第八章回火转变与钢的回火.ppt

钢的热处理（原理和工艺）
第八章淬火钢在回火的转变与钢的回火

主讲教师从善海一.基本概念
二.淬火组织回火时的变化
三.关于马氏体的分解
四.碳化物的析出、转变及聚集长大
五.α相状态的变化
六.关于残余奥氏体的转变
七.关于淬火组织的三类内应力
八.关于淬火钢回火的组织特征3.回火前的淬火组织状态
α’+A’（或有未溶碳化物K）
其中：α′为体心正方马氏体，即碳溶解在α-Fe中的过饱和固溶体。
4.残余奥氏体
钢淬火之后，总有一少部分奥氏体不能转变为马氏体而被保留下
来，这部分奥氏体称为残余奥氏体。常用符号A′表示。
5.ε-碳化物
成分为FexC（Fe2C、Fe2.4C、Fe2~3C）,它是高碳孪晶马氏体中，低温(100～250℃)析出来的碳化物，属不稳定碳化物，当温度超过250℃时又重新溶解，同时析出χ-碳化物。6.η—碳化物（也称χ-碳化物）
成分为Fe5C2,它是高碳孪晶马氏体中，在超过250℃时由ε-碳化
物转变而来的碳化物，属亚稳定碳化物，当温度超过400℃时转
变为θ-碳化物。
7.ε'－碳化物（θ）：即渗碳体Fe3C。二.淬火组织回火时的变化第二阶段：200～300℃：残余奥氏体（A′）分解阶段第四阶段：350℃以上，Fe3C的粗化和球化，等轴a-Fe晶粒形成●必须指出：上述四个阶段在不同温度范围内进行的，显示每一种过程有一定的阶段性，但是这些过程进行的温度范围又是交叉的，重叠的。另外四个阶段的温度范围因钢种成分及淬火工艺的不同而有所不同，应予辩证地看问题。淬火马氏体中的C原子在以K形式析出前，将首先向大量存在于M中的位错及孪晶界面偏聚，发生碳原子偏聚和聚集，成为碳原子偏聚区和C原子集团a.温度20～100℃
b.具有一定位错密度的板条M；
c.不具备形成K或K不稳定；
d.碳的扩散能力不大。①淬火M中碳原子分布在其体心立方的八面体中心，使晶体产生严重畸变。由于回火先低后升高，C原子的扩散对高C马氏体出现了正方度不同的两种α′相的双相分解和一种α′相的单相分解现象。图7-1马氏体碳浓度
与回火温度的关系M分解以双相分解方式进行，表现为：
①具有高正方度的α´相保持原始C含量（α´相的正方度
c/a＝1.054～1.062）
②具有低正方度的α´相已部分析出碳化物（c/a＜1.013）●过程：双相分解过程示意图综上所述：图7-30.79%C钢淬火后150℃回火72小时的透射电镜显微图像含C量＞0.4％的钢，淬火后存在残余奥氏体A，淬火组织
在200～300℃回火时，发生残余奥氏体分解，表现为：1）残余奥氏体向马氏体的转变（＜200℃）图7-7TTT曲线
—残余奥氏体----过冷奥氏体有些高合金钢的A′均稳定，即使在较高温度下回火也不发生分解或不能完全分解。但在回火冷却时转变为M。
主要是回火时由于析出ε－K，使其C↘，合金元素含量↘，提高了M转变的Ms′，促使它在随后冷却时→M。
高速钢的淬火M，经三次高温回火的二次硬化现象就是如此。1.在200～350℃回火，M内过饱和C原子几乎全部脱溶，沉淀析出比
ε－碳化物更为稳定的K。
2.低C钢在200～350℃回火时，偏聚在位错线附近的C原子，可在偏聚
区内直接析出ε'－碳化物，即渗C体Fe3C。
3.高C孪晶M在200～350℃回火，当T＞200℃，ε－碳化物重新溶解，
同时析出ε'－碳化物，见图7-5、7-6。
4.T＞350℃，析出的碳化物ε'（Fe3C）逐渐聚集、球化和长大。图7-7η对低碳条状马氏体α相亚晶粒通过铁原子扩散而长大形成位错密度较低的等轴状α新晶粒，逐步替代回复后的条状组织。原马氏体晶粒形态消失。随着回火温度升高，α相晶粒和碳化物颗粒进一步长大。当回火温度T＞300℃，M片内的孪晶逐渐消失，而出现位错胞和位错线，3.在α相回复与再结晶过程中，工件淬火组织中的三类内应力逐步消失。图7-9淬火钢的再结晶组织（1000×）
（a）0.2%钢再结晶组织，上部已回复但未再结晶，下部已完全在结晶,5）淬火碳钢回火时组织变化过程一览表
回火温度（℃）淬火M是过饱和C因溶于α相中，除了引起位错、孪晶等晶内缺陷增加处，同时还因工件表面与心部温差造成宏观区域的组织应力、热应力及微区的各种内应力增加，按存在于工件内部的应力平衡范围的大小，把内应力分为三类：3）危害性最大如高碳马氏体的△a/a高达8×10-3，折合成应力
约为150Mpa,相当于的马氏体屈服极限。由于C原子过饱和固溶使晶格畸变以及M相变停止后仍保持共格关系,使晶格弹性畸变而引起的内应力称为第三类内应力。不同的回火温度，淬火M的转变程度不同，回火后得到的组织也不同。生产中常按其组织特征将回火组织分为三种：图7-1245#钢900℃水冷组织，条状M+片状M(a)500×(b)5000×
图7-1345#