6淬火鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變

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1、§6淬火鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變概述：一、回火定義：經(jīng)淬火硬化的鋼被加熱至A1以下的某一溫度，保溫一段時間，然后以適當(dāng)?shù)睦渌倮鋮s至室溫，這一工藝過程稱回火二、回火的目的1.消除淬火應(yīng)力，淬火應(yīng)力（組織應(yīng)力、熱應(yīng)力）>σs變形，>σb時引起裂紋，殘余應(yīng)力使鋼的脆性上升2.改善鋼的韌性和塑性，使片狀M中的Sv↓，使M正方度下降，內(nèi)應(yīng)力↓（晶格間）↓3.調(diào)整鋼的力性指標(biāo)4.穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸，使AR→k；AR→M→M回→B下§6-1碳鋼的淬火組織在回火時發(fā)生的轉(zhuǎn)變鋼中含碳量不同時，鋼在淬火后的組織也不盡相同當(dāng)<0.2﹪C,獲得板條M+少量

2、AR0.2-0.5﹪C大部分為板條，少量為片狀0.6-1.0﹪C混合M①0.77﹪CM板+M片+AR②>0.8﹪C75﹪M片+M板+AR>1.0﹪C100M片+AR淬火組織為亞穩(wěn)定組織，及相對穩(wěn)定狀態(tài)亞穩(wěn)狀態(tài)，一個系統(tǒng)內(nèi)除可以出現(xiàn)一個穩(wěn)定狀態(tài)外，其他任何事件還可能發(fā)生，這種狀態(tài)稱之為亞穩(wěn)狀態(tài)，它是系統(tǒng)本身強(qiáng)制作用形成的，在一定條件下可轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)淬火鋼被重新加熱（回火）時，隨加熱溫度升高，其比容和體積均發(fā)生變化，說明系統(tǒng)有組織轉(zhuǎn)變發(fā)生，而且不同溫度階段有不同變化發(fā)生，這是鋼從亞溫狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)變化的過程一、碳原子的偏聚淬火時M

3、的C、N原子被強(qiáng)制溶入α相中，位于體心立方點(diǎn)陣（或體心正方點(diǎn)陣）的扁八面體間隙中心位置，使α點(diǎn)陣畸變，使系統(tǒng)的能量上升，而處于不穩(wěn)定狀態(tài)另一方面淬火M中存在大量的缺陷，也使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)在室溫附近，Me和Fe原子已經(jīng)不能擴(kuò)散，但C、N原子尚可以做短距離擴(kuò)散，計算表明在0℃時，在一分鐘內(nèi)C、N可以遷移2埃的距離由于間隙造成的應(yīng)力場與晶體缺陷造成的應(yīng)力場相互作用，C、N原子擴(kuò)散到這些微觀晶體缺陷處，可是系統(tǒng)的能量降低——C、N原子發(fā)生偏聚偏聚，M中的C、N原子在一定的溫度下向點(diǎn)陣缺陷處聚積的過程，成為C、N原子的偏聚，偏聚過程是一

4、個自發(fā)過程，可以表示為C+⊥<=>C⊥它是可逆過程，過程的方向取決于當(dāng)時的系統(tǒng)能量狀態(tài)1.板條M中碳原子的偏聚⑴發(fā)生溫度范圍，室溫——250℃，約在250℃基本完成，碳原子有相當(dāng)強(qiáng)的擴(kuò)散能力，板條M的亞結(jié)構(gòu)為位錯，發(fā)生C+⊥<=>C⊥，可使系統(tǒng)能量下降⑵發(fā)生偏聚的條件：當(dāng)不具備從M中直接析出k的條件時，（例如C﹪低或加熱溫度低）；或是形成碳化物的穩(wěn)定性低于形成偏聚區(qū)時，偏聚可能發(fā)生在淬火的過程中，也可能發(fā)生在淬火后室溫停留或回火過程當(dāng)中⑶性質(zhì)：碳原子偏聚發(fā)生在固溶體內(nèi)部，M仍為單相，而非析出狀態(tài)⑷影響偏聚過程的因素碳的偏聚時C原

5、子向位錯線附近擴(kuò)散過程，因此偏聚過程與碳原子的擴(kuò)散能力，M位錯密度，及M中碳的含量有關(guān)a.馬氏體中的位錯密度增大，C⊥發(fā)生的可能性增大、b.當(dāng)T升高時，DαC升高，C往位錯擴(kuò)散，產(chǎn)生偏聚區(qū)，但溫度過高，C的擴(kuò)散能力很強(qiáng)，會使偏聚區(qū)的碳原子脫離，即“蒸發(fā)”，使偏聚區(qū)消失c.當(dāng)M中碳含量<0.2%，碳原子完全處于偏聚區(qū)，則c/a=1，測不出c/a>1碳含量>0.2%,碳偏聚位置飽和，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⑸M的自回火當(dāng)M中﹪C為0.2%時，Ms>300℃，當(dāng)A被冷卻至

6、生A→M板,冷卻過程一方面T下降，M板增多，另一方面，碳原子發(fā)生偏聚，至室溫時90%偏聚M的自回火：淬火中M的碳原子在自然條件下，發(fā)生重新分布，完成偏聚過程1.片狀M中碳原子的偏聚⑴溫度范圍20-100℃⑵偏聚區(qū)的位置首先為位錯線，其次為晶界，孿晶區(qū){110}M晶界上⑶偏聚區(qū)的尺寸，1.0%C,偏聚在孿晶面的C原子組成一片片小富集區(qū)一、M的分解使單相M組織→低碳M′+k的兩相組織，隨著回火溫度↑，τ↑，碳原子將發(fā)生有序化轉(zhuǎn)變，形成碳化物1.板條M的分解當(dāng)<0.2%時，在250-400℃回火時，在位錯線附近的板條界的碳原子偏聚區(qū)形

7、成θ-k，即cm小薄片，與母相共格關(guān)系，母相M′隨k析出，碳含量下降2.片狀M的分解（80-250℃）⑴片狀M的雙相分解當(dāng)T>80℃，M片中的偏聚區(qū)形成細(xì)小片狀ε-k，碳的擴(kuò)散可以使ε-k長大（η-k）Fe2.5C,由于T低，DC小，ε（η）-k附近很小范圍內(nèi)做短距離擴(kuò)散，擴(kuò)散使ε（η）-k長大，使其周圍的M含碳量下降，形成M′,在較遠(yuǎn)的地方仍為高碳M,即測量時，分別是兩種正方度M,當(dāng)T↑，τ↑，ε-k不斷增加長大，是高碳M繼續(xù)分解，直到高碳區(qū)域全部消失故稱為雙相分解M′的含碳量與M的原始碳含量及分解溫度無關(guān)，為恒定值0.25-

8、0.3%⑵片狀M的連續(xù)分解當(dāng)T>150℃,DC↑，M′區(qū)分部整個片，使c/a變?yōu)橐恢拢荚涌勺鲞h(yuǎn)距離擴(kuò)散，ε-k可以從較遠(yuǎn)處M獲得C原子長大；當(dāng)T=300℃，M的c/a=1，此時M+ε（η）-k組織，稱為回火M,M分解完成，ε-k的位置即為原偏聚區(qū)，其慣習(xí)面（