材料熱處理第7章鋼的回火轉(zhuǎn)變

1、鋼的回火轉(zhuǎn)變第第7章章主要內(nèi)容主要內(nèi)容u 淬火碳鋼在回火過程中的組織變化淬火碳鋼在回火過程中的組織變化u 影響回火轉(zhuǎn)變的因素影響回火轉(zhuǎn)變的因素u 淬火鋼回火時(shí)力學(xué)性能的變化淬火鋼回火時(shí)力學(xué)性能的變化回火回火-將淬火鋼加熱到低于將淬火鋼加熱到低于A A1 1臨界點(diǎn)以下的某一溫臨界點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，使淬火態(tài)組織發(fā)生某種程度度，保溫一定時(shí)間，使淬火態(tài)組織發(fā)生某種程度的變化，再冷卻到室溫，從而調(diào)整零件的使用性的變化，再冷卻到室溫，從而調(diào)整零件的使用性能的工藝，稱為回火。能的工藝，稱為回火。 A1Mst淬火回火回火的目的回火的目的 1.降低內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形、開裂。降低內(nèi)應(yīng)力，防止工件變

2、形、開裂。 2.調(diào)整性能（提高淬火鋼的塑性和韌性）調(diào)整性能（提高淬火鋼的塑性和韌性） 滿足生產(chǎn)需要。滿足生產(chǎn)需要。 3.穩(wěn)定組織，防止尺寸變化。穩(wěn)定組織，防止尺寸變化。 4.降低硬度，便于切削加工。降低硬度，便于切削加工。 回火往往是零件生產(chǎn)中的最后一道工序，決回火往往是零件生產(chǎn)中的最后一道工序，決定鋼件最后的性能。定鋼件最后的性能。根據(jù)回火溫度可將鋼的回火分為三類：根據(jù)回火溫度可將鋼的回火分為三類：低溫回火低溫回火( (150250 C) 回火馬氏體，馬氏體內(nèi)的過飽和碳原子會(huì)以高度彌散并與母相保持著共格關(guān)系的碳化物析出。中溫回火中溫回火( 300500 C) 回火屈氏體回火屈氏體，形成在鐵素

3、體基體上彌散分布細(xì)小滲碳體顆粒的組織。高溫回火高溫回火 (500650 C) 回火索氏體回火索氏體，等軸狀鐵素體和細(xì)粒狀碳化物構(gòu)成的復(fù)相組織。淬火加高溫回火也叫調(diào)質(zhì)處理。刀具刀具回火馬氏體回火馬氏體淬火馬氏體淬火馬氏體彈簧彈簧 熱鍛模熱鍛模回火屈氏體回火屈氏體屈氏體屈氏體回火索氏體回火索氏體索氏體索氏體凸輪軸凸輪軸變速箱變速箱7.1 7.1 淬火碳鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火碳鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變主要有五個(gè)過程，他們淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變主要有五個(gè)過程，他們不是單獨(dú)發(fā)不是單獨(dú)發(fā)生，而是相互重疊的生，而是相互重疊的： M M中碳原子偏聚（前期階段）中碳原子偏聚（前期階段） M M分解（第一

4、階段轉(zhuǎn)變）分解（第一階段轉(zhuǎn)變） A AR R轉(zhuǎn)變（第二階段轉(zhuǎn)變）轉(zhuǎn)變（第二階段轉(zhuǎn)變） 碳化物析出與轉(zhuǎn)變（第三階段轉(zhuǎn)變）碳化物析出與轉(zhuǎn)變（第三階段轉(zhuǎn)變） 相回復(fù)與再結(jié)晶及碳化物聚集長(zhǎng)大（第四階段轉(zhuǎn)變）相回復(fù)與再結(jié)晶及碳化物聚集長(zhǎng)大（第四階段轉(zhuǎn)變）溫度由低到高溫度由低到高（一）碳的偏聚和聚積（一）碳的偏聚和聚積（80100以下以下）原因：原因： M是是C在在-Fe中的過飽和間隙固溶體，中的過飽和間隙固溶體，C原子分布在體心立方點(diǎn)陣的扁八面體間原子分布在體心立方點(diǎn)陣的扁八面體間隙位置，使晶體點(diǎn)陣產(chǎn)生嚴(yán)重的隙位置，使晶體點(diǎn)陣產(chǎn)生嚴(yán)重的彈性變彈性變形形，加之晶體點(diǎn)陣中的，加之晶體點(diǎn)陣中的微觀缺陷較多微觀

5、缺陷較多，因此使馬氏體的因此使馬氏體的能量較高能量較高，處于，處于不穩(wěn)定不穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài)。因此。因此C（N）原子向微觀缺陷處的）原子向微觀缺陷處的偏聚使馬氏體偏聚使馬氏體能量降低能量降低。（一）（一）碳的偏聚和聚積（碳的偏聚和聚積（80100以下以下）特征：特征： 從從尺寸、比熱、金相組織和硬度上都觀察不到明顯變化尺寸、比熱、金相組織和硬度上都觀察不到明顯變化； 在馬氏體中在馬氏體中C（N）原子短距離移動(dòng)，發(fā)生）原子短距離移動(dòng)，發(fā)生C原子的偏聚；原子的偏聚；（一）（一）碳的偏聚和聚積（碳的偏聚和聚積（80100以下以下）特征：特征： 富集區(qū)的碳原子將發(fā)生有序化富集區(qū)的碳原子將發(fā)生有序化 析出碳化

6、物析出碳化物馬氏體分解馬氏體分解。 隨著碳化物的析出，馬氏體中的碳含量不斷降隨著碳化物的析出，馬氏體中的碳含量不斷降低，點(diǎn)陣常數(shù)低，點(diǎn)陣常數(shù)c減小，減小，a增大，正方度增大，正方度c/a減小。減小。過飽過飽和程度下降。和程度下降。（二）（二） M分解（分解（100250）M分解過程與分解過程與M的成分的成分(碳含量碳含量)密切相關(guān)密切相關(guān) 1）高碳）高碳M的分解的分解 M的雙相分解的雙相分解 M的單相分解的單相分解 2）低碳）低碳M的分解的分解1 1）高碳馬氏體的分解）高碳馬氏體的分解特征：特征： 當(dāng)回火溫度低于當(dāng)回火溫度低于125時(shí)，時(shí)，相呈現(xiàn)兩種正方度，即由于相呈現(xiàn)兩種正方度，即由于碳化物

7、析出，同時(shí)出現(xiàn)碳含量不同的兩種碳化物析出，同時(shí)出現(xiàn)碳含量不同的兩種相：相： a ) C%:1.4%1.2% (接近淬火高碳接近淬火高碳M)（c/a=1.0621.054）; b) C%: 0.27%0.29%(低碳低碳M)（c/a=1.012l.0l3）; 當(dāng)回火溫度高于當(dāng)回火溫度高于125時(shí)，時(shí)，相的正方度只有一種，即只相的正方度只有一種，即只存在一種存在一種相，而且隨回火溫度升高，相，而且隨回火溫度升高，c/ a逐漸減小，逐漸減小，相中碳相中碳含量逐漸降低。含量逐漸降低。這表明，由于回火溫度不同，碳化物析出可以有兩種不同方這表明，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

8、單相分解。式，即雙相分解和單相分解。高碳（高碳（1.4%C）馬氏體正方度和碳含量及回火溫度的關(guān)系）馬氏體正方度和碳含量及回火溫度的關(guān)系a. 馬氏體的雙相分解溫度：溫度： 回火溫度在回火溫度在125150以下以下;特征：特征： 隨著碳化物的析出，出現(xiàn)隨著碳化物的析出，出現(xiàn)兩種兩種正方度不同的正方度不同的相相： 具有高正方度的保持原始碳含量的具有高正方度的保持原始碳含量的未分解的未分解的M； 具有低正方度的具有低正方度的碳已部分析出的碳已部分析出的M。 隨著回火時(shí)間延長(zhǎng)，即隨著碳化物析出，兩種隨著回火時(shí)間延長(zhǎng)，即隨著碳化物析出，兩種相相 的碳含量均不發(fā)生改變，只是的碳含量均不發(fā)生改變，只是高碳區(qū)愈

9、來愈少，而高碳區(qū)愈來愈少，而 低碳區(qū)愈來愈多低碳區(qū)愈來愈多。馬氏體雙相分解示意圖馬氏體雙相分解示意圖碳化物碳化物C0C1碳化物碳化物C0C1C0C1碳化物長(zhǎng)大：碳化物長(zhǎng)大：在碳原子富集區(qū)，經(jīng)過有序化后析出碳化物晶核并依在碳原子富集區(qū)，經(jīng)過有序化后析出碳化物晶核并依靠周圍靠周圍相提供的碳原子長(zhǎng)大成碳化物顆粒。相提供的碳原子長(zhǎng)大成碳化物顆粒。兩相兩相相形成：相形成：由于碳化物的析出，在其周圍出現(xiàn)由于碳化物的析出，在其周圍出現(xiàn)低碳（低碳（C1）的）的相相，而遠(yuǎn)處的，而遠(yuǎn)處的相仍保持相仍保持原有碳含量原有碳含量C0。馬氏體雙相分解時(shí)碳的分布馬氏體雙相分解時(shí)碳的分布碳化物碳化物C0C1M繼續(xù)分解：繼續(xù)分

10、解：由于溫度較低，由于溫度較低，碳原子不能作遠(yuǎn)距離擴(kuò)散碳原子不能作遠(yuǎn)距離擴(kuò)散，已經(jīng)析，已經(jīng)析出的碳化物不能繼續(xù)長(zhǎng)大。馬氏體的繼續(xù)分解只能依靠在其他出的碳化物不能繼續(xù)長(zhǎng)大。馬氏體的繼續(xù)分解只能依靠在其他高碳高碳區(qū)析出新的碳化物顆粒區(qū)析出新的碳化物顆粒，并在其周圍形成，并在其周圍形成新的低碳區(qū)新的低碳區(qū)。馬氏體雙相分解時(shí)碳的分布馬氏體雙相分解時(shí)碳的分布C0C1M分解完成分解完成：隨著分解過程進(jìn)行，隨著分解過程進(jìn)行，高碳區(qū)愈來愈少，低碳區(qū)愈來高碳區(qū)愈來愈少，低碳區(qū)愈來愈多愈多。當(dāng)高碳區(qū)完全消失時(shí)雙相分解即告結(jié)束。此時(shí)，。當(dāng)高碳區(qū)完全消失時(shí)雙相分解即告結(jié)束。此時(shí)，相的平均相的平均碳含量降至碳含量降至C

11、1。馬氏體雙相分解時(shí)碳的分布馬氏體雙相分解時(shí)碳的分布C1C1 低碳區(qū)的低碳區(qū)的C1與馬氏體原始與馬氏體原始C0及分解溫度無(wú)關(guān)，為一恒定值，及分解溫度無(wú)關(guān)，為一恒定值，約為約為0.25%0.30%。溫度越高，分解越快。溫度越高，分解越快。馬氏體雙相分解時(shí)碳的分布馬氏體雙相分解時(shí)碳的分布C1C1b.b.馬氏體的單相分解馬氏體的單相分解溫度：溫度： 回火溫度高于回火溫度高于125150；特征：特征： 馬氏體將以連續(xù)分解方式進(jìn)行分解。馬氏體將以連續(xù)分解方式進(jìn)行分解。碳原子的活動(dòng)能力增強(qiáng)，能夠進(jìn)行較長(zhǎng)距離的擴(kuò)散。碳原子的活動(dòng)能力增強(qiáng)，能夠進(jìn)行較長(zhǎng)距離的擴(kuò)散。已經(jīng)析出的已經(jīng)析出的碳化物碳化物有可能從較遠(yuǎn)區(qū)

12、域獲得碳原子而長(zhǎng)大，有可能從較遠(yuǎn)區(qū)域獲得碳原子而長(zhǎng)大，相相內(nèi)的碳濃度梯度也可以通過碳內(nèi)的碳濃度梯度也可以通過碳原子的擴(kuò)散而消除。原子的擴(kuò)散而消除。在分解過程中不再存在兩種不同碳含量的在分解過程中不再存在兩種不同碳含量的相相。相的碳含量及正方度隨相的碳含量及正方度隨分解過程的進(jìn)行不斷下降。當(dāng)溫度達(dá)到分解過程的進(jìn)行不斷下降。當(dāng)溫度達(dá)到300時(shí)，正方度時(shí)，正方度c/a接近接近1，此時(shí)，此時(shí)相中的碳含量已經(jīng)接近平衡狀態(tài)，馬氏體的脫溶分解過程基本結(jié)束。相中的碳含量已經(jīng)接近平衡狀態(tài)，馬氏體的脫溶分解過程基本結(jié)束。2 2）低碳馬氏體的分解）低碳馬氏體的分解 特征：特征： 低碳鋼的低碳鋼的Ms點(diǎn)較高，淬火時(shí)發(fā)

13、生自回火。點(diǎn)較高，淬火時(shí)發(fā)生自回火。 在淬火形成馬氏體的過程中，除了可能發(fā)生碳原子向位錯(cuò)的偏聚外，在最先形成在淬火形成馬氏體的過程中，除了可能發(fā)生碳原子向位錯(cuò)的偏聚外，在最先形成的馬氏體中還可能發(fā)生的馬氏體中還可能發(fā)生自回火，析出碳化物自回火，析出碳化物。鋼的。鋼的Ms點(diǎn)愈高，淬火冷卻速度愈慢，點(diǎn)愈高，淬火冷卻速度愈慢，則自回火析出的碳化物就愈多。則自回火析出的碳化物就愈多。 回火溫度較低不析出碳化物，高于回火溫度較低不析出碳化物，高于200的回火析出碳化物。的回火析出碳化物。 淬火后在淬火后在100200之間回火時(shí)，低碳板條狀馬氏體不析出碳化物，之間回火時(shí)，低碳板條狀馬氏體不析出碳化物，C原

14、子仍然原子仍然偏聚在位錯(cuò)線附近偏聚在位錯(cuò)線附近，這是由于，這是由于C原子偏聚的能量狀態(tài)低于析出碳化物的能量狀態(tài)。原子偏聚的能量狀態(tài)低于析出碳化物的能量狀態(tài)。 當(dāng)回火溫度高于當(dāng)回火溫度高于200時(shí)，才有可能通過時(shí)，才有可能通過單相分解析出碳化物單相分解析出碳化物，使，使基體中的碳含基體中的碳含量降低。量降低?？偨Y(jié)：總結(jié)：隨著回火溫度隨著回火溫度不斷析出過飽和碳不斷析出過飽和碳馬氏體的馬氏體的碳含量碳含量 立方馬氏體立方馬氏體碳化物碳化物馬氏體分解（回火第一階段轉(zhuǎn)變）馬氏體分解（回火第一階段轉(zhuǎn)變）不同碳含量馬不同碳含量馬氏體回火時(shí)碳氏體回火時(shí)碳濃度的變化濃度的變化淬火低溫回火淬火低溫回火回火回火M

15、B下下組織相似組織相似（三）（三） 殘余奧氏體轉(zhuǎn)變（殘余奧氏體轉(zhuǎn)變（200300）殘余奧氏體轉(zhuǎn)變殘余奧氏體轉(zhuǎn)變 1）殘余奧氏體向）殘余奧氏體向珠光體珠光體及及貝氏體貝氏體的轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變 2）殘余奧氏體向）殘余奧氏體向馬氏體馬氏體的轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變 a 等溫轉(zhuǎn)變成馬氏體等溫轉(zhuǎn)變成馬氏體 b 二次淬火二次淬火 1 1）殘余奧氏體向珠光體及貝氏體的轉(zhuǎn)變）殘余奧氏體向珠光體及貝氏體的轉(zhuǎn)變 淬火鋼加熱到淬火鋼加熱到Ms點(diǎn)以上、點(diǎn)以上、A1點(diǎn)以下點(diǎn)以下各個(gè)溫度等溫保持，殘余各個(gè)溫度等溫保持，殘余奧氏體在高溫區(qū)將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體在高溫區(qū)將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w珠光體，在中溫區(qū)將轉(zhuǎn)變?yōu)椋谥袦貐^(qū)將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w貝氏體。Fe-0.7C

16、-1Cr-3Ni鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖 一定量一定量馬氏體的存在促進(jìn)殘余馬氏體的存在促進(jìn)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變奧氏體轉(zhuǎn)變，尤其使貝氏體轉(zhuǎn)變，尤其使貝氏體轉(zhuǎn)變顯著加速。顯著加速。馬氏體的存在增加了貝氏體的馬氏體的存在增加了貝氏體的形核部位形核部位，從而使貝氏體轉(zhuǎn)變加，從而使貝氏體轉(zhuǎn)變加速。因?yàn)樨愂象w均在馬氏體與殘速。因?yàn)樨愂象w均在馬氏體與殘余奧氏體的交界面上形核。余奧氏體的交界面上形核。（1 1）等溫轉(zhuǎn)變成馬氏體）等溫轉(zhuǎn)變成馬氏體 條件：條件：在在已形成的馬氏體發(fā)生分解以后已形成的馬氏體發(fā)生分解以后，淬火鋼加熱到，淬火鋼加熱到低于低于Ms點(diǎn)的某一溫度等溫保持點(diǎn)的某一溫度等溫保持

17、，則殘余奧氏體有，則殘余奧氏體有可能等溫轉(zhuǎn)變成馬氏體?？赡艿葴剞D(zhuǎn)變成馬氏體。 2 2）殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變）殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變回火回火M低碳低碳M (0.25C)-碳化物碳化物AR（2 2）二次淬火）二次淬火 消除奧氏體熱穩(wěn)定化現(xiàn)象消除奧氏體熱穩(wěn)定化現(xiàn)象。 將淬火鋼加熱到較高溫度回火，若殘余奧氏體比較穩(wěn)定，將淬火鋼加熱到較高溫度回火，若殘余奧氏體比較穩(wěn)定，在回火保溫時(shí)未發(fā)生分解，則在回火后的冷卻過程中將轉(zhuǎn)變?cè)诨鼗鸨貢r(shí)未發(fā)生分解，則在回火后的冷卻過程中將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。這種在回火冷卻時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的現(xiàn)為馬氏體。這種在回火冷卻時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的現(xiàn)象稱為象稱為“二次淬火二

18、次淬火*”。 淬火高速鋼中存在大量殘余奧氏體，淬火高速鋼中存在大量殘余奧氏體，560加熱保溫后在冷卻過程中大量殘余加熱保溫后在冷卻過程中大量殘余奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，即在，即在560保溫過程中發(fā)生了某種催化，提高了殘余奧氏保溫過程中發(fā)生了某種催化，提高了殘余奧氏體的體的Ms點(diǎn)，增強(qiáng)了向馬氏體轉(zhuǎn)變的能力。點(diǎn)，增強(qiáng)了向馬氏體轉(zhuǎn)變的能力。影響二次淬火現(xiàn)象的因素影響二次淬火現(xiàn)象的因素回火工藝回火工藝舉例說明二次淬火現(xiàn)象的出現(xiàn)與回火工藝密切相關(guān)性：舉例說明二次淬火現(xiàn)象的出現(xiàn)與回火工藝密切相關(guān)性： 若若在在560回火后冷至回火后冷至250停留停留5分分鐘鐘，殘余奧氏體又將變得穩(wěn)定，在冷

19、至室，殘余奧氏體又將變得穩(wěn)定，在冷至室溫過程中不再發(fā)生轉(zhuǎn)變。即在溫過程中不再發(fā)生轉(zhuǎn)變。即在250保溫保溫過程中發(fā)生了反催化（穩(wěn)定化），降低了過程中發(fā)生了反催化（穩(wěn)定化），降低了殘余奧氏體的殘余奧氏體的Ms點(diǎn)，減弱了向馬氏體轉(zhuǎn)點(diǎn)，減弱了向馬氏體轉(zhuǎn)變的能力。上述這種催化與穩(wěn)定化可以反變的能力。上述這種催化與穩(wěn)定化可以反復(fù)進(jìn)行多次。復(fù)進(jìn)行多次。等溫停留560 如如Ta= 250二次淬火現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：二次淬火現(xiàn)象產(chǎn)生的原因： a. C 、N原子氣團(tuán)作用。原子氣團(tuán)作用。 一定溫度一定溫度 （如（如560）保溫，破壞了柯氏氣團(tuán)，）保溫，破壞了柯氏氣團(tuán)，C、N原子將從位錯(cuò)逸出而使原子將從位錯(cuò)逸出而使原子氣

20、團(tuán)原子氣團(tuán)“蒸發(fā)蒸發(fā)”，從而減小相變阻力，起到催化（反穩(wěn)定化）作用。，從而減小相變阻力，起到催化（反穩(wěn)定化）作用。b. 碳化物的析出提高了殘余奧氏體的碳化物的析出提高了殘余奧氏體的Ms點(diǎn)。點(diǎn)。 碳化物析出使其碳含量和合金元素含量下降。碳化物析出使其碳含量和合金元素含量下降。c. 相變消除了相硬化相變消除了相硬化 回火消除了馬氏體相變引起的相硬化，從而恢復(fù)了殘余奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體的回火消除了馬氏體相變引起的相硬化，從而恢復(fù)了殘余奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體的能力。能力。殘余奧氏體轉(zhuǎn)變（回火第二階段轉(zhuǎn)變）殘余奧氏體轉(zhuǎn)變（回火第二階段轉(zhuǎn)變）總結(jié)：總結(jié)：殘余奧氏體隨回火溫度不同，發(fā)生不同的轉(zhuǎn)變：殘余奧氏體隨回火溫度

21、不同，發(fā)生不同的轉(zhuǎn)變： 1）殘余奧氏體向珠光體及貝氏體的轉(zhuǎn)變）殘余奧氏體向珠光體及貝氏體的轉(zhuǎn)變 （1）在）在P形成溫度范圍內(nèi)，殘余形成溫度范圍內(nèi)，殘余A先析出碳化物，隨后分解為先析出碳化物，隨后分解為P； （2）在）在B形成溫度范圍內(nèi)，形成溫度范圍內(nèi)，A 也可能轉(zhuǎn)變?yōu)橐部赡苻D(zhuǎn)變?yōu)锽；2）殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變）殘余奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變 （3）在隨后冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗穑┰陔S后冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗餗； a，等溫轉(zhuǎn)變成馬氏體，等溫轉(zhuǎn)變成馬氏體 b，二次淬火，二次淬火 （4）殘余）殘余A熱穩(wěn)定區(qū)不轉(zhuǎn)變；熱穩(wěn)定區(qū)不轉(zhuǎn)變；（1）在）在P形成溫度范圍內(nèi)，殘余形成溫度范圍內(nèi)，殘余A先析出碳化物，隨后分解為

22、先析出碳化物，隨后分解為P；（2）在）在B形成溫度范圍內(nèi)，形成溫度范圍內(nèi)，A 也可能轉(zhuǎn)變?yōu)橐部赡苻D(zhuǎn)變?yōu)锽；（3）在隨后冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗穑┰陔S后冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗餗；（4）殘余）殘余A熱穩(wěn)定區(qū)不轉(zhuǎn)變；熱穩(wěn)定區(qū)不轉(zhuǎn)變；應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例： W18Cr4V高速工具鋼的熱處理工藝高速工具鋼的熱處理工藝含大量的合金元素，含大量的合金元素，塑性差塑性差,導(dǎo)熱性差導(dǎo)熱性差,在快速加熱時(shí)的熱應(yīng)力在快速加熱時(shí)的熱應(yīng)力使之變形開裂。加熱到使之變形開裂。加熱到淬火溫度淬火溫度12701280度在度在800840預(yù)預(yù)熱熱（W等合金元素都縮小等合金元素都縮小A區(qū)區(qū),使得共析與共晶溫度提高使得共析與共晶溫度提高,因

23、而因而選擇選擇12701280度）度）. Mf點(diǎn)高點(diǎn)高，淬火后的組織為，淬火后的組織為M十碳化物十十碳化物十殘余殘余A(多達(dá)多達(dá)30%)。 要在要在550一一570度回火，析出度回火，析出WC等引起二次硬化；等引起二次硬化； A分解分解,析析C,降低合金元素含量降低合金元素含量,使使Ms上升上升,從而造成二次淬火。從而造成二次淬火。為降低殘余為降低殘余A，需要進(jìn)行多次回火。，需要進(jìn)行多次回火。一次回火一次回火,還有還有15%的殘的殘余余A,二次回火殘余二次回火殘余A3%一一5%, 三次回火三次回火,只有只有1%一一2%,最終得最終得回火組織回火組織M十碳化物十極少量殘余十碳化物十極少量殘余 A

24、。 M內(nèi)過飽和內(nèi)過飽和C原子全部脫溶，析出更穩(wěn)定的原子全部脫溶，析出更穩(wěn)定的-碳化物碳化物 低低C C位錯(cuò)位錯(cuò)M M：集聚在位錯(cuò)附近集聚在位錯(cuò)附近C原子，可直接析出原子，可直接析出-碳化物。碳化物。位置：析出在位錯(cuò)線附近或位置：析出在位錯(cuò)線附近或M條界上，呈細(xì)小片狀。條界上，呈細(xì)小片狀。 高高C C孿晶孿晶M M：先析出先析出-碳化物，當(dāng)回火溫度高于碳化物，當(dāng)回火溫度高于250 ，析，析出出-碳化物和碳化物和-碳化物。位置：碳化物。位置：M孿晶面孿晶面112上上.（四）（四） 碳化物析出與轉(zhuǎn)變（碳化物析出與轉(zhuǎn)變（250400）碳化物析出與轉(zhuǎn)變：碳化物析出與轉(zhuǎn)變： 1）高碳馬氏體中的碳化物析出）

25、高碳馬氏體中的碳化物析出 2）低碳馬氏體中的碳化物析出）低碳馬氏體中的碳化物析出 3）中碳馬氏體中碳化物的析出）中碳馬氏體中碳化物的析出1 1）高碳馬氏體中的碳化物析出）高碳馬氏體中的碳化物析出 回火第一階段：回火第一階段：最初高碳馬氏體析出的是最初高碳馬氏體析出的是亞穩(wěn)的亞穩(wěn)的-碳化物碳化物，具有具有密排六方點(diǎn)陣，成分介于密排六方點(diǎn)陣，成分介于Fe2CFe3C之間，一般用之間，一般用-FexC表示。表示。 溫度高于溫度高于250:-碳化物碳化物 -碳化物，具有復(fù)雜斜方點(diǎn)陣，其碳化物，具有復(fù)雜斜方點(diǎn)陣，其組成為組成為Fe5C2，可用，可用-Fe5C2表示，表示，-碳化物呈薄片狀且在孿晶界面碳化

26、物呈薄片狀且在孿晶界面上析出的。上析出的。 回火溫度進(jìn)一步升高時(shí)：回火溫度進(jìn)一步升高時(shí)：-碳化物和碳化物和-碳化物又將轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的碳化物又將轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的-碳化物，即碳化物，即滲碳體滲碳體Fe3C。具有復(fù)雜斜方點(diǎn)陣，。具有復(fù)雜斜方點(diǎn)陣，-碳化物也位于原碳化物也位于原孿晶界面，呈條片狀。孿晶界面，呈條片狀。淬火高碳鋼回火過程中的碳化物轉(zhuǎn)變序列可能為：淬火高碳鋼回火過程中的碳化物轉(zhuǎn)變序列可能為：（+）（+）（+）（+）（+）在更高溫度回火時(shí)，在更高溫度回火時(shí)，形成的碳化物將全部形成的碳化物將全部轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?Fe3C。初期形成的初期形成的-Fe3C常常呈板片狀。呈板片狀。T 碳化物析出和轉(zhuǎn)變的影響因

27、素：碳化物析出和轉(zhuǎn)變的影響因素： 回火過程中碳化物的轉(zhuǎn)變主要決定于回火過程中碳化物的轉(zhuǎn)變主要決定于回火溫度回火溫度和和回火時(shí)間回火時(shí)間，隨，隨著回火著回火時(shí)間的延長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)生碳化物，發(fā)生碳化物轉(zhuǎn)變的溫度降低轉(zhuǎn)變的溫度降低，如圖所示。，如圖所示。淬火高碳鋼回火時(shí)三種碳化物的析出范圍淬火高碳鋼回火時(shí)三種碳化物的析出范圍* * * 碳化物轉(zhuǎn)變方式：碳化物轉(zhuǎn)變方式： “原位原位”形核形核-在舊碳化物的基礎(chǔ)上通過成分改變和點(diǎn)在舊碳化物的基礎(chǔ)上通過成分改變和點(diǎn)陣改組逐漸轉(zhuǎn)化為新碳化物。陣改組逐漸轉(zhuǎn)化為新碳化物。 “獨(dú)立獨(dú)立”形核形核-新碳化物在其他部位通過形核和長(zhǎng)大新碳化物在其他部位通過形核和長(zhǎng)大獨(dú)

28、立形成。此時(shí)由于新碳化物的析出，使母相碳含量下降，獨(dú)立形成。此時(shí)由于新碳化物的析出，使母相碳含量下降，故細(xì)小的舊碳化物將重新溶入母相直至消失。故細(xì)小的舊碳化物將重新溶入母相直至消失。 轉(zhuǎn)變方式主要取決于新舊碳化物與母相的慣習(xí)面和位向轉(zhuǎn)變方式主要取決于新舊碳化物與母相的慣習(xí)面和位向關(guān)系；如果相同關(guān)系；如果相同，可能進(jìn)行可能進(jìn)行原位轉(zhuǎn)變?cè)晦D(zhuǎn)變；如果不同，則為；如果不同，則為獨(dú)獨(dú)立形核長(zhǎng)大立形核長(zhǎng)大；-Fe5C2轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?Fe3C時(shí)，時(shí)，原位或獨(dú)立形核：原位或獨(dú)立形核：（+）（+）（+）（+）（+） -FexC轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)? Fe5C2或或-Fe3C時(shí)，時(shí)，獨(dú)立形核獨(dú)立形核：-FexC的慣習(xí)面

29、和位向關(guān)系與的慣習(xí)面和位向關(guān)系與-Fe5C2及及-Fe3C不同不同，不可能是原位直接轉(zhuǎn)變，不可能是原位直接轉(zhuǎn)變，而是通過而是通過-FexC溶解，新碳化物獨(dú)立溶解，新碳化物獨(dú)立形形核長(zhǎng)大核長(zhǎng)大方式進(jìn)行。方式進(jìn)行。-Fe5C2和和-Fe3C的慣習(xí)面和位向關(guān)系可的慣習(xí)面和位向關(guān)系可能能相同相同，也可能，也可能不同不同，所以既可能是，所以既可能是原位原位轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變，也可能，也可能-Fe5C2溶解，溶解，-Fe3C獨(dú)立獨(dú)立形核長(zhǎng)大形核長(zhǎng)大。2 2）低碳馬氏體中的碳化物析出）低碳馬氏體中的碳化物析出 馬氏體中馬氏體中碳含量低于碳含量低于0.2%時(shí)時(shí)，當(dāng)，當(dāng)回火溫度高回火溫度高200，將在將在碳原子偏聚區(qū)碳原

30、子偏聚區(qū)通過通過單相分解單相分解自馬氏體中直接析出自馬氏體中直接析出-碳碳化物化物。自回火：自回火：淬火溫度降至淬火溫度降至200以前，在已經(jīng)形成的馬氏體中析出以前，在已經(jīng)形成的馬氏體中析出-碳碳化物化物。自回火析出的碳化物均在馬氏體。自回火析出的碳化物均在馬氏體板條內(nèi)纏結(jié)位錯(cuò)區(qū)板條內(nèi)纏結(jié)位錯(cuò)區(qū)形成，形狀形成，形狀為細(xì)針狀。為細(xì)針狀。 回火：回火：在在250回火時(shí)，未發(fā)生自回火的馬氏體將發(fā)生回火，在馬回火時(shí)，未發(fā)生自回火的馬氏體將發(fā)生回火，在馬氏體氏體板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)處板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)處析出細(xì)針狀析出細(xì)針狀-碳化物碳化物，并沿，并沿板條馬氏體條界板條馬氏體條界析析出薄片狀出薄片狀-碳化物碳化物。

31、碳化物轉(zhuǎn)變：碳化物轉(zhuǎn)變：進(jìn)一步提高回火溫度，板條界上的進(jìn)一步提高回火溫度，板條界上的-碳化物薄片碳化物薄片在長(zhǎng)在長(zhǎng)大的同時(shí)將大的同時(shí)將發(fā)生破碎發(fā)生破碎而成為而成為短粗針狀碳化物短粗針狀碳化物。隨。隨板條界間碳化物的長(zhǎng)板條界間碳化物的長(zhǎng)大，板條內(nèi)的細(xì)針狀及細(xì)顆粒狀碳化物將重新溶入大，板條內(nèi)的細(xì)針狀及細(xì)顆粒狀碳化物將重新溶入相中。相中。 回火溫度達(dá)到回火溫度達(dá)到500550，板條內(nèi)碳化物已經(jīng)消失板條內(nèi)碳化物已經(jīng)消失，只剩下，只剩下分布在分布在界面上較粗大的直徑約為界面上較粗大的直徑約為200300nm的碳化物的碳化物。馬氏體馬氏體板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)處板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)處析出析出細(xì)針狀細(xì)針狀-碳化物碳化物低

32、碳馬氏體中的碳化物析出：低碳馬氏體中的碳化物析出：馬氏體馬氏體板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)處板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)處析出析出細(xì)針狀細(xì)針狀-碳化物碳化物馬氏體馬氏體板條條界板條條界析出析出薄片狀薄片狀-碳化物碳化物馬氏體馬氏體板條條界板條條界析出析出薄片狀薄片狀-碳化物碳化物并并長(zhǎng)大長(zhǎng)大板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)處板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)處析出析出細(xì)針狀細(xì)針狀-碳化物開始溶解碳化物開始溶解板條內(nèi)碳化物板條內(nèi)碳化物已經(jīng)已經(jīng)消失消失馬氏體馬氏體板條條界面上板條條界面上粗大的粗大的-碳化物碳化物回回火火溫溫度度增增加加3 3）中碳馬氏體中碳化物的析出）中碳馬氏體中碳化物的析出 碳含量介于碳含量介于0.2%0.6%亞穩(wěn)的亞穩(wěn)的-碳化物碳化物穩(wěn)定的

33、穩(wěn)定的-碳化物碳化物析出部位：析出部位：板條板條M析出的碳化物大部分呈薄片狀分布在板條界上析出的碳化物大部分呈薄片狀分布在板條界上超過超過0.2%的碳將分布在的碳將分布在扁八面體中心，能量較扁八面體中心，能量較高，很不穩(wěn)定，故將以高，很不穩(wěn)定，故將以碳化物形式析出碳化物形式析出200以下以下溫溫度度升升高高200以上以上原因原因?qū)\晶孿晶M析出碳化物的過程跟高碳析出碳化物的過程跟高碳M相同相同（五）（五） 碳化物聚集長(zhǎng)大與碳化物聚集長(zhǎng)大與相狀態(tài)變化相狀態(tài)變化碳化物聚集長(zhǎng)大碳化物聚集長(zhǎng)大低溫下，片狀低溫下，片狀400400 CC，聚集、球化、，聚集、球化、 細(xì)粒狀細(xì)粒狀600600 CC，迅速聚集

34、并粗化，迅速聚集并粗化1 1）內(nèi)應(yīng)力消失）內(nèi)應(yīng)力消失 內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生：內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生： 淬火時(shí)，由于熱應(yīng)力和組織應(yīng)力引起塑性變形使晶內(nèi)缺陷及淬火時(shí)，由于熱應(yīng)力和組織應(yīng)力引起塑性變形使晶內(nèi)缺陷及各種內(nèi)應(yīng)力增加。各種內(nèi)應(yīng)力增加。 第一類內(nèi)應(yīng)力第一類內(nèi)應(yīng)力：由于工件內(nèi)外溫度不一致和相變不同時(shí)而造成：由于工件內(nèi)外溫度不一致和相變不同時(shí)而造成的宏觀區(qū)域性的內(nèi)應(yīng)力。的宏觀區(qū)域性的內(nèi)應(yīng)力。 第二類內(nèi)應(yīng)力第二類內(nèi)應(yīng)力：工件中幾個(gè)晶粒內(nèi)的溫度不一致和相變不同時(shí)：工件中幾個(gè)晶粒內(nèi)的溫度不一致和相變不同時(shí)而造成的微觀區(qū)域性的內(nèi)應(yīng)力。而造成的微觀區(qū)域性的內(nèi)應(yīng)力。 第三類內(nèi)應(yīng)力第三類內(nèi)應(yīng)力：由于碳原子過飽和固溶使晶格畸變以

35、及保持共：由于碳原子過飽和固溶使晶格畸變以及保持共格關(guān)系使晶格彈性畸變所引起的內(nèi)應(yīng)力。格關(guān)系使晶格彈性畸變所引起的內(nèi)應(yīng)力?；w基體相狀態(tài)的變化相狀態(tài)的變化回火能夠消除內(nèi)應(yīng)力的原因：回火能夠消除內(nèi)應(yīng)力的原因： 回火過程中，回火過程中，隨回火溫度升高，原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，晶內(nèi)缺陷及各種殘余隨回火溫度升高，原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，晶內(nèi)缺陷及各種殘余內(nèi)應(yīng)力均逐漸下降。內(nèi)應(yīng)力均逐漸下降?；鼗饻囟扔?，內(nèi)應(yīng)力下降就愈快，下降程度也就愈大?；鼗饻囟扔撸瑑?nèi)應(yīng)力下降就愈快，下降程度也就愈大。對(duì)于淬火碳鋼，對(duì)于淬火碳鋼， 300左右左右馬氏體分解完畢，馬氏體分解完畢，第三類殘余內(nèi)應(yīng)力第三類殘余內(nèi)應(yīng)力也將隨之消失；也將隨

36、之消失； 500時(shí)時(shí)，第二類殘余內(nèi)應(yīng)力第二類殘余內(nèi)應(yīng)力也基本消失；也基本消失； 高于高于550時(shí)，時(shí)，第一類殘余內(nèi)應(yīng)力第一類殘余內(nèi)應(yīng)力接近于全部消除。因?yàn)榇藭r(shí)接近于全部消除。因?yàn)榇藭r(shí)-FexC已已經(jīng)變?yōu)闈B碳體，碳化物與經(jīng)變?yōu)闈B碳體，碳化物與相的共格聯(lián)系已被破壞，而且滲碳體顆粒也有相的共格聯(lián)系已被破壞，而且滲碳體顆粒也有一定程度的長(zhǎng)大。一定程度的長(zhǎng)大。2 2）相的相的回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶中、低碳鋼的中、低碳鋼的板條板條馬氏體馬氏體高碳鋼的高碳鋼的片狀片狀馬氏體馬氏體中、低碳鋼板條馬氏體中、低碳鋼板條馬氏體 淬火所得到的板條中存在大量位錯(cuò)，而且晶粒形狀為非等軸狀，所以在淬火所得到的板條中存在大

37、量位錯(cuò)，而且晶粒形狀為非等軸狀，所以在回火過程中，發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶?；鼗疬^程中，發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶。回復(fù)：回復(fù)：相中的相中的位錯(cuò)胞和胞內(nèi)位錯(cuò)線位錯(cuò)胞和胞內(nèi)位錯(cuò)線通過滑移和攀移而通過滑移和攀移而消失消失，導(dǎo)致晶體中位，導(dǎo)致晶體中位錯(cuò)密度錯(cuò)密度降低降低。 剩余剩余位錯(cuò)將排列成位錯(cuò)將排列成二維位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)二維位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，形成形成由它們分割而成的由它們分割而成的亞亞晶粒晶粒?；貜?fù)后組織回復(fù)后組織：相形態(tài)仍呈板條狀相形態(tài)仍呈板條狀，只是，只是板條寬度板條寬度因相鄰板條合并而因相鄰板條合并而增加增加。再結(jié)晶再結(jié)晶(600700)，板條狀，板條狀轉(zhuǎn)變成等軸狀晶粒，并逐漸長(zhǎng)大。轉(zhuǎn)變成等軸狀晶粒，并逐漸長(zhǎng)大。 高溫長(zhǎng)時(shí)

38、間回火后，得到多邊形高溫長(zhǎng)時(shí)間回火后，得到多邊形相均勻分布的球狀碳化物組成相均勻分布的球狀碳化物組成的完全再結(jié)晶組織，繼續(xù)升溫，的完全再結(jié)晶組織，繼續(xù)升溫， 相和碳化物在長(zhǎng)大。相和碳化物在長(zhǎng)大。高碳鋼片狀馬氏體高碳鋼片狀馬氏體 片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶。片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶。 回復(fù)：回復(fù)： T250，孿晶亞結(jié)構(gòu)逐漸消失孿晶亞結(jié)構(gòu)逐漸消失，而出現(xiàn)位錯(cuò)胞或位錯(cuò)線，而出現(xiàn)位錯(cuò)胞或位錯(cuò)線（可能是由于碳化物析出的體積變化引起）；（可能是由于碳化物析出的體積變化引起）； T400時(shí)時(shí)，孿晶全部消失孿晶全部消失，出現(xiàn)胞塊，出現(xiàn)胞塊，片狀馬氏體的特征依片狀馬氏體的特征依然存在然存在。再結(jié)晶：再結(jié)晶

39、： T600，發(fā)生再結(jié)晶而使片狀特征消失（與位錯(cuò)發(fā)生再結(jié)晶而使片狀特征消失（與位錯(cuò)M變化相變化相同）同）。馬氏體中碳原子偏聚馬氏體中碳原子偏聚80100 下下馬氏體分解馬氏體分解殘余奧氏體轉(zhuǎn)變殘余奧氏體轉(zhuǎn)變相狀態(tài)變化及相狀態(tài)變化及碳化物聚集長(zhǎng)大碳化物聚集長(zhǎng)大碳化物析出與轉(zhuǎn)變碳化物析出與轉(zhuǎn)變80250 間間200300 間間250400 間間高于高于400 淬火馬氏體回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變：淬火馬氏體回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變： 板條板條M的的C原子在位錯(cuò)線附近聚集；原子在位錯(cuò)線附近聚集； 孿晶片狀孿晶片狀M，在孿晶界面上聚集；，在孿晶界面上聚集；弘津氣團(tuán)弘津氣團(tuán)柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)柯垂?fàn)枤鈭F(tuán)Fe-C過渡化合物過渡化合物

40、立方立方M-碳化物碳化物高碳高碳M分解分解低碳低碳M分解分解M雙相分解雙相分解M單相分解單相分解兩種兩種正方度正方度不同的不同的相相連續(xù)分解連續(xù)分解自回火自回火單相分解單相分解富碳區(qū)富碳區(qū)M碳原子碳原子有序化有序化并轉(zhuǎn)化成并轉(zhuǎn)化成碳化物析出碳化物析出P、BM等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變M二次淬火二次淬火溫度低于溫度低于Ms， ARM已形成已形成M分解后，分解后，ARM回火冷卻過程將熱穩(wěn)定回火冷卻過程將熱穩(wěn)定A MP、B低碳低碳M-碳化物碳化物亞穩(wěn)碳化物亞穩(wěn)碳化物向向穩(wěn)定碳化物穩(wěn)定碳化物的轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化高碳高碳M碳化物析出碳化物析出低碳低碳M碳化物析出碳化物析出中碳中碳M碳化物析出碳化物析出原位形核原位形核獨(dú)立

41、形核獨(dú)立形核單相分解單相分解自回火自回火單相分解單相分解低碳低碳M-碳化物碳化物相狀態(tài)變化相狀態(tài)變化碳化物聚集長(zhǎng)大碳化物聚集長(zhǎng)大內(nèi)應(yīng)力消失內(nèi)應(yīng)力消失回復(fù)再結(jié)晶回復(fù)再結(jié)晶等軸狀等軸狀碳化物碳化物大顆粒吃小顆粒大顆粒吃小顆粒等軸狀等軸狀碳化物碳化物等軸狀等軸狀碳化物碳化物1合金元素對(duì)馬氏體分解的影響合金元素對(duì)馬氏體分解的影響2合金元素對(duì)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的影響3合金元素對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響4合金元素對(duì)合金元素對(duì)相回復(fù)和再結(jié)晶的影響相回復(fù)和再結(jié)晶的影響6.2 6.2 合金元素對(duì)馬氏體回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)馬氏體回火轉(zhuǎn)變的影響1 1合金元素對(duì)馬氏體分

42、解的影響合金元素對(duì)馬氏體分解的影響（1）合金元素對(duì)）合金元素對(duì)M分解所起作用分解所起作用阻礙：阻礙： 通過通過影響碳的擴(kuò)散影響碳的擴(kuò)散而影響馬氏體的分解過程以及碳化物粒而影響馬氏體的分解過程以及碳化物粒子的聚集長(zhǎng)大速度，從而影響子的聚集長(zhǎng)大速度，從而影響相中碳濃度的下降速度。相中碳濃度的下降速度。 合金元素與碳的結(jié)合力合金元素與碳的結(jié)合力的大小決定影響程度。的大小決定影響程度。弱碳或非碳化物形成元素的影響：弱碳或非碳化物形成元素的影響： Ni和和Mn對(duì)馬氏體分解無(wú)明顯影響。對(duì)馬氏體分解無(wú)明顯影響。 Si 和Co （非碳化物形成元素）能夠溶解到（非碳化物形成元素）能夠溶解到-FexC中，使中，使

43、-FexC穩(wěn)定，穩(wěn)定，減慢碳化物的聚集速度，從而推遲馬氏體分解。減慢碳化物的聚集速度，從而推遲馬氏體分解。強(qiáng)碳化物形成元素的影響：強(qiáng)碳化物形成元素的影響： 強(qiáng)碳化物形成元素（強(qiáng)碳化物形成元素（Cr、Mo、W、V、Ti等）與等）與C的結(jié)合力較強(qiáng)，增的結(jié)合力較強(qiáng)，增大大C在馬氏體中的擴(kuò)散激活能，阻礙在馬氏體中的擴(kuò)散激活能，阻礙C在馬氏體中的擴(kuò)散，從而減慢馬氏在馬氏體中的擴(kuò)散，從而減慢馬氏體的分解速度。體的分解速度。（2）對(duì)脫溶性能的影響對(duì)脫溶性能的影響從而影響從而影響M分解分解： 合金元素提高碳鋼的脫溶溫度，形成抗回火性：合金元素提高碳鋼的脫溶溫度，形成抗回火性： 使碳鋼完全脫溶溫度提高使碳鋼完全

44、脫溶溫度提高100150。合金鋼在較高溫度。合金鋼在較高溫度回火時(shí)仍可以保持回火時(shí)仍可以保持相具有一定飽和碳濃度和細(xì)小碳化物，從相具有一定飽和碳濃度和細(xì)小碳化物，從而保持高的硬度和強(qiáng)度。而保持高的硬度和強(qiáng)度。 * * 合金元素這種阻礙合金元素這種阻礙相中碳含量降低和碳化物顆粒長(zhǎng)大而使相中碳含量降低和碳化物顆粒長(zhǎng)大而使鋼件保持高硬度、高強(qiáng)度的性質(zhì)稱為合金元素提高了鋼的鋼件保持高硬度、高強(qiáng)度的性質(zhì)稱為合金元素提高了鋼的回火回火抗力或抗力或“抗回火性抗回火性”。2 2合金元素對(duì)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)合金元素對(duì)AR轉(zhuǎn)變所起作用：轉(zhuǎn)變所起作用： 可改變殘余奧氏體可改

45、變殘余奧氏體分解的溫度和速度分解的溫度和速度，從而影響其轉(zhuǎn)變的類型和性質(zhì)。，從而影響其轉(zhuǎn)變的類型和性質(zhì)。AR的回火轉(zhuǎn)變：的回火轉(zhuǎn)變： 在在Ms點(diǎn)以下回火時(shí)，點(diǎn)以下回火時(shí)，殘余奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。若殘余奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。若Ms點(diǎn)較高（點(diǎn)較高（100），則隨后還將發(fā)生馬氏體分解過程，形成回火馬氏體。），則隨后還將發(fā)生馬氏體分解過程，形成回火馬氏體。 在在Ms點(diǎn)以上回火時(shí)，點(diǎn)以上回火時(shí)，殘余奧氏體可能發(fā)生三種轉(zhuǎn)變：殘余奧氏體可能發(fā)生三種轉(zhuǎn)變： 在貝氏體形成區(qū)內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變?yōu)樵谪愂象w形成區(qū)內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w貝氏體； 在珠光體形成區(qū)內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變?yōu)樵谥楣怏w形成區(qū)內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w珠光體； 二次淬火，二次淬

46、火，轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體馬氏體。3 3合金元素對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響 非碳化物形成元素非碳化物形成元素（Cu、Ni、Co、Al、Si等）與碳不形成特殊等）與碳不形成特殊類型的碳化物，它們只是類型的碳化物，它們只是提高提高-FexC向向-Fe3C轉(zhuǎn)變的溫度范圍。例轉(zhuǎn)變的溫度范圍。例如鋼中加入如鋼中加入Si，能明顯提高鋼的回火抗力。，能明顯提高鋼的回火抗力。 強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)碳化物形成元素（Mo、V、W、Ti等）不但強(qiáng)烈等）不但強(qiáng)烈推遲推遲-FexC向向-Fe3C的轉(zhuǎn)變，而且還會(huì)發(fā)生滲碳體到其他類型特殊碳化物的轉(zhuǎn)變。的轉(zhuǎn)變，而且還會(huì)發(fā)生滲碳體到其他類型特殊碳化物的轉(zhuǎn)變。 合金

47、元素合金元素在滲碳體和在滲碳體和相之間相之間重新分配重新分配，從而發(fā)生碳化物成分和，從而發(fā)生碳化物成分和結(jié)構(gòu)變化：結(jié)構(gòu)變化：合金鋼回火時(shí)碳化物轉(zhuǎn)變的可能順序合金鋼回火時(shí)碳化物轉(zhuǎn)變的可能順序： 影響形成特殊碳化物的因素：影響形成特殊碳化物的因素： 合金元素的性質(zhì)和含量；合金元素的性質(zhì)和含量； 碳或氮的含量碳或氮的含量； 回火溫度回火溫度和和時(shí)間時(shí)間等。等。例，高例，高Cr高碳鋼淬火后，在回火過程中的碳化物轉(zhuǎn)變過程為：高碳鋼淬火后，在回火過程中的碳化物轉(zhuǎn)變過程為：特殊碳化物的轉(zhuǎn)變機(jī)制：特殊碳化物的轉(zhuǎn)變機(jī)制： 原位轉(zhuǎn)變； 單獨(dú)形核長(zhǎng)大；碳鋼：在回火第三階段，隨著滲碳體顆粒的長(zhǎng)大，將不斷軟化。碳鋼：在

48、回火第三階段，隨著滲碳體顆粒的長(zhǎng)大，將不斷軟化。合金鋼：合金碳化物的聚集長(zhǎng)大是通過小顆粒碳化物溶解、碳和合合金鋼：合金碳化物的聚集長(zhǎng)大是通過小顆粒碳化物溶解、碳和合金元素?cái)U(kuò)散到大顆粒碳化物中去。金元素?cái)U(kuò)散到大顆粒碳化物中去。鋼中含有鋼中含有Mo、V、W、Ta、Nb和和Ti等強(qiáng)碳化物形成元素時(shí)，將等強(qiáng)碳化物形成元素時(shí)，將減弱軟化減弱軟化傾向傾向，即增大了軟化抗力。，即增大了軟化抗力。4 4合金元素對(duì)碳化物聚集長(zhǎng)大的影響合金元素對(duì)碳化物聚集長(zhǎng)大的影響鋼的二次硬化現(xiàn)象：鋼的二次硬化現(xiàn)象：* 定義：定義： 當(dāng)馬氏體中含有足夠量碳化物形成當(dāng)馬氏體中含有足夠量碳化物形成合金元素合金元素時(shí)，時(shí)，在在500以

49、上回火時(shí)將會(huì)析出以上回火時(shí)將會(huì)析出細(xì)小的特殊碳化物細(xì)小的特殊碳化物，導(dǎo)致鋼的再，導(dǎo)致鋼的再度硬化，這種現(xiàn)象稱為度硬化，這種現(xiàn)象稱為二次硬化二次硬化。有時(shí)二次硬化峰的硬度可。有時(shí)二次硬化峰的硬度可能比淬火硬度還高。能比淬火硬度還高。二次硬化的原因：二次硬化的原因： 細(xì)小的特殊碳化物在細(xì)小的特殊碳化物在相中的高彌散度；相中的高彌散度； 相中的高密度位錯(cuò)；相中的高密度位錯(cuò)； 碳化物與碳化物與相之間的共格畸變加?。幌嘀g的共格畸變加??；合金元素含量和回火溫度馬氏體二次硬化作用的影響：合金元素含量和回火溫度馬氏體二次硬化作用的影響：合金元素含量提高，硬度提高；合金元素含量提高，硬度提高；T，碳化物數(shù)量增

50、多，碳化物尺，碳化物數(shù)量增多，碳化物尺寸逐步增大，與寸逐步增大，與相的共格畸變相的共格畸變也也逐漸加劇，直至硬度達(dá)到逐漸加劇，直至硬度達(dá)到峰值峰值。繼續(xù)升高繼續(xù)升高T，由于碳化物長(zhǎng)大，彌，由于碳化物長(zhǎng)大，彌散度減小，共格關(guān)系被破壞，共散度減小，共格關(guān)系被破壞，共格畸變消失以及格畸變消失以及位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度降低，降低，從而使硬度迅速下降。從而使硬度迅速下降。提高鋼的二次硬化效應(yīng)的途徑：提高鋼的二次硬化效應(yīng)的途徑： 第一，第一，采用低溫形變淬火方法采用低溫形變淬火方法。增大鋼中的位錯(cuò)密度，以增加。增大鋼中的位錯(cuò)密度，以增加特殊碳化物的形核部位，從而進(jìn)一步增大碳化物的彌散度。特殊碳化物的形核部位，從

51、而進(jìn)一步增大碳化物的彌散度。 第二，第二，鋼中加入某些合金元素鋼中加入某些合金元素。以減慢特殊碳化物形成元素的。以減慢特殊碳化物形成元素的擴(kuò)散，抑制細(xì)小碳化物的長(zhǎng)大和延緩這類碳化物時(shí)效現(xiàn)象的發(fā)生。擴(kuò)散，抑制細(xì)小碳化物的長(zhǎng)大和延緩這類碳化物時(shí)效現(xiàn)象的發(fā)生。如加入如加入Co、Al、Si等。等?？偨Y(jié)：合金元素對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響結(jié)果： 提高鋼的回火抗力；提高鋼的回火抗力； （也就是推遲亞穩(wěn)態(tài)碳化物向穩(wěn)定態(tài)的轉(zhuǎn)變） 形成特殊碳化物；形成特殊碳化物； 產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象5 5合金元素對(duì)合金元素對(duì)相回復(fù)和再結(jié)晶的影響相回復(fù)和再結(jié)晶的影響u 延遲延遲相的回復(fù)和再結(jié)晶，保持高的回火穩(wěn)定性相的回復(fù)和

52、再結(jié)晶，保持高的回火穩(wěn)定性 顯著地顯著地延遲延遲相的回復(fù)和再結(jié)晶相的回復(fù)和再結(jié)晶，因而使，因而使相處于較大的畸變狀態(tài)，相處于較大的畸變狀態(tài)，仍然保持仍然保持較高的硬度和強(qiáng)度較高的硬度和強(qiáng)度，即具有很高的，即具有很高的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性。n 合金元素含量增高，這種延緩作用增強(qiáng)。合金元素含量增高，這種延緩作用增強(qiáng)。n 鋼中同時(shí)加入幾種合金元素，其相互作用加劇。鋼中同時(shí)加入幾種合金元素，其相互作用加劇。例如切削刀具，熱作模具鋼等工具鋼就是利用了例如切削刀具，熱作模具鋼等工具鋼就是利用了合金鋼的回火穩(wěn)定性合金鋼的回火穩(wěn)定性，能在，能在較高的溫度下仍保持較高的硬度和強(qiáng)度，使鋼具有紅硬性和熱強(qiáng)性。較高的

53、溫度下仍保持較高的硬度和強(qiáng)度，使鋼具有紅硬性和熱強(qiáng)性。 合金元素的影響機(jī)制：合金元素的影響機(jī)制： n 合金元素阻礙回火時(shí)各類畸變的消除合金元素阻礙回火時(shí)各類畸變的消除 常用常用合金元素合金元素（如（如Mo、W、Ti、V、Cr、Si等）均具有等）均具有阻礙阻礙回火時(shí)各類回火時(shí)各類畸變消除畸變消除的作用，而且一般都的作用，而且一般都延緩延緩相的回復(fù)和再結(jié)晶相的回復(fù)和再結(jié)晶（提高再結(jié)晶溫度）（提高再結(jié)晶溫度）以及以及碳化物的聚集長(zhǎng)大碳化物的聚集長(zhǎng)大過程，從而過程，從而提高提高鋼的鋼的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性。1硬度和強(qiáng)度的變化硬度和強(qiáng)度的變化2塑性和韌性的變化塑性和韌性的變化3鋼的回火脆性鋼的回火脆性6

54、.3 6.3 回火時(shí)機(jī)械性能的變化回火時(shí)機(jī)械性能的變化1 1硬度和強(qiáng)度的變化硬度和強(qiáng)度的變化 碳鋼：碳鋼：隨著回火溫度升高，硬度和強(qiáng)度降低。隨著回火溫度升高，硬度和強(qiáng)度降低?；鼗饻囟然鼗饻囟葘?duì)各種淬對(duì)各種淬火碳鋼硬火碳鋼硬度的影響度的影響 對(duì)于低碳鋼，對(duì)于低碳鋼， 在淬火時(shí)在淬火時(shí)已經(jīng)發(fā)生碳原子向位錯(cuò)線偏已經(jīng)發(fā)生碳原子向位錯(cuò)線偏聚和析出少量碳化物的聚和析出少量碳化物的自回自回火現(xiàn)象火現(xiàn)象，所以在，所以在200以下以下回火時(shí)其組織變化較小，硬回火時(shí)其組織變化較小，硬度變化不大。度變化不大。 對(duì)于高碳鋼對(duì)于高碳鋼（0.8C），），在在100回火時(shí)硬度稍有上升回火時(shí)硬度稍有上升，這是，這是由于由于C

55、原子偏聚原子偏聚以及以及-碳化物析出碳化物析出造造成的；成的；在在200300回火時(shí)出現(xiàn)的硬度回火時(shí)出現(xiàn)的硬度“平臺(tái)平臺(tái)”，則是由于則是由于殘余奧氏體轉(zhuǎn)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變變（使硬度上升）和（使硬度上升）和馬氏體大量分馬氏體大量分解解（使硬度下降）這兩個(gè)因素綜合（使硬度下降）這兩個(gè)因素綜合作用的結(jié)果。作用的結(jié)果。合金元素的影響：合金元素的影響： 鋼中加入鋼中加入合金元素合金元素能能減小減小硬度和強(qiáng)度降低的硬度和強(qiáng)度降低的趨勢(shì)趨勢(shì)。由于合。由于合金元素有提高金元素有提高回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性的作用。的作用。 例如：例如： 在高于在高于300回火時(shí)，如果回火溫度和時(shí)間相同，則合金鋼?；鼗饡r(shí)，如果回火溫度和

56、時(shí)間相同，則合金鋼常常具有較高的強(qiáng)度（與相同碳含量的碳鋼相比）。常具有較高的強(qiáng)度（與相同碳含量的碳鋼相比）。 加入強(qiáng)烈形成碳化物的合金元素還可以在高溫（加入強(qiáng)烈形成碳化物的合金元素還可以在高溫（500600）回火時(shí)）回火時(shí)析出細(xì)小彌散的特殊碳化物，產(chǎn)生析出細(xì)小彌散的特殊碳化物，產(chǎn)生二次硬化二次硬化現(xiàn)象?，F(xiàn)象。2塑性和韌性的變化塑性和韌性的變化 淬火鋼隨回火溫度升高，在硬度和強(qiáng)度不斷下降的同時(shí)，淬火鋼隨回火溫度升高，在硬度和強(qiáng)度不斷下降的同時(shí)，塑性（斷面收縮率、延伸率）不斷上升。塑性（斷面收縮率、延伸率）不斷上升。原因：原因： 淬火淬火內(nèi)應(yīng)力消除內(nèi)應(yīng)力消除； 碳化物聚集長(zhǎng)大碳化物聚集長(zhǎng)大和和球化

57、；球化； 相回復(fù)和再結(jié)晶相回復(fù)和再結(jié)晶。*沖擊韌性不是單調(diào)增加，很可能出現(xiàn)回火脆性：沖擊韌性不是單調(diào)增加，很可能出現(xiàn)回火脆性：回火脆性：回火脆性： 淬火鋼在回火時(shí)的沖擊韌性并不一定隨回火溫度升高而單調(diào)淬火鋼在回火時(shí)的沖擊韌性并不一定隨回火溫度升高而單調(diào)地增高，許多鋼可能在兩個(gè)溫度區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象。這地增高，許多鋼可能在兩個(gè)溫度區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象。這種種隨回火溫度升高，沖擊韌性反而下降的現(xiàn)象隨回火溫度升高，沖擊韌性反而下降的現(xiàn)象，稱為，稱為“回火脆回火脆性性”。CrNi鋼沖擊韌性與回火溫度的關(guān)系鋼沖擊韌性與回火溫度的關(guān)系第一類回火脆性第一類回火脆性 在在250250400400之間

58、出現(xiàn)的回火脆性稱為第一類回火脆性，之間出現(xiàn)的回火脆性稱為第一類回火脆性，也稱低也稱低溫回火脆性。幾乎所有的鋼均存在第一類回火脆性。溫回火脆性。幾乎所有的鋼均存在第一類回火脆性。CrNi鋼沖擊韌性與鋼沖擊韌性與回火溫度的關(guān)系回火溫度的關(guān)系（1）主要特征）主要特征 a) 不可逆性。不可逆性。 如果將產(chǎn)生第一類回火脆性的工件重新加熱，其脆性仍然不如果將產(chǎn)生第一類回火脆性的工件重新加熱，其脆性仍然不能消除能消除。 b) 與回火后冷卻速度無(wú)關(guān)。與回火后冷卻速度無(wú)關(guān)。 在產(chǎn)生回火脆性的溫度保溫后，不論隨后是快冷還是慢冷，鋼件都會(huì)產(chǎn)在產(chǎn)生回火脆性的溫度保溫后，不論隨后是快冷還是慢冷，鋼件都會(huì)產(chǎn)生脆化。生脆化

59、。 c) 斷口為晶間斷裂斷口為晶間斷裂 產(chǎn)生第一類回火脆性的工件，其斷口大多為晶間（沿晶界）斷裂，而在產(chǎn)生第一類回火脆性的工件，其斷口大多為晶間（沿晶界）斷裂，而在非脆化溫度回火的工件一般為穿晶（沿晶粒內(nèi)部）斷裂。非脆化溫度回火的工件一般為穿晶（沿晶粒內(nèi)部）斷裂。（2）影響因素）影響因素化學(xué)成分的影響：化學(xué)成分的影響： 第一類：第一類：有害雜質(zhì)元素，如有害雜質(zhì)元素，如S、P、As、Sb、Cu、N、H、O等。鋼中等。鋼中存在這些元素時(shí)均將導(dǎo)致出現(xiàn)第一類回火脆性。存在這些元素時(shí)均將導(dǎo)致出現(xiàn)第一類回火脆性。 第二類：第二類：促進(jìn)第一類回火脆性的元素，如促進(jìn)第一類回火脆性的元素，如Mn、Si、Cr、N

60、i、V等。這等。這些類合金元素能促進(jìn)第一類回火脆性的發(fā)展，還有可能將第一類回火脆些類合金元素能促進(jìn)第一類回火脆性的發(fā)展，還有可能將第一類回火脆性推向較高的溫度。性推向較高的溫度。 第三類：第三類：減弱第一類回火脆性的元素，如減弱第一類回火脆性的元素，如Mo、W、Ti、Al等。鋼中含等。鋼中含有這些合金元素時(shí)第一類回火脆性將被減弱，其中尤以有這些合金元素時(shí)第一類回火脆性將被減弱，其中尤以Mo的效果最顯著。的效果最顯著。奧氏體晶粒愈粗大，殘余奧氏體量愈多，奧氏體晶粒愈粗大，殘余奧氏體量愈多，則第一類回火脆性就愈嚴(yán)重則第一類回火脆性就愈嚴(yán)重.（3 3）形成機(jī)制）形成機(jī)制 三種理論：三種理論： a，殘