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《回火轉(zhuǎn)變與鋼的回火》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第8章回火轉(zhuǎn)變與鋼的回火本章主要內(nèi)容回火過程中的組織變化(5個(gè)階段)回火后力學(xué)性能的變化回火脆化現(xiàn)象的產(chǎn)生及其避免回火工藝(3種)8.0概述回火:將淬火后的鋼在A1以下的溫度加熱、保溫,并以適當(dāng)速度冷卻的工藝過程。目的:使淬火得到的亞穩(wěn)組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織;提高淬火鋼的塑性和韌性,降低脆性;降低或消除淬火引起的殘余內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸。8.1淬火鋼在回火時(shí)的組織變化淬火鋼亞穩(wěn)組織:馬氏體(M):C在α-Fe中呈過飽和,使晶格承受應(yīng)力。比容最大,儲(chǔ)存了部分相變潛熱。殘余奧氏體(AR):過冷、承受應(yīng)
2、力和應(yīng)變。比容最小,儲(chǔ)存了大量相變潛熱。淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變碳原子的重新分布—時(shí)效(100℃以下);過渡碳化物的沉淀(100~300℃);AR的分解(200~300℃);過渡碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C(200~350℃);Fe3C的粗化和球化,以及等軸鐵素體晶粒的形成(350℃以上)。8.1.1碳原子的重新分布—時(shí)效階段(100℃以下)溫度較低,碳原子只能做短程擴(kuò)散,進(jìn)行偏聚。(1)低碳M—在位錯(cuò)線附近偏聚亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò),C原子傾向于偏聚在位錯(cuò)線附近的間隙位置。(2)高碳M—在孿晶界面上聚集亞結(jié)構(gòu)為
3、孿晶,C原子將在一定晶面上聚集,形成富C聚集區(qū)。8.1.2過渡碳化物的析出—回火第一階段(100~300℃)現(xiàn)象:隨T↑,M中C%↓,晶格常數(shù)c↓,a↑,正方度c/a↓—過飽和程度下降。實(shí)質(zhì):馬氏體發(fā)生了分解。M→M’(過飽和α+ε-FexC,α含碳量約為0.25%)ε-FexC(x=2~3),HCP結(jié)構(gòu),與基體馬氏體保持共格關(guān)系。過渡相。8.1.2過渡碳化物的析出—回火第一階段(100~300℃)產(chǎn)物:回火馬氏體(M’)。有一定過飽和度的α固溶體(立方馬氏體)和與其有共格關(guān)系的ε碳化物所組成的
4、復(fù)相混合組織。在普通金相顯微鏡下,觀察不出回火馬氏體中的ε碳化物?;鼗瘃R氏體在形態(tài)上與淬火馬氏體相似,但回火馬氏體易腐蝕,成黑色組織。性能:保留高硬度。8.1.3殘余奧氏體的分解—回火第二階段(200~300℃)AR→M’或B下(α相+ε-FexC碳化物)。α相的C%:與M在該溫度下分解后的C%相近,也與過冷A在該溫度下形成的B下的C%相近。ε-FexC:與相同溫度下,M分解或B下中碳化物相似。殘余奧氏體與過冷奧氏體鋼淬火后的AR,與過冷A同屬亞穩(wěn)組織,本質(zhì)相同,但AR存在于M之間,受M影響:(
5、1)馬氏體條間的AR含碳量高于平均含碳量,已轉(zhuǎn)變的馬氏體會(huì)使AR處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)。(使AR在低溫較難分解)(2)回火過程中(T>200~300℃),M分解,對AR壓力降低,影響到AR的轉(zhuǎn)變。8.1.4過渡碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C—回火第三階段(200~350℃)在250~400℃回火時(shí),碳鋼M中過飽和的C幾乎全部析出,將形成比ε-FexC更穩(wěn)定的碳化物χ-Fe5C2和θ-Fe3C,其穩(wěn)定性均高于ε-FexC。轉(zhuǎn)化是通過ε-碳化物的溶解和θ-碳化物重新從馬氏體基體中析出的方式完成的。8.1.4過渡碳
6、化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C—回火第三階段(200~350℃)(1)碳化物轉(zhuǎn)變:低溫→高溫低中碳馬氏體(C%<0.4~0.6%)(<0.2%C鋼)(>0.2%C鋼)中高碳馬氏體(C%>0.4~0.6%)8.1.4過渡碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C—回火第三階段(200~350℃)(2)相狀態(tài):低溫→高溫低中碳馬氏體(C%<0.4~0.6%)中高碳馬氏體(C%>0.4~0.6%)初期α相與ε相保持共格關(guān)系,但當(dāng)ε相長大到一定尺寸及其轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌鄷r(shí),共格關(guān)系將被破壞。碳化物的形態(tài)及分布ε-FexC轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌蓟飼r(shí),新
7、生成的碳化物常呈薄片狀,若分布在原馬氏體晶界上,將引起鋼的韌性顯著降低。隨回火溫度升高,片狀碳化物將轉(zhuǎn)化為粒狀,且會(huì)出現(xiàn)小顆粒溶解、大顆粒粗化現(xiàn)象。8.1.4過渡碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C—回火第三階段(200~350℃)產(chǎn)物:回火屈氏體。由飽和的α相和細(xì)小片狀的滲碳體組成。性能:強(qiáng)度、硬度↓,塑性、韌性↑,淬火時(shí)晶格畸變所造成的內(nèi)應(yīng)力大大消除。8.1.5Fe3C的粗化和球化,以及等軸鐵素體晶粒的形成—回火第四階段(350℃以上)(1)淬火應(yīng)力的消失350℃時(shí),第三類應(yīng)力(晶格畸變)消除—由于C原子從
8、基體α相中析出。>350℃時(shí),第二類應(yīng)力(微觀應(yīng)力)開始下降,到500℃基本消除—由α相回復(fù)所致。500~600℃時(shí),第一類應(yīng)力(宏觀應(yīng)力)接近完全消除(再結(jié)晶所致)。8.1.5Fe3C的粗化和球化,以及等軸鐵素體晶粒的形成—回火第四階段(350℃以上)(2)α相回復(fù)與再結(jié)晶1)低碳板條馬氏體T>400℃時(shí),開始回復(fù)。位錯(cuò)密度下降,板條狀形態(tài)保持。T>600℃時(shí),開始再結(jié)晶。位錯(cuò)密度低的等軸鐵素體新晶粒逐步取代板條。8.1.5Fe3C的粗化和球化,以及等軸鐵素體晶粒的形成—回火第四階段(350℃