第七鋼的熱處理工藝

第七鋼的熱處理工藝演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有138頁\編輯于星期一（優(yōu)選）第七鋼的熱處理工藝現(xiàn)在是2頁\一共有138頁\編輯于星期一退火分類：亞臨界退火：低于臨界溫度A1的退火；不完全退火：臨界溫度A1~A3(Acm)之間的退火；完全退火：臨界溫度A3(Acm)以上的退火；退火工藝：完全退火（重結晶退火）、等溫退火、球化退火(不完全退火）、擴散退火（均勻化退火）、去應力退火（低溫退火）、中間退火（再結晶退火）現(xiàn)在是3頁\一共有138頁\編輯于星期一退火目的：消除殘余應力；降低硬度以改善切削加工性能；細化晶粒，調整組織?，F(xiàn)在是4頁\一共有138頁\編輯于星期一（1）完全退火(重結晶退火):

把鋼加熱到Ac3＋20℃~30℃，保溫一定時間后緩慢冷卻（隨爐冷卻或埋入石灰和砂中冷卻），以獲得接近平衡組織的熱處理工藝；適用鋼：亞共析鋼，完全退火后組織為F+P;目的：細化晶粒、降低硬度以改善切削加工性能和消除內應力；現(xiàn)在是5頁\一共有138頁\編輯于星期一注意：完全退火主要用于亞共析鋼，過共析鋼不宜采用，因為加熱到Accm以上緩冷時，二次滲碳體會以網狀形式沿奧氏體晶界析出，使鋼的韌性大大下降，并可能在以后的熱處理中引起裂紋。現(xiàn)在是6頁\一共有138頁\編輯于星期一（2）等溫退火：是將鋼或毛坯加熱到Ac3＋20℃~30℃，保溫適當?shù)臅r間，較快地冷卻到珠光體區(qū)的某一溫度，并等溫保持，使奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w組織，然后緩慢冷卻的熱處理工藝?！暗葴亍钡暮x是，發(fā)生珠光體轉變時是在Ar1以下珠光體轉變區(qū)間的某一溫度等溫進行；目的：縮短退火時間，提高生產效率，獲得均勻的組織和性能；現(xiàn)在是7頁\一共有138頁\編輯于星期一注意：等溫退火的目的與完全退火相同，但轉變較易控制，能獲得均勻的預期組織；對于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼，?？纱蟠罂s短退火時間。現(xiàn)在是8頁\一共有138頁\編輯于星期一（3）球化退火（不完全退火）：是使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝。加熱溫度：Ac1＋10~30℃；適用鋼種：主要用于共析鋼和過共析鋼，如工具鋼、滾珠軸承鋼，目的是使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化；目的：降低硬度、均勻組織、改善切削性能，為淬火作組織準備，獲得粒狀珠光體；現(xiàn)在是9頁\一共有138頁\編輯于星期一現(xiàn)在是10頁\一共有138頁\編輯于星期一片狀珠光體→→→→球狀珠光體現(xiàn)在是11頁\一共有138頁\編輯于星期一（4）擴散退火（均勻化退火）：為減少鋼錠、鑄件或鍛坯的化學成分和組織不均勻性，將其加熱到略低于固相線的溫度，長時間保溫并進行緩慢冷卻的熱處理工藝。溫度范圍：Ac3或Accm＋150~300℃，保溫時間：10h~15h注意：擴散退火后鋼的晶粒粗大，需要完全退火或正火處理；現(xiàn)在是12頁\一共有138頁\編輯于星期一擴散退火溫度區(qū)間現(xiàn)在是13頁\一共有138頁\編輯于星期一（5）去應力退火（低溫退火）：為消除鑄造、鍛造、焊接和機加工、冷變形等冷熱加工在工件中造成的殘余內應力而進行的低溫退火。退火溫度：

500-650℃，保溫后隨爐緩慢冷卻；目的：消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘余內應力，以提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂；現(xiàn)在是14頁\一共有138頁\編輯于星期一（6）中間退火（再結晶退火）：金屬材料由于冷加工產生加工硬化，韌性下降，使進一步加工困難。這時常采用中間退火來恢復韌性，這種在過程之間的退火稱為中間退火，通常也稱再結晶退火。溫度：Ac1以下11~22℃保溫適當時間，空冷現(xiàn)在是15頁\一共有138頁\編輯于星期一7.2正火（?；幚恚∟ormalizing)正火：鋼材或鋼件加熱到Ac3(對于亞共析鋼)和Accm(對于過共析鋼)以上30-50℃，保溫適當時間，在靜止的或輕微攪動的空氣中均勻冷卻，得到含有珠光體組織的熱處理方式；正火后的組織：亞共析鋼為F+S，共析鋼為S，過共析鋼為S+Fe3CII?，F(xiàn)在是16頁\一共有138頁\編輯于星期一正火應用范圍：所有成分的碳鋼鍛件和鑄件。注意：奧氏體鋼、不銹鋼和沉淀硬化鋼通常不進行正火處理?，F(xiàn)在是17頁\一共有138頁\編輯于星期一應用：①作為最終熱處理

細化晶粒，組織均勻化，增大P含量并細化，普通結構鋼件；②作為預先熱處理

淬火或調質處理前，以消除魏氏組織(組織特征是先共析鐵素體沿奧氏體一定晶面呈針片狀析出）和帶狀組織，過共析鋼是為了消除網狀碳化物；③改善切削加工性能

低碳鋼和某些低碳低合金鋼采用正火來調整硬度。現(xiàn)在是18頁\一共有138頁\編輯于星期一注意：（1）正火與完全退火的區(qū)別在于冷卻速度更快，目的是使鋼的組織正?；?，又稱常化處理。（2）有些鋼如W18Cr4V高速鋼在空氣中冷卻得到的是馬氏體，不能稱為正火，而是淬火?，F(xiàn)在是19頁\一共有138頁\編輯于星期一退火和正火的缺陷及其質量控制1）退火硬度偏高：主要是由于退火時奧氏體化溫度低、冷速快等造成?？赏ㄟ^重新退火改善。2）球化不完全：共析鋼和過共析鋼球化退火組織中出現(xiàn)細片狀珠光體和點狀珠光體，不僅使硬度偏高，而且在隨后淬火時開裂傾向大。可通過重新球化退火，使?jié)B碳體呈圓而勻分布?，F(xiàn)在是20頁\一共有138頁\編輯于星期一3）退火時形成石墨碳：碳素工具鋼如果退火溫度高、保溫時間長或多次返修退火，會導致滲碳體發(fā)生分解形成石墨碳，且在石墨周圍是大塊鐵素體。由于石墨碳的存在，淬火時易形成軟點和開裂，工模具在使用過程中易發(fā)生磨損或崩刃?，F(xiàn)在是21頁\一共有138頁\編輯于星期一4）過共析鋼正火時出現(xiàn)網狀二次滲碳體：過共析鋼球化退火前為消除二次滲碳體采用正火處理，如果工件尺寸太大，冷速過于緩慢，則達不到消除二次網狀滲碳體的目的。必須采用鼓風冷卻或噴淋水冷等方法加快正火冷卻速度?，F(xiàn)在是22頁\一共有138頁\編輯于星期一7.3淬火（Quenching)淬火：經過奧氏體化的鋼以大于臨界冷卻速度vk進行冷卻，獲得不平衡組織（馬氏體或下貝氏體）的熱處理工藝；現(xiàn)在是23頁\一共有138頁\編輯于星期一1、淬火加熱溫度亞共析鋼：Ac3以上30-50℃共(過共)析鋼：Ac1以上30-50℃淬火加熱時間:包括升溫時間和保溫時間兩個階段，工廠中采用經驗公式計算。現(xiàn)在是24頁\一共有138頁\編輯于星期一2、淬火冷卻介質淬火時如何達到既能獲得馬氏體組織，又能減小變形和開裂傾向的目的？途徑：尋找一種比較理想的淬火冷卻介質；從淬火的冷卻方法上設法改進?，F(xiàn)在是25頁\一共有138頁\編輯于星期一理想的冷卻曲線：

應只在C曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達到既獲得馬氏體組織，又減小內應力的目的。理想冷卻介質：

使淬火鋼件的冷卻過程符合理想冷卻速度的介質?，F(xiàn)在是26頁\一共有138頁\編輯于星期一理想淬火介質的冷卻能力

650℃以上緩冷，降低淬火熱應力；

650℃-400℃快冷，避免P或B轉變；

400℃以下緩冷，減少組織應力；常用介質：水和油水，冷卻能力大，形狀簡單、截面較大的碳鋼零件；油，冷卻能力小，合金鋼；鹽浴，冷卻能力中等，減少零件淬火時的變形，主要用于分級淬火和等溫淬火；現(xiàn)在是27頁\一共有138頁\編輯于星期一現(xiàn)在是28頁\一共有138頁\編輯于星期一3、淬火冷卻方法1）單液淬火法2）雙液淬火法3）分級淬火法4）等溫淬火現(xiàn)在是29頁\一共有138頁\編輯于星期一第7章鋼的熱處理工藝7.1鋼的退火7.2鋼的正火7.3鋼的淬火7.4鋼的回火現(xiàn)在是30頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬火冷卻方法1）單液淬火法2）雙液淬火法3）分級淬火法4）等溫淬火現(xiàn)在是31頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬火冷卻方法1）單液淬火法工藝過程：將奧氏體狀態(tài)的工件放入一種淬火介質中連續(xù)冷卻到室溫的操作方法?，F(xiàn)在是32頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬火冷卻方法1）單液淬火法缺點：水淬則淬火應力大，容易產生變形與開裂；用油淬則不易淬硬，容易產生軟點。優(yōu)點：操作簡單，容易實現(xiàn)機械化和自動化。適用范圍：小尺寸且形狀簡單的零件現(xiàn)在是33頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬火冷卻方法2）雙液淬火法工藝過程：先將奧氏體狀態(tài)的工件在冷卻能力強的淬火介質中冷卻到稍高于Ms點溫度時，再立即轉入冷卻能力弱的淬火介質中冷卻，直至完成馬氏體轉變。現(xiàn)在是34頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬火冷卻方法2）雙液淬火碳鋼：先水冷后油冷合金鋼：先油冷后空冷關鍵：準確地控制零件由一種介質轉入另一介質時的溫度，要求較高的操作技術。適用范圍：尺寸較大的零件現(xiàn)在是35頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬火冷卻方法3）分級淬火工藝過程：將奧氏體狀態(tài)的工件首先淬入稍高于或稍低于鋼的Ms溫度的液態(tài)介質中，適當保溫至工件各部分溫度達到淬火介質的溫度，然后取出空冷至室溫，完成馬氏體轉變?，F(xiàn)在是36頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬火冷卻方法3）分級淬火特點：淬火時工件內部溫度均勻，組織轉變幾乎同時進行，因而減小了內應力，顯著降低了變形開裂傾向。缺點：液態(tài)介質（熔鹽等）的冷卻能力有限適用范圍：對變形要求嚴格且尺寸又較小的工件（如刀具、量具）?，F(xiàn)在是37頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬火冷卻方法4）等溫淬火工藝過程：將奧氏體化后的工件快冷到下貝氏體轉變溫度區(qū)（260～400℃）等溫保持足夠時間，使之轉變?yōu)橄仑愂象w組織，而后于空氣中冷卻的淬火方法?，F(xiàn)在是38頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬火冷卻方法4）等溫淬火特點：工件的強度、硬度高，塑性、韌性好淬火應力小，變形小多用于形狀復雜、尺寸較小、精度要求高的工件（如模具、齒輪等）?，F(xiàn)在是39頁\一共有138頁\編輯于星期一四、鋼的淬透性1淬透性的概念2淬透性的測定方法3淬透性的實際意義現(xiàn)在是40頁\一共有138頁\編輯于星期一1淬透性的概念淬透性是鋼的主要熱處理性能。選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。網帶式淬火爐現(xiàn)在是41頁\一共有138頁\編輯于星期一1淬透性的概念淬透性（Hardenability)：

指鋼在淬火時形成馬氏體的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火所獲得的淬透層深度來表示。不同成分的鋼接受淬火時形成馬氏體的能力不同，容易形成馬氏體的鋼淬透性高（好），反之則低（差）。

同樣形狀和尺寸的工件，用不同的鋼制造，在相同的條件下淬火，淬透層深度較大的鋼，其淬透性較好?，F(xiàn)在是42頁\一共有138頁\編輯于星期一例：直徑為30mm的45鋼和40CrNiMo試樣棒，加熱到奧氏體區(qū)（840℃），然后用水進行淬火。分析兩根試樣棒截面的組織，測定其硬度。結果：45鋼表面組織為M，心部組織為F+S，表面硬度55HRC，心部硬度僅20HRC，說明45鋼試樣棒心部未淬火；40CrNiMo試樣棒表面至心部均為M組織，硬度均為55HRC，可見40CrNiMo的淬透性比45鋼好?，F(xiàn)在是43頁\一共有138頁\編輯于星期一1淬透性的概念

工件淬火時，由表面至心部的冷卻速度逐漸降低，只有冷卻速度大于鋼的臨界冷卻速度v臨界的區(qū)域才能得到全部馬氏體。現(xiàn)在是44頁\一共有138頁\編輯于星期一M量和硬度隨深度的變化現(xiàn)在是45頁\一共有138頁\編輯于星期一1淬透性的概念淬透層深度：

指由工件表面到半馬氏體區(qū)（50%M+50%非馬氏體）的深度。M量和硬度隨深度的變化現(xiàn)在是46頁\一共有138頁\編輯于星期一1淬透性的概念M量和硬度隨深度的變化現(xiàn)在是47頁\一共有138頁\編輯于星期一1淬透性的概念利用淬透性曲線比較鋼的淬透性，找出鋼的半馬氏體區(qū)對應的距水冷端的距離。該距離越大，則淬透性越好?，F(xiàn)在是48頁\一共有138頁\編輯于星期一1淬透性的概念區(qū)分兩組概念：

淬透性(hardenability)與淬硬性（theabilityofhardenquenching)

淬透性和實際工件的淬透層深度

現(xiàn)在是49頁\一共有138頁\編輯于星期一淬透性與淬硬性

的區(qū)別淬透性：是指鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。鋼的淬透性好壞取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性，或者說，取決于鋼的臨界冷卻速度。從本質上說，淬透性是奧氏體所具有的一種特性，它取決于奧氏體的化學成分、晶粒度和均勻性?，F(xiàn)在是50頁\一共有138頁\編輯于星期一淬透性與淬硬性的區(qū)別淬硬性：表示鋼淬火時的硬化能力。指鋼在淬火后獲得的馬氏體組織所能達到的最高硬度，取決于馬氏體中的含碳量。例如：

高碳工具鋼的淬透性較差，但淬硬性卻很高；而低碳合金鋼淬透性很好，但淬硬性卻不高。

淬透性與淬硬性兩者沒有必然的聯(lián)系?，F(xiàn)在是51頁\一共有138頁\編輯于星期一淬透性和實際工件的淬透層深度的區(qū)別淬透性：

是鋼材本身固有的屬性。相同奧氏體化溫度下的同一鋼種，其淬透性是確定不變的。其大小用規(guī)定條件下的淬透層深度表示。實際工件的淬透層深度：是實際工件在具體條件下淬得的馬氏體和半馬氏體的深度，是變化的，與鋼的淬透性及外在因素（如淬火介質、零件尺寸）有關?，F(xiàn)在是52頁\一共有138頁\編輯于星期一影響淬透性的因素(1)碳含量(2)合金元素

(3)奧氏體化溫度

(4)鋼中未溶第二相現(xiàn)在是53頁\一共有138頁\編輯于星期一影響淬透性的因素(1)碳含量

在碳鋼中，共析鋼的臨界冷速最小，淬透性最好；亞共析鋼隨碳含量減少，臨界冷速增加，淬透性降低；過共析鋼隨碳含量增加，臨界冷速增加，淬透性降低。現(xiàn)在是54頁\一共有138頁\編輯于星期一影響淬透性的因素(2)合金元素

除鈷以外，其余合金元素溶于奧氏體后，降低臨界冷卻速度，使C曲線右移，提高鋼的淬透性，因此合金鋼往往比碳鋼的淬透性要好?，F(xiàn)在是55頁\一共有138頁\編輯于星期一影響淬透性的因素(3)奧氏體化溫度

提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒長大、成分均勻，可減少珠光體的生核率，降低鋼的臨界冷卻速度，增加其淬透性。(4)鋼中未溶第二相

鋼中未溶入奧氏體中的碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使臨界冷卻速度增大，降低淬透性。

現(xiàn)在是56頁\一共有138頁\編輯于星期一影響淬透性的因素(1)碳含量在碳鋼中，共析鋼的臨界冷速最小，淬透性最好；亞共析鋼隨碳含量減少，臨界冷速增加，淬透性降低；過共析鋼隨碳含量增加，臨界冷速增加，淬透性降低。(2)合金元素

除鈷以外，其余合金元素溶于奧氏體后，降低臨界冷卻速度，使C曲線右移，提高鋼的淬透性，因此合金鋼往往比碳鋼的淬透性要好。(3)奧氏體化溫度

提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒長大、成分均勻，可減少珠光體的生核率，降低鋼的臨界冷卻速度，增加其淬透性。(4)鋼中未溶第二相

鋼中未溶入奧氏體中的碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使臨界冷卻速度增大，降低淬透性?，F(xiàn)在是57頁\一共有138頁\編輯于星期一2淬透性的測定方法1）斷口法2）臨界直徑法2）末端淬火法現(xiàn)在是58頁\一共有138頁\編輯于星期一2淬透性的測定方法1）斷口法將長度等于4-5倍直徑的試樣棒淬火后從中間打斷，觀察斷口上淬硬層（脆斷區(qū)）的深度，再對照相應的評級標準來評定淬透性的等級。參見國標GB227-63《碳素工具鋼淬透性試驗法》。現(xiàn)在是59頁\一共有138頁\編輯于星期一2）臨界直徑法將同一種鋼不同直徑的圓棒試樣加熱至單相A區(qū)，然后在同一淬火介質中冷卻，測出其能全部淬硬成M的最大直徑D0即為臨界直徑。水淬M非MD0D0現(xiàn)在是60頁\一共有138頁\編輯于星期一D0越大，表示鋼的淬透性越好；臨界直徑法用不同鋼在同一淬火介質中的臨界直徑來比較它們的淬透性大小?，F(xiàn)在是61頁\一共有138頁\編輯于星期一2）臨界直徑法現(xiàn)在是62頁\一共有138頁\編輯于星期一2）臨界直徑法對于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對于承受彎曲、扭轉的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/2～1/3)，如軸類、齒輪等。高強螺栓柴油機連桿齒輪現(xiàn)在是63頁\一共有138頁\編輯于星期一3）末端淬火法（Jominy法，1938年）GB/T225-2006鋼淬透性的末端淬火試驗方法(Jominy試驗)現(xiàn)在是64頁\一共有138頁\編輯于星期一3）末端淬火法現(xiàn)在是65頁\一共有138頁\編輯于星期一淬透性--“末端淬火法”測定（GB/T225-2006）現(xiàn)在是66頁\一共有138頁\編輯于星期一3）末端淬火法現(xiàn)在是67頁\一共有138頁\編輯于星期一3）末端淬火法J-表示末端淬透性；d-至水冷端的距離，mmHRC-在該處測得的硬度值現(xiàn)在是68頁\一共有138頁\編輯于星期一3淬透性的實際意義1）根據(jù)淬透性曲線可以比較不同鋼種淬透性大小2）根據(jù)淬透性曲線可求出沿工件截面的硬度分布現(xiàn)在是69頁\一共有138頁\編輯于星期一1）根據(jù)淬透性曲線可以比較不同鋼種淬透性大小40Cr鋼的淬透性比45鋼好現(xiàn)在是70頁\一共有138頁\編輯于星期一2）根據(jù)淬透性曲線可求出沿工件截面的硬度分布預測50mm直徑40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分布現(xiàn)在是71頁\一共有138頁\編輯于星期一不同冷卻條件下的轉變產物等溫退火P退火(爐冷)正火(空冷)S(油冷)T+M+A’等溫淬火B(yǎng)下M+A’分級淬火M+A’淬火(水冷)A1MSMf時間溫度淬火PP均勻A細A？？？現(xiàn)在是72頁\一共有138頁\編輯于星期一7.4鋼的回火（tempering)回火是針對淬火鋼進行的一種熱處理工藝。鋼的回火：是將淬火后的鋼再加熱到相變點以下的溫度，保溫后以適當?shù)睦鋮s速度冷卻的熱處理工藝。目的：提高鋼的韌性和塑性，消除淬火應力，提高零件尺寸的穩(wěn)定性。現(xiàn)在是73頁\一共有138頁\編輯于星期一根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。

●淬火加高溫回火的熱處理稱作調質處理，簡稱調質。廣泛用于各種結構件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預備熱處理。適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。應用獲得良好的綜合力學性能，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。

提高e及s，同時使工件具有一定韌性。在保留高硬度、高耐磨性的同時，降低內應力?；鼗鹉康腟回

T回

M回

回火組織500-650℃350-500℃150-250℃

回火溫度

高溫回火

中溫回火

低溫回火

適用于彈簧熱處理現(xiàn)在是74頁\一共有138頁\編輯于星期一注意：鋼不在250～350℃范圍內回火，因為這一溫度范圍發(fā)生低溫回火脆性的溫度范圍?，F(xiàn)在是75頁\一共有138頁\編輯于星期一回火脆性現(xiàn)在是76頁\一共有138頁\編輯于星期一回火脆性回火脆性：

有些鋼在某一溫度范圍內回火時，其沖擊韌性比在較低溫度回火時還顯著下降，這種脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。

現(xiàn)在是77頁\一共有138頁\編輯于星期一回火脆性一、低溫回火脆性

“第一類回火脆性”

“不可逆回火脆性”二、高溫回火脆性

“第二類回火脆性”

“可逆回火脆性”現(xiàn)在是78頁\一共有138頁\編輯于星期一回火脆性一、低溫回火脆性（250～400℃）二、高溫回火脆性（450～650℃，回火后慢冷）

現(xiàn)在是79頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4.4回火脆性一、低溫回火脆性形成溫度：250～400℃材料：幾乎所有的鋼種形成原因：由于碳化物χ-Fe5C2和θ-Fe3C沿著馬氏體條或片的界面呈薄片狀析出，形成脆性薄殼，割裂了馬氏體基體，因而脆性大增。防止方法：

避免在脆化溫度范圍內回火(無法消除，只能避開）?，F(xiàn)在是80頁\一共有138頁\編輯于星期一回火脆性一、低溫回火脆性

“第一類回火脆性”

“不可逆回火脆性”現(xiàn)在是81頁\一共有138頁\編輯于星期一二、高溫回火脆性形成條件：450～650℃、慢冷材料：合金結構鋼形成原因：

由于P、As、Sb、Sn等微量雜質元素在晶界上偏聚和析出，降低了晶界斷裂強度。鋼中含有Mn、Cr、Ni等合金元素時，可促進磷等元素在晶界上的偏聚，因而更易出現(xiàn)這種回火脆性?，F(xiàn)在是82頁\一共有138頁\編輯于星期一高溫回火脆性防止措施：1高溫回火后快速冷卻2降低鋼中雜質元素含量3在鋼中加入合金元素（Mo、W）在鋼中若加入0.5%Mo或者1%W，由于阻止有害元素向晶界的擴散，從而可基本消除這種回火脆性。4采用亞臨界淬火工藝現(xiàn)在是83頁\一共有138頁\編輯于星期一高溫回火脆性1高溫回火后快速冷卻2降低鋼中雜質元素含量3在鋼中加入合金元素（Mo、W）4采用亞臨界淬火工藝采用在A1～A3之間加熱淬火（亞臨界淬火），使組織中殘存少量鐵素體，使P、As、Sb、Sn等雜質優(yōu)先跑到鐵素體中，而不進入奧氏體中，淬火成馬氏體后幾乎不含這些脆性雜質元素，因此可大大減輕高溫回火脆性?，F(xiàn)在是84頁\一共有138頁\編輯于星期一第4章金屬熱處理原理與工藝4.1概述4.2鋼在加熱時的轉變4.3鋼在冷卻時的轉變4.4鋼在回火時的轉變4.5鋼的熱處理工藝現(xiàn)在是85頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4鋼在回火時的轉變回火：將淬火鋼加熱到臨界點Ac1以下某一溫度，保溫后以適當方式冷至室溫的一種熱處理工藝。它是淬火后不可缺少的熱處理工藝。原因：1.淬火鋼具有高的硬度和大的淬火應力，除低碳鋼外，一般都很脆。因此，淬火鋼實際上無法直接使用，必須進行回火。2.淬火鋼的組織是：馬氏體+殘余奧氏體。

M、殘余奧氏體在室溫下都處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，它們都有向鐵素體和滲碳體穩(wěn)定狀態(tài)轉化的趨勢。該轉化需要一定的溫度和時間條件。

現(xiàn)在是86頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4鋼在回火時的轉變回火的目的：減少或消除淬火工件的內應力，防止變形或開裂；降低脆性，提高鋼的塑性和韌性；穩(wěn)定鋼的組織和尺寸；獲得所需的強度、硬度、塑性、韌性的配合，以滿足不同的工件性能要求?，F(xiàn)在是87頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4鋼在回火時的轉變4.4.1淬火鋼在回火時的轉變4.4.2淬火鋼在回火時力學性能的變化4.4.3回火轉變產物4.4.4回火脆性現(xiàn)在是88頁\一共有138頁\編輯于星期一過冷奧氏體的等溫轉變現(xiàn)在是89頁\一共有138頁\編輯于星期一現(xiàn)在是90頁\一共有138頁\編輯于星期一馬氏體轉變的特點：非擴散型轉變，M是碳在α-Fe中的過飽和固溶體；M為體心正方晶格。b.M的形成速度很快，無孕育期，是一個連續(xù)冷卻的轉變過程；

c.M形成時造成時會體積膨脹，在鋼中造成很大的內應力，嚴重時將使被處理零件開裂;現(xiàn)在是91頁\一共有138頁\編輯于星期一d.M轉變不徹底，總要殘留少量A。殘余A的質量分數(shù)與Ms、Mf的的高低有關。A中的碳質量分數(shù)越高，Ms、Mf

越低，殘余A質量分數(shù)就越高。w(c)>0.6％，標上A’；現(xiàn)在是92頁\一共有138頁\編輯于星期一※馬氏體的形態(tài)特點馬氏體的形態(tài)有板條狀和針狀（片狀）兩種;■w(c)<0.25％時為板條M（低碳M、位錯M）現(xiàn)在是93頁\一共有138頁\編輯于星期一■w(c)>1.0％為針狀M(高碳M、孿晶M）呈竹葉狀或凸透鏡狀■0.25％<w(c)<1.0％為板條馬氏體和針狀馬氏體的混合組織現(xiàn)在是94頁\一共有138頁\編輯于星期一馬氏體的硬度很高，含碳量越高馬氏體的硬度越高M的比容比A大，當A轉變?yōu)镸時體積會膨脹現(xiàn)在是95頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4.1淬火鋼在回火時的轉變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉變（250～300℃）四、碳化物的轉變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結晶（400℃以上）現(xiàn)在是96頁\一共有138頁\編輯于星期一一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）馬氏體是C在α-Fe中的過飽和固溶體，呈體心正方晶格，C原子分布在體心立方的扁八面體間隙之中，造成了很大的彈性應變，因此升高了馬氏體的能量；加之馬氏體晶體中存在較多的微觀缺陷，也使馬氏體能量增高，使馬氏體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在100℃以下回火時，鐵及合金元素的原子難以擴散，但C、N等間隙原子尚可進行短距離的近程擴散。當C、N原子擴散到微觀缺陷處后，將降低馬氏體的能量。因此，馬氏體中過飽和的C、N原子將向微觀缺陷處偏聚?，F(xiàn)在是97頁\一共有138頁\編輯于星期一一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）對于板條馬氏體，因有大量位錯，碳原子傾向于偏聚在位錯附近，形成偏聚區(qū)而降低馬氏體的能量。對于片狀馬氏體，亞結構為孿晶，沒有足夠的位錯線容納碳原子，因此，除少量碳原子可向位錯偏聚外，大量碳原子將沿{100}M或孿晶面{112}M偏聚，形成薄片狀偏聚區(qū)。這些偏聚區(qū)的含碳量高于馬氏體的平均含碳量，為碳化物的析出創(chuàng)造了條件。光鏡下光鏡下現(xiàn)在是98頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4.1淬火鋼在回火時的轉變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉變（250～300℃）四、碳化物的轉變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結晶（400℃以上）現(xiàn)在是99頁\一共有138頁\編輯于星期一二、馬氏體分解（100～250℃）在100℃以上回火時，馬氏體開始發(fā)生分解，從過飽和α固溶體中析出彌散的ε-碳化物，同時，馬氏體中碳濃度降低。隨著回火溫度的升高，馬氏體中的碳過飽和度不斷下降，正方度c/a減小?，F(xiàn)在是100頁\一共有138頁\編輯于星期一二、馬氏體分解（100～250℃）隨著回火溫度的升高，馬氏體中含碳量不斷降低；高碳鋼的碳濃度隨回火溫度升高降低很快；含碳量較低的鋼中碳濃度降低較緩；碳鋼在200℃以上回火時，在一定的回火溫度下，馬氏體具有一定的碳濃度，回火溫度越高，馬氏體的碳濃度越低?，F(xiàn)在是101頁\一共有138頁\編輯于星期一二、馬氏體分解（100～250℃）回火時間對馬氏體中含碳量的影響較小，馬氏體的碳濃度在回火初期下降很快，隨后趨于平緩；

回火溫度越高，回火初期碳濃度下降越多。現(xiàn)在是102頁\一共有138頁\編輯于星期一二、馬氏體分解（100～250℃）板條馬氏體：

含碳量低于0.2%的板條馬氏體，在（100～250℃）回火時，由于在淬火冷卻時已經發(fā)生自回火，絕大部分碳原子都偏聚到位錯線附近，所以在200℃以下回火時沒有ε-碳化物析出?，F(xiàn)在是103頁\一共有138頁\編輯于星期一二、馬氏體分解（100～250℃）片狀馬氏體：在100～250℃回火時，固溶于馬氏體中的過飽和碳原子脫溶，沿著馬氏體的（001）M晶面沉淀析出ε-碳化物，其化學組成接近于Fe2.4C，其晶格結構為密排六方?，F(xiàn)在是104頁\一共有138頁\編輯于星期一二、馬氏體分解（100～250℃）在TEM下觀察ε-碳化物，它是長度約為100nm的條狀薄片；這種薄片是由許多直徑為5nm的小微粒所組成。透射電鏡下的回火馬氏體形貌現(xiàn)在是105頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4.1淬火鋼在回火時的轉變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉變（250～300℃）四、碳化物的轉變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結晶（400℃以上）現(xiàn)在是106頁\一共有138頁\編輯于星期一三、殘余奧氏體的轉變（250～300℃）含碳量大于0.4%的碳素鋼淬火后，組織中總含有可觀數(shù)量的殘余奧氏體。當在250～300℃溫度區(qū)間回火時，這些殘余奧氏體便發(fā)生分解，分解的產物是過飽和的α固溶體和ε-碳化物組成的復相組織。相當于回火馬氏體或下貝氏體?，F(xiàn)在是107頁\一共有138頁\編輯于星期一三、殘余奧氏體的轉變（250～300℃）殘余奧氏體的轉變與原來過冷奧氏體的轉變在本質上是相同的，轉變的溫度區(qū)間也相同，只是轉變的速度不同。所以，合金鋼中的殘余奧氏體也具有和過冷奧氏體相似的C曲線?，F(xiàn)在是108頁\一共有138頁\編輯于星期一三、殘余奧氏體的轉變（250～300℃）

原始奧氏體與殘余奧氏體轉變的區(qū)別：殘余奧氏體向貝氏體轉變速度加快，而向珠光體轉變速度減慢。殘余奧氏體在珠光體形成溫度范圍內回火時，先析出共析碳化物，隨后分解為珠光體現(xiàn)在是109頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4.1淬火鋼在回火時的轉變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉變（250～300℃）四、碳化物的轉變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結晶（400℃以上）現(xiàn)在是110頁\一共有138頁\編輯于星期一四、碳化物的轉變（250～400℃）馬氏體分解和殘余奧氏體轉變時形成的ε-碳化物是亞穩(wěn)定相，在250～400℃范圍內回火，將發(fā)生ε-碳化物則向更穩(wěn)定的碳化物轉變。在碳鋼中比ε-碳化物（Fe2.4C)穩(wěn)定的碳化物有兩種：χ-碳化物（分子式為Fe5C2，具有單斜晶格）θ-碳化物（滲碳體Fe3C）現(xiàn)在是111頁\一共有138頁\編輯于星期一四、碳化物的轉變（250～400℃）現(xiàn)在是112頁\一共有138頁\編輯于星期一四、碳化物的轉變（250～400℃）C>0.4%的馬氏體：回火溫度升高到250℃以上，ε-碳化物逐漸溶解，同時沿著{112}M晶面析出χ-碳化物（分子式為Fe5C2，具有單斜晶格）

χ-碳化物呈小片狀平行地分布在馬氏體片中，并保持一定的位向關系?，F(xiàn)在是113頁\一共有138頁\編輯于星期一四、碳化物的轉變（250～400℃）馬氏體分解和殘余奧氏體轉變時形成的ε-碳化物是亞穩(wěn)定相，在250～400℃范圍內回火，將發(fā)生ε-碳化物向穩(wěn)定相滲碳體（θ-碳化物）的轉變。轉變過程是通過ε-碳化物重新溶入α固溶體而穩(wěn)定相滲碳體不斷析出這樣一種方式而進行的，在轉變過程中，α固溶體只起到碳原子的輸送通道的作用，剛形成的滲碳體仍是薄片狀。溫度升高到400℃左右，α固溶體完全分解，但仍保持針狀外形。此時，ε-碳化物已消失，滲碳體由薄片狀逐漸聚集長大成細顆粒狀。最終得到針狀鐵素體＋片狀（或小顆粒狀）滲碳體的混合組織，稱為回火屈氏體。現(xiàn)在是114頁\一共有138頁\編輯于星期一四、碳化物的轉變（250～400℃）回火屈氏體現(xiàn)在是115頁\一共有138頁\編輯于星期一四、碳化物的轉變（250～400℃）研究表明：在碳濃度小于0.4％的馬氏體回火時，不形成χ-碳化物。在碳濃度小于0.2％的馬氏體回火時，也不析出ε-碳化物，而是直接形成θ-碳化物?，F(xiàn)在是116頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4.1淬火鋼在回火時的轉變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉變（250～300℃）四、碳化物轉變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結晶（400℃以上）現(xiàn)在是117頁\一共有138頁\編輯于星期一五、滲碳體的聚集長大和α相的再結晶（400℃以上）回火溫度升高到400℃以上，滲碳體明顯聚集長大。無論片狀滲碳體的球化或粒狀滲碳體的長大，都是通過不穩(wěn)定的、細小的滲碳體質點重新溶入α固溶體，而較穩(wěn)定的、較大的顆粒狀滲碳體不斷接受從α相擴散來的碳原子而長大的方式來完成的。在碳化物聚集長大的同時，α相的狀態(tài)也在不斷發(fā)生變化。一般地說，回火溫度升高到400℃以上時，α相發(fā)生回復過程，至600℃，α相發(fā)生再結晶過程，從而失去針狀形態(tài)，形成多邊形的鐵素體?，F(xiàn)在是118頁\一共有138頁\編輯于星期一五、滲碳體的聚集長大和α相的再結晶（400℃以上）光鏡下回火索氏體現(xiàn)在是119頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4鋼在回火時的轉變4.4.1淬火鋼在回火時的轉變4.4.2淬火鋼在回火時力學性能的變化4.4.3回火轉變產物4.4.4回火脆性現(xiàn)在是120頁\一共有138頁\編輯于星期一4.4.2淬火鋼在回火時力學性能的變化硬度：在200℃以下回火時硬度降低很少；在200℃以上回火時硬度顯著降低；而且溫度越高，回火硬度越低?，F(xiàn)在是121頁\一共有138頁\編輯于星期一隨著回火溫度的升高，鋼的強度指標不斷