6淬火钢在回火时的组织转变.doc

§6淬火钢在回火时的组织转变
概述：
回火定义：经淬火硬化的钢被加热至A1以下的某一温度，保温一段时间，然后以适当的冷速冷却至室温，这一工艺过程称回火
回火的目的
消除淬火应力，淬火应力（组织应力、热应力）>σs变形，>σb时引起裂纹，残余应力使钢的脆性上升
改善钢的韧性和塑性，使片状M中的Sv↓，使 M正方度下降，内应力↓（晶格间）↓
3.调整钢的力性指标
4.稳定组织，稳定尺寸，使AR→k；AR→M→M回→B下
§6-1碳钢的淬火组织在回火时发生的转变
钢中含碳量不同时，钢在淬火后的组织也不尽相同
当<0.2﹪C,获得板条M+少量AR
0.2-0.5﹪C大部分为板条，少量为片状
0.6-1.0﹪C
混合M=1\*GB3①0.77﹪CM板+M片+AR=2\*GB3②>0.8﹪C75﹪M片+M板+AR
>1.0﹪C100M片+AR
淬火组织为亚稳定组织，及相对稳定状态
亚稳状态，一个系统内除可以出现一个稳定状态外，其他任何事件还可能发生，这种状态称之为亚稳状态，它是系统本身强制作用形成的，在一定条件下可转变为稳定状态
淬火钢被重新加热（回火）时，随加热温度升高，其比容和体积均发生变化，说明系统有组织转变发生，而且不同温度阶段有不同变化发生，这是钢从亚温状态向稳定状态变化的过程
碳原子的偏聚
淬火时M的C、N原子被强制溶入α相中，位于体心立方点阵（或体心正方点阵）的扁八面体间隙中心位置，使α点阵畸变，使系统的能量上升，而处于不稳定状态
另一方面淬火M中存在大量的缺陷，也使其处于不稳定状态
在室温附近，Me和Fe原子已经不能扩散，但C、N原子尚可以做短距离扩散，计算表明在0℃时，在一分钟内C、N可以迁移2埃的距离
由于间隙造成的应力场与晶体缺陷造成的应力场相互作用，C、N原子扩散到这些微观晶体缺陷处，可是系统的能量降低——C、N原子发生偏聚
偏聚，M中的C、N原子在一定的温度下向点阵缺陷处聚积的过程，成为C、N原子的偏聚，偏聚过程是一个自发过程，可以表示为C+⊥<=>C⊥它是可逆过程，过程的方向取决于当时的系统能量状态
板条M中碳原子的偏聚
=1\*GB2⑴发生温度范围，室温——250℃，约在250℃基本完成，碳原子有相当强的扩散能力，板条M的亚结构为位错，发生C+⊥<=>C⊥，可使系统能量下降
=2\*GB2⑵发生偏聚的条件：当不具备从M中直接析出k的条件时，（例如C﹪低或加热温度低）；或是形成碳化物的稳定性低于形成偏聚区时，偏聚可能发生在淬火的过程中，也可能发生在淬火后室温停留或回火过程当中
=3\*GB2⑶性质：碳原子偏聚发生在固溶体内部，M仍为单相，而非析出状态
=4\*GB2⑷影响偏聚过程的因素
碳的偏聚时C原子向位错线附近扩散过程，因此偏聚过程与碳原子的扩散能力，M位错密度，及M中碳的含量有关
a.马氏体中的位错密度增大，C⊥发生的可能性增大、
b.当T升高时，DαC升高，C往位错扩散，产生偏聚区，但温度过高，C的扩散能力很强，会使偏聚区的碳原子脱离，即“蒸发”，使偏聚区消失
c.当M中碳含量<0.2%，碳原子完全处于偏聚区，则c/a=1，测不出c/a>1
碳含量>0.2%,碳偏聚位置饱和，多余的碳原子存在于M中，故c/a>1
∴0.2%正好是M中c/a最低碳含量
=5\*GB2⑸M的自回火
当M中﹪C为0.2%时，Ms>300℃，当A被冷却至<Ms点时，将发生A→M板,冷却过程一方面T下降，M板增多，另一方面，碳原子发生偏聚，至室温时90%偏聚
M的自回火：淬火中M的碳原子在自然条件下，发生重新分布，完成偏聚过程
片状M中碳原子的偏聚
=1\*GB2⑴温度范围20-100℃
=2\*GB2⑵偏聚区的位置首先为位错线，其次为晶界，孪晶区{110}M晶界上
=3\*GB2⑶偏聚区的尺寸，1.0%C,偏聚在孪晶面的C原子组成一片片小富集区
M的分解
使单相M组织→低碳M′+k的两相组织，随着回火温度↑，τ↑，碳原子将发生有序化转变，形成碳化物
板条M的分解
当<0.2%时，在250-400℃回火时，在位错线附近的板条界的碳原子偏聚区形成θ-k，即cm小薄片，与母相共格关系，母相M′随k析出，碳含量下降
片状M的分解（80-250℃）
=1\*GB2⑴片状M的双相分解
当T>80℃，M片中的偏聚区形成细小片状ε-k，碳的扩散可以使ε-k长大（η-k）Fe2.5C,由于T低，DC小，ε（η）-k附近很小范围内做短距离扩散，扩散使ε（η）-k长大，使其周围的M含碳量下降，形成M′,在较远的地方仍为高碳M,即测量时，分别是两种正方度M,当T↑，τ↑，ε-k不断增加长大，是高碳M继续分解，直到高碳区域全部消失
故称为双相分解
M′的含碳量与M的原始碳含量及分解温度无关