【大学资料】10 钢在回火时的转变与回火.ppt

第十章钢的回火转变与回火回火就是将淬火后钢在A1以下温度加热、保温并以适当速度冷却的工艺过程。对于合金钢随着合金元素种类和数量的不同AR的变化幅度可能更大一些。淬火钢的组织根据在不同温度范围内发生的组织转变碳钢的整个回火过程可分为5个有区别而又相互重叠的阶段。在80～100℃以下回火时虽然从组织和硬度方面观察不到明显变化但此时M中却发生了C的偏聚.⑴低碳位错型马氏体中碳的偏聚⑵高碳片状马氏体中碳原子的富集区C富集区的形状为片状厚度为3Å宽度为6Å长为7Å每片中含2～3个碳原子。在80～250℃之间随着回火温度的升高以及回火时间的延长偏聚区或富集区的碳原子将发生有序化继而转变成碳化物而析出即M发生分解。马氏体分解阶段得到的组织是回火马氏体。M分解过程中随着碳化物的析出M中碳含量的不断下降将使点阵常数c下降a升高正方度c/a减小。当回火温度低于125℃当回火温度较低（20～150℃）时M的分解将以双相分解方式进行。ε-FeXC在长大时要吸收附近M中的碳原子而远离ε-FeXC的M中碳原子仍然保持不变。当温度超过125～150℃后M的分解将以单相分解即连续式分解方式进行。此时碳原子的活动能力增强能够进行较长距离的扩散。回火温度达到300℃时正方度c/a接近1此时M相的碳浓度已经接近平衡状态M的脱溶分解过程基本结束。⑵低碳马氏体的分解综上所述在80～250℃内回火主要发生的回火转变是M分解。M经过分解获得的是（低碳M＋ε-FeXC）的混合组织称为回火M。注意如果在80～250℃范围内回火时间过长回火M会继续发生变化碳化物聚集长大ε-FeXC转变为更稳定的碳化物。㈢残A分解——回火转变第二阶段(200～300℃)㈣碳化物的转变——回火转变第三阶段(250～400℃)当回火温度高于200℃时直接由偏聚区析出θ-Fe3C也有可能从板条M边界上析出。ε转变为χ或θ时只能按独立形核长大方式；而χ转变为θ时可以独立形核也可以原位转变。随回火温度的升高碳化物由亚稳定状态向稳定状态过渡。随回火保温时间的延长碳化物的转变温度降低。ε-FeXC碳化物转变为其他类型碳化物时新生成的碳化物往往呈薄片状且常分布在M的孪晶界或M边界处。随M的含碳量降低薄片状碳化物减少。研究表明不论M的形态如何在回火过程中当回火温度较低时都存在这样的薄片状碳化物。碳化物本身是一个脆性相特别是当它呈薄片、分布在M的孪晶界或M的晶界上时将使钢材的脆性增大。一般认为这种状态分布的碳化物是产生第一类回火脆性的原因之一。㈤α相的回复与再结晶及碳化物聚集长大——回火转变第四阶段(高于400℃)淬火时由于热应力与组织应力的存在使工件淬火后存在较大的内应力这些内应力会随着回火温度的升高而逐渐消失。⑵α相的回复与再结晶①低碳板条状马氏体第二相颗粒对晶界具有钉扎作用回火时析出的碳化物颗粒对α相的再结晶具有阻碍作用。钢中碳含量愈高α相的再结晶愈困难。通过α相的回复与再结晶后得到的组织为回火索氏体一般用S´表示。组织为等轴状的铁素体加上粒状渗碳体。位错线的产生可能是渗碳体析出时造成的体积变化引起的。所得到的组织同样是回火索氏体(S´)。碳化物的球化、长大过程是按照小颗粒溶解大颗粒长大的机制进行的。研究表明第二相粒子在固溶体中的溶解度Cr与第二相粒子的半径r有关可以由下式求出：如果已经析出的碳化物粒子的大小不一则由于其溶解度不同将在α相内形成浓度梯度基体中小颗粒内浓度较高的合金元素原子和碳原子将向浓度较低的大颗粒碳化物处扩散结果导致小颗粒碳化物的溶解、大颗粒的长大。若碳化物呈杆状或薄片状则由于各碳化物部位的曲率半径r不同其溶解度也不同。r较小的碳化物部位将溶解r较大的碳化物部位将长大这将使杆或片发生断裂导致碳化物球化。总的规律是：合金元素的加入都会使回火转变推迟、转变温度升高。合金钢中的M分解与碳素钢相似但其分解速度受合金元素的影响非常显著尤其是M分解的后期。合金元素对M分解的影响主要是通过影响C的扩散来实现的。因此合金元素对C的偏聚、双相式分解的影响不大而对单相分解的影响较大。Cr、Mo、W、V、Ti等强碳化物形成元素与碳原子结合力强增大C在M中的扩散激活能阻碍C原子的扩散可以将M分解温度提高100～150℃。合金钢中的残A转变与碳素钢基本相似只是合金元素可以改变残余A分解的温度和速度从而可能对残余A转变的性质和类型产生影响。残A在B区域内转变为贝氏体；残A在P区域内转变为珠光体；残A在回火加热和保温过程中不发生分解而在随后的冷却过程中转变为M。研究发现二次淬火所产生的M量与二次淬火的Ms´点和钢材原Ms点之间的关系密切相关。先在560℃回火冷却到250℃再保温一定时间再冷却到室温时Ms´＜Ms与250℃回火工艺效果相同。㈢合金元素对回火时碳化物转变的影响合金元