金屬學(xué)熱處理部分-第九章

19.4

鋼的回火轉(zhuǎn)變回火：將淬火處理的工件加熱到相變點(diǎn)A1以下某一溫度，保溫后冷卻到室溫的熱處理工藝。為什么要回火？淬火組織不穩(wěn)定、存在應(yīng)力回火的目的？穩(wěn)定組織、尺寸、性能消除或降低淬火應(yīng)力、降低脆性獲得適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能的配合1.淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1馬氏體中碳原子偏聚2馬氏體分解3殘余奧氏體轉(zhuǎn)變4碳化物的析出與轉(zhuǎn)變碳化物

長(zhǎng)大與α相的回復(fù)再結(jié)晶523（1）馬氏體中碳原子偏聚（<80~100℃）碳原子向晶體缺陷處偏聚板條馬氏體中碳原子偏聚于位錯(cuò)片狀馬氏體中碳原子偏聚于特定晶面，增加畸變馬氏體強(qiáng)度略升（2）馬氏體的分解（80-250℃）主要變化概括：偏聚碳原子有序化，碳化物析出，馬氏體含碳量降低，正方度下降高碳與低碳馬氏體分解機(jī)制不同4i.高碳馬氏體分解——雙相分解(<125℃)與單相分解(>150℃)5雙相分解示意——溫度低，碳原子不能長(zhǎng)程擴(kuò)散碳化物（ε

）附近低碳α

,遠(yuǎn)處高碳α67單相分解——溫度提高，碳原子長(zhǎng)程擴(kuò)散作用加強(qiáng)整個(gè)α

相的成分連續(xù)變化馬氏體（

α

相）含碳量持續(xù)降低、正方度減小8ii.

低碳馬氏體分解<200℃，碳原子偏聚于位錯(cuò)附近>200

℃，馬氏體析出碳化物（θ）低碳馬氏體有自回火作用，一部分分解可在淬火冷卻時(shí)發(fā)生iii.

中碳馬氏體的分解兼具低碳馬氏體與高碳馬氏體分解的特征回火馬氏體（M回）過飽和α

相+ε

碳化物9（3）殘余奧氏體轉(zhuǎn)變（200~300℃）可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，貝氏體得到復(fù)相組織α

’+ε

碳化物1011(4)碳化物析出與類型的轉(zhuǎn)變(250~400℃)主要轉(zhuǎn)變：ε

碳化物向穩(wěn)定碳化物轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變組織：回火屈氏體（T回火）保留M特征的α

+細(xì)粒（或薄片）Fe3C（θ

相）具體的轉(zhuǎn)變過程與馬氏體含碳量相關(guān)i.高碳馬氏體碳化物的析出

a.過程：b.碳化物析出方式原位形核（in

situ

nucleation）χ→θ獨(dú)立形核長(zhǎng)大

(separate

nucleation)ε

→χ1213ii.低碳馬氏體的碳化物析出Wc<0.2%200℃以上不經(jīng)過ε

相直接析出θ

—碳化物θ相可以在自回火、或者再次回火時(shí)析出。析出位置可在位錯(cuò)纏結(jié)處（細(xì)針狀）、板條界處（薄板狀）iii.

中碳馬氏體碳化物析出兼有低碳、高碳馬氏體碳化物析出的特點(diǎn)(5)碳化物

長(zhǎng)大與α相回復(fù)、再結(jié)晶（400-650℃）主要轉(zhuǎn)變：滲碳體球化，

長(zhǎng)大α相回復(fù)再結(jié)晶——馬氏體消除劇烈變形的過程與塑性變形后的回復(fù)再結(jié)晶相同內(nèi)應(yīng)力轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：回火索氏體1415i.碳化物球化與長(zhǎng)大方式球化（平面→球面）長(zhǎng)大（小顆粒溶解，大顆粒長(zhǎng)大）

2Mln

Crr

:第二相粒子半徑Cr

,C

半徑r和的粒子在基體中的溶解度M

,,

:第二相粒子的分子量、密度、比表面能C

RTrii.α相的回復(fù)與再結(jié)晶（400-650℃）α相回復(fù)后：馬氏

錯(cuò)胞

，位錯(cuò)密度略降，在未再結(jié)晶的α相基體上（板條或片狀）分布細(xì)小彌散的碳化物α相再結(jié)晶后：馬氏

錯(cuò)密度顯著降低，α相基體發(fā)生再結(jié)晶（等軸狀），滲碳體顆粒發(fā)生粗化回火索氏體16二、淬火鋼回火時(shí)的力學(xué)性能變化、HRC171.強(qiáng)度和硬度總趨勢(shì)：隨回火溫度升高強(qiáng)度和硬度降低合金鋼回火：有抗回火性、二次硬化性。18補(bǔ)充：合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影一響般推遲淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的過程

兩個(gè)影響：抗回火性及二次硬化性（1）抗回火性又稱回火穩(wěn)定性。指淬火馬氏體回火各階段轉(zhuǎn)變遲滯，能在較高溫度依然保持較高的強(qiáng)度與硬度的性質(zhì)。達(dá)到相同回火硬度條件下，合金鋼比碳鋼回火溫度更高，韌性更優(yōu)秀典型合金元素：W，Mo，V，Ti，Cr，Si等19（2）二次硬化指在一定溫度回火后由于析出特殊碳化物導(dǎo)致的硬度再次增加的性質(zhì)。其本質(zhì)是共格析出的合金碳化物造成的第二相強(qiáng)化。碳化物越穩(wěn)定、越細(xì)小，強(qiáng)化效果越好。補(bǔ)充：合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金鋼回火的二次硬化（500-600℃）Mo，W，V，Ti，Nb，Ta

等強(qiáng)碳化物形成元素一定溫度回火時(shí)可析出MC，M2C型的碳化物，造成二次硬化。細(xì)小、彌散的碳化物二次硬化效果好。補(bǔ)充：合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響212.塑性和韌性1塑性隨回火溫度提高，塑性提高2韌性韌性不是隨回火溫度提高而單調(diào)增大。在250-400℃與450-650℃范圍韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性。二、淬火鋼回火時(shí)的力學(xué)性能變化3.回火脆性韌性不是隨回火溫度提高而單調(diào)增大。存在在兩個(gè)溫度范圍韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性。（1）第一類回火脆性250-400℃特點(diǎn)：不可逆與回火后冷速無關(guān)所有的鋼都有第一類回火脆性形成機(jī)制脆性碳化物于板條界、孿晶界析出晶界處雜質(zhì)元素偏聚23第一類回火脆性的控制不可消除可從

雜質(zhì)控制、等溫淬

藝應(yīng)用、細(xì)化A晶粒以及加入Cr，Si顯著推遲碳化物轉(zhuǎn)變的元素四方面減輕或控制不出現(xiàn)第一類回火脆性24（2）第二類回火脆性450-650℃脆性基本特征：與回火后的冷速有關(guān)脆性可逆碳鋼無第二類回火脆性25化學(xué)成分對(duì)第二類回火脆性的影響引起脆性的雜質(zhì)：P，S，B，As，Sb，Sn促進(jìn)脆性的元素：Ni，

n，Si，C抑制脆性的元素：Mo，V，W，Ti，RE第二類回火脆性機(jī)制12晶界脆性相的析出與回溶雜質(zhì)元素晶界偏聚2627預(yù)防和減輕二類回火脆性的方法控制成分細(xì)化A晶?；鼗鸷罂炖溆肕o，W合金化28小結(jié)：淬火回火產(chǎn)物與奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變性能比較回火馬氏體（M回）與馬氏體（M）回火托氏體（T回）與托氏體（T）回火索氏體（S回）與索氏體（S）250-400℃之間得到的回火馬氏體（M回）與下貝氏體（B下）回火溫度對(duì)淬火鋼力學(xué)性能的全面影響回火M

淬火M回火M與淬火M組織比較回火M：具有一定過飽和度的α相及與其共格聯(lián)系的片狀ε碳化物組成的混合物，100-300oC。29M（回）比M脆性小，強(qiáng)度硬度基本相同回火TT回火T：α相與細(xì)粒狀滲碳體(Fe3C)組成的混合物組織，

300-500oC?；鼗餞與T組織形態(tài)比較30除形態(tài)不同外，同樣抗拉強(qiáng)度下T（回）的塑性韌性更高；T(回）的彈性極限最高31回火S

S回火S與S組織形態(tài)比較回火S：經(jīng)過回復(fù)或再結(jié)晶的α相和顆粒狀滲碳體的混合物組織，500-650oC。除形態(tài)不同外，同樣抗拉強(qiáng)度下S（回）的塑性韌性更高；S(回）具有優(yōu)秀的綜合力學(xué)性能250-400℃之間得到的