(wěn)定性。較高的數(shù)值，即具有很高的回火穩(wěn)定性。在合金鋼中，常用合金元素如在合金鋼中，常用合金元素如MoMo、W W、TiTi、V V、CrCr和和SiSi等，均具有妨礙回火時(shí)各類畸變消除的作用，而等，均具有妨礙回火時(shí)各類畸變消除的作用，而且普通都延緩且普通都延緩相的回復(fù)與再結(jié)晶以及碳化物的聚相的回復(fù)與再結(jié)晶以及碳化物的聚集長(zhǎng)大過(guò)程，從而提高回火穩(wěn)定性。集長(zhǎng)大過(guò)程，從而提高回火

48、穩(wěn)定性。 合金元素對(duì)回火時(shí)合金元素對(duì)回火時(shí)相回復(fù)與再結(jié)晶的影響相回復(fù)與再結(jié)晶的影響合金元素含量增高，這種延緩合金元素含量增高，這種延緩相的回復(fù)與再結(jié)晶相的回復(fù)與再結(jié)晶的作用越強(qiáng)。的作用越強(qiáng)。鋼中同時(shí)參與幾種合金元素，其相互作用加劇。鋼中同時(shí)參與幾種合金元素，其相互作用加劇。總之，合金鋼具有較高的回火穩(wěn)定性，同時(shí)由于回總之，合金鋼具有較高的回火穩(wěn)定性，同時(shí)由于回火時(shí)可以出現(xiàn)二次淬火和二次硬化景象，使零件回火時(shí)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(qiáng)度，使鋼具有紅硬性和火后仍具有較高的硬度和強(qiáng)度，使鋼具有紅硬性和熱強(qiáng)性，這對(duì)高溫下任務(wù)的零件是非常重要的。熱強(qiáng)性，這對(duì)高溫下任

49、務(wù)的零件是非常重要的。鋼在回火時(shí)機(jī)械性能的變化，與其顯微組織的變鋼在回火時(shí)機(jī)械性能的變化，與其顯微組織的變化有著親密的關(guān)系。化有著親密的關(guān)系。10.3 10.3 淬火鋼回火后機(jī)械性能的變化淬火鋼回火后機(jī)械性能的變化不同碳含量的鋼隨不同碳含量的鋼隨回火溫度的升高，回火溫度的升高，鋼 的 硬 度 逐 漸 降鋼 的 硬 度 逐 漸 降低。低。鋼的硬度鋼的硬度馬氏體的硬度主要來(lái)自馬氏體的硬度主要來(lái)自過(guò)飽和過(guò)飽和C的固溶強(qiáng)化。的固溶強(qiáng)化。在回火的時(shí)效階段即在回火的時(shí)效階段即100 時(shí)，回火組織的硬度時(shí)，回火組織的硬度略有添加，低溫回火峰略有添加，低溫回火峰值的出現(xiàn)與值的出現(xiàn)與-碳化物的碳化物的共格析出有

50、關(guān)。共格析出有關(guān)。除時(shí)效階段外，回火的整個(gè)過(guò)程都伴隨著馬氏體碳除時(shí)效階段外，回火的整個(gè)過(guò)程都伴隨著馬氏體碳含量降低，而過(guò)渡碳化物析出產(chǎn)生的硬化效果小于含量降低，而過(guò)渡碳化物析出產(chǎn)生的硬化效果小于固溶強(qiáng)化作用的減弱，因此鋼的硬度下降。固溶強(qiáng)化作用的減弱，因此鋼的硬度下降。當(dāng)滲碳體已析出、基體碳含量已降低到平衡濃度當(dāng)滲碳體已析出、基體碳含量已降低到平衡濃度后，起強(qiáng)化作用的機(jī)理根本上是滲碳體的彌散強(qiáng)后，起強(qiáng)化作用的機(jī)理根本上是滲碳體的彌散強(qiáng)化。因此，隨著滲碳體的粗化和球化、以及鐵素化。因此，隨著滲碳體的粗化和球化、以及鐵素體的回火和等軸化，鋼的硬度將進(jìn)一步降低。體的回火和等軸化，鋼的硬度將進(jìn)一步降低

51、。雖然，鋼中雖然，鋼中M M將因碳化將因碳化物的析出而使硬度逐物的析出而使硬度逐漸降低，但又因剩余漸降低，但又因剩余A A轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗疝D(zhuǎn)變?yōu)榛鼗餗 M或貝氏體或貝氏體而使硬度升高。而使硬度升高。硬度的變化還與鋼中剩硬度的變化還與鋼中剩余余A A含量親密相關(guān)。含量親密相關(guān)。這兩種相互矛盾要素的作用可使鋼的硬度變化從緩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(jiān)持不變，這種硬度的變化情況取決于剩慢下降到堅(jiān)持不變，這種硬度的變化情況取決于剩余余A A量的多少。量的多少。高碳鋼經(jīng)一樣溫度回火后的硬度較低碳鋼為高。高碳鋼經(jīng)一樣溫度回火后的硬度較低碳鋼為高。鋼的強(qiáng)度和塑性鋼的強(qiáng)度和塑性0.2%C0

52、.2%C鋼鋼在回火溫度較低時(shí)，由于在回火溫度較低時(shí)，由于淬火應(yīng)力的逐漸消除，鋼淬火應(yīng)力的逐漸消除，鋼的強(qiáng)度有所升高，但當(dāng)回的強(qiáng)度有所升高，但當(dāng)回火溫度高于火溫度高于250250后，由后，由于滲碳體的析出，鋼的強(qiáng)于滲碳體的析出，鋼的強(qiáng)度逐漸降低。度逐漸降低。在整個(gè)回火過(guò)程中，鋼的在整個(gè)回火過(guò)程中，鋼的塑性都是隨著回火溫度的塑性都是隨著回火溫度的升高而逐漸升高的。升高而逐漸升高的。與回火脆性有關(guān)與回火脆性有關(guān)0.41%C0.41%C鋼鋼在回火溫度較低時(shí)，由于在回火溫度較低時(shí)，由于淬火應(yīng)力的逐漸消除，鋼淬火應(yīng)力的逐漸消除，鋼的強(qiáng)度有所升高，但當(dāng)回的強(qiáng)度有所升高，但當(dāng)回火溫度高于火溫度高于250250

53、后，由后，由于滲碳體的析出，鋼的強(qiáng)于滲碳體的析出，鋼的強(qiáng)度逐漸降低。度逐漸降低。在整個(gè)回火過(guò)程中，鋼的在整個(gè)回火過(guò)程中，鋼的塑性都是隨著回火溫度的塑性都是隨著回火溫度的升高而逐漸升高的。升高而逐漸升高的。0.82%C0.82%C鋼鋼由于低溫回火時(shí)高碳由于低溫回火時(shí)高碳鋼的脆性很大，拉伸鋼的脆性很大，拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生早期脆實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)生早期脆斷，因此測(cè)不出強(qiáng)度斷，因此測(cè)不出強(qiáng)度值。值?？偟囊?guī)律一樣：鋼的總的規(guī)律一樣：鋼的強(qiáng)度隨著回火溫度升強(qiáng)度隨著回火溫度升高而逐漸降低，鋼的高而逐漸降低，鋼的塑性隨著回火溫度的塑性隨著回火溫度的升高而逐漸升高。升高而逐漸升高。彈性極限值在彈性極限值在3003004 0

54、0 4 0 0 之 間 出 現(xiàn) 峰之 間 出 現(xiàn) 峰值。值。高溫回火后的彈性極高溫回火后的彈性極限值低是由于高溫回限值低是由于高溫回火后鋼的強(qiáng)度太低；火后鋼的強(qiáng)度太低；而低溫回火后的彈性而低溫回火后的彈性極限值低是由于內(nèi)應(yīng)極限值低是由于內(nèi)應(yīng)力未得到充分消除。力未得到充分消除。因此，彈簧鋼普通在因此，彈簧鋼普通在300300400400回火?；鼗稹Ｇ罢呓柚趦?nèi)應(yīng)力的降低、前者借助于內(nèi)應(yīng)力的降低、M M正方度的明顯減小和體積收縮等正方度的明顯減小和體積收縮等引起塑性流變起作用；引起塑性流變起作用；后者借助于碳化物長(zhǎng)大時(shí)的橋接作用和分散控制的愈協(xié)作用起后者借助于碳化物長(zhǎng)大時(shí)的橋接作用和分散控制的愈協(xié)

55、作用起作用。作用。鋼中的顯微裂紋鋼中的顯微裂紋高碳鋼淬火組織中，在高碳鋼淬火組織中，在片片M M的結(jié)合處往往生成的結(jié)合處往往生成許多顯微裂紋，回火對(duì)許多顯微裂紋，回火對(duì)消除這些顯微裂紋具有消除這些顯微裂紋具有明顯作用。明顯作用。主要是主要是-碳化物的共碳化物的共格析出和碳化物的聚積格析出和碳化物的聚積長(zhǎng)大起作用。長(zhǎng)大起作用。通常，淬火鋼在回火時(shí)，通常，淬火鋼在回火時(shí)，隨著回火溫度的升高，由隨著回火溫度的升高，由于淬火內(nèi)應(yīng)力消除、碳化于淬火內(nèi)應(yīng)力消除、碳化物聚集長(zhǎng)大和球化，以及物聚集長(zhǎng)大和球化，以及相的回復(fù)和再結(jié)晶，強(qiáng)度相的回復(fù)和再結(jié)晶，強(qiáng)度和硬度降低，韌性升高。和硬度降低，韌性升高。但是，在許

56、多鋼的回火溫但是，在許多鋼的回火溫度與沖擊韌性的關(guān)系曲線度與沖擊韌性的關(guān)系曲線中出現(xiàn)了兩個(gè)低谷，一個(gè)中出現(xiàn)了兩個(gè)低谷，一個(gè)在在200200350350之間，另一之間，另一個(gè)在個(gè)在450450600600之間。之間。 10.4 10.4 鋼的回火脆性鋼的回火脆性淬火鋼在回火時(shí)的沖擊淬火鋼在回火時(shí)的沖擊韌性，并不一定隨回火韌性，并不一定隨回火溫度的升高而單調(diào)添加，溫度的升高而單調(diào)添加，許多鋼能夠在兩個(gè)溫度許多鋼能夠在兩個(gè)溫度區(qū)域出現(xiàn)韌性下降的景區(qū)域出現(xiàn)韌性下降的景象。象。這種隨回火溫度的升高，沖擊韌性反而下降的景象，這種隨回火溫度的升高，沖擊韌性反而下降的景象，稱為稱為“回火脆性。回火脆性。在在2

57、00200350350之間出現(xiàn)的回火脆性稱為第一類回火之間出現(xiàn)的回火脆性稱為第一類回火脆性低溫回火脆性；在脆性低溫回火脆性；在450450600600之間出現(xiàn)的之間出現(xiàn)的回火脆性稱為第二類回火脆性高溫回火脆性。回火脆性稱為第二類回火脆性高溫回火脆性。假設(shè)將曾經(jīng)產(chǎn)生第一類回火脆性的工件加熱到假設(shè)將曾經(jīng)產(chǎn)生第一類回火脆性的工件加熱到更高溫度回火，那么可以消除脆性，使沖擊韌更高溫度回火，那么可以消除脆性，使沖擊韌性重新升高。此時(shí)，即使再將工件在產(chǎn)生這種性重新升高。此時(shí)，即使再將工件在產(chǎn)生這種回火脆性的溫度區(qū)域內(nèi)回火，也不會(huì)重新產(chǎn)生回火脆性的溫度區(qū)域內(nèi)回火，也不會(huì)重新產(chǎn)生這種脆性。因此，第一類回火脆性

58、也稱為不可這種脆性。因此，第一類回火脆性也稱為不可逆回火脆性。逆回火脆性。 第一類回火脆性的主要特征第一類回火脆性的主要特征幾乎一切的鋼均存在第一類回火脆性。幾乎一切的鋼均存在第一類回火脆性。 第一類回火脆性第一類回火脆性 具有不可逆性具有不可逆性產(chǎn)生第一類回火脆性的工件，其斷口大多為晶間產(chǎn)生第一類回火脆性的工件，其斷口大多為晶間( (沿晶界沿晶界) )斷裂；而在非脆化溫度區(qū)域回火的工件，斷裂；而在非脆化溫度區(qū)域回火的工件，斷口普通為穿晶斷口普通為穿晶( (沿晶粒內(nèi)部沿晶粒內(nèi)部) )斷裂。斷裂。 與回火后的冷卻速度無(wú)關(guān)與回火后的冷卻速度無(wú)關(guān)第一類回火脆性與回火后的冷卻速度無(wú)關(guān)，即在第一類回火脆

59、性與回火后的冷卻速度無(wú)關(guān)，即在產(chǎn)生回火脆性的溫度區(qū)域保溫后，無(wú)論隨后是快產(chǎn)生回火脆性的溫度區(qū)域保溫后，無(wú)論隨后是快冷還是慢冷，鋼件都會(huì)產(chǎn)生脆性。冷還是慢冷，鋼件都會(huì)產(chǎn)生脆性。 斷口為沿晶脆性斷口斷口為沿晶脆性斷口 第一類回火脆性的影響要素第一類回火脆性的影響要素第一類回火脆性影響要素第一類回火脆性影響要素第一類回火脆性就愈嚴(yán)重第一類回火脆性就愈嚴(yán)重愈粗大愈粗大愈多愈多化學(xué)成分化學(xué)成分A A晶粒度晶粒度剩余剩余A A量量如如S S、P P、AsAs、SbSb、CuCu、N N、H H、O O等等如如MnMn、SiSi、CrCr、NiNi、V V等，還能夠提高脆等，還能夠提高脆性出現(xiàn)的溫度性出現(xiàn)的

60、溫度如如MoMo、W W、TiTi、AlAl等，以等，以MoMo效效果最顯著果最顯著有害有害雜質(zhì)雜質(zhì)元素元素促進(jìn)促進(jìn)脆性脆性元素元素減弱減弱脆性脆性元素元素說(shuō)法很多，尚無(wú)定論，很能夠是多種要素綜協(xié)作說(shuō)法很多，尚無(wú)定論，很能夠是多種要素綜協(xié)作用的結(jié)果，而對(duì)于不同的鋼材來(lái)說(shuō)，也能夠是不用的結(jié)果，而對(duì)于不同的鋼材來(lái)說(shuō)，也能夠是不同要素所致。大致有以下三種觀念：同要素所致。大致有以下三種觀念： 第一類回火脆性的構(gòu)成機(jī)制第一類回火脆性的構(gòu)成機(jī)制最初以為第一類回火脆性產(chǎn)生的緣由是由于剩余最初以為第一類回火脆性產(chǎn)生的緣由是由于剩余A A轉(zhuǎn)變所致。轉(zhuǎn)變所致。剩余剩余A A轉(zhuǎn)變實(shí)際轉(zhuǎn)變實(shí)際碳化物析出實(shí)際碳化物析