鋼的熱處理 西北工業(yè)大學(xué) 第8章 鋼的回火轉(zhuǎn)變及回火.ppt

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1、第八章鋼的回火轉(zhuǎn)變及回火回火：將淬火鋼加熱到A1以下某一溫度，經(jīng)過保溫，然后以一定的冷卻方法冷至室溫的工藝過程。目的：去除殘余應(yīng)力；調(diào)整性能；穩(wěn)定尺寸驅(qū)動(dòng)力原始組織是非平衡相M中碳過飽和M具有高的界面和應(yīng)變能M回火加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變隨溫度升高：C偏聚：100℃以下（時(shí)效）M分解：100~300℃（過渡碳化物析出ε、η析出）殘余AR分解：200~300℃碳化物類型轉(zhuǎn)變：200~350℃碳化物粗化、F形成：350℃以上§1回火時(shí)的組織變化一、碳原子的重新分布（M分解）實(shí)驗(yàn)：選Ms<室溫、不會(huì)發(fā)生自回火現(xiàn)象的材料新鮮M在低于室溫或其附近→硬度↑電

2、阻率上升M以調(diào)幅機(jī)理分解場離子顯微鏡分析→富碳區(qū)隨時(shí)間↑→C%↑C、N偏聚在缺陷處二、過渡碳化物析出（M分解）低溫回火加熱→M中析出規(guī)則分布的ε、η亞穩(wěn)定碳化物（彌散），M形貌保留ε、η與基體M共格、有位向關(guān)系ε、η結(jié)構(gòu)相似，形態(tài)棒、片或針狀ε、η在富碳區(qū)形成，但成分不同。低碳鋼直接從富碳區(qū)析出穩(wěn)定碳化物此時(shí)M中C%↓，但仍過飽和，c/a>1三、殘余AR分解與M分解同時(shí)進(jìn)行C%>0.4%明顯分解發(fā)生在相界或殘余AR晶體內(nèi)部分解產(chǎn)物為α相+θ（穩(wěn)定碳化物）或M、B碳化物顆粒狀，與殘余A有取向關(guān)系低M板條之間的殘余AR→分解形成的碳化物連續(xù)

3、→導(dǎo)致回火脆性四、碳化物類型的轉(zhuǎn)變與A分解同時(shí)進(jìn)行低C位錯(cuò)M：偏聚在位錯(cuò)附近的C原子，可直接析出θ-K（Fe3C)。位置：析出在位錯(cuò)線附近或M條間界上，呈細(xì)小片狀高C孿晶M：最先析出ε-K，當(dāng)回火溫度高于250℃析出χ-K和θ-K。位置：M孿晶面｛112｝M上。低、中碳鋼在板條內(nèi)形核，與M有慣習(xí)面和取向關(guān)系，因小角度相界的消失→板條粗化基體M中C%平衡，c/a=1。但仍保持淬火時(shí)形態(tài)內(nèi)應(yīng)力基本消除。高碳M亞穩(wěn)定碳化物先形成χ→隨后被穩(wěn)定碳化物取代ε碳化物晶格結(jié)構(gòu)密排六方點(diǎn)陣成分：Fe2C－Fe3Cχ碳化物復(fù)雜斜方點(diǎn)陣成分：Fe5C2θ碳

4、化物復(fù)雜斜方點(diǎn)陣成分：Fe3C碳化物轉(zhuǎn)變方式原位轉(zhuǎn)變：成分、結(jié)構(gòu)改變獨(dú)立轉(zhuǎn)變：亞穩(wěn)定碳化物溶解，穩(wěn)定碳化物在其它部位形核、長大五、碳化物聚集、等軸F形成碳化物由棒、片→球→粗化（大吞?。到y(tǒng)能量下降滲碳體因密度小于F→較小的碳化物溶入基體→產(chǎn)生空位→促進(jìn)滲碳體長大大角度相界合并→晶粒長大→等軸FM形貌消失殘余應(yīng)力消除c/a=1綜上所述：總體變化§2回火后的性能變化一、硬度在100℃時(shí)略高（亞穩(wěn)定碳化物共格作用>M中析出C的弱化作用）溫度>100℃后→硬度↓，因?yàn)椋篗中C析出→固溶強(qiáng)化效果↓殘余A分解碳化物析出→基體C平衡碳化物粗化F等

5、軸化（再結(jié)晶）二、強(qiáng)度、塑性隨溫度升高→強(qiáng)度降低、塑性升高碳鋼均在300~400℃時(shí)彈性最好三、韌性除回火脆性外，溫度升高→韌性升高高碳鋼回火韌性提高顯著亞穩(wěn)定碳化物析出→內(nèi)應(yīng)力降低→M收縮→顯微裂紋減少碳化物聚集→焊合顯微裂紋小結(jié)硬度：200℃以下，HRC不變。>300℃，HRC降低。彈性極限：在300-400℃最高。塑性：在600-650℃最高?！?合金元素對(duì)回火的影響過程與碳鋼回火相同，推遲進(jìn)程特點(diǎn)提高回火抗力某些鋼產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象影響回火脆性一、提高回火抗力1、時(shí)效、低溫回火→影響小2、316℃中溫回火合金元素降低碳的擴(kuò)散系數(shù)N

6、i、Si等非碳化物形成元素向M中擴(kuò)散Cr、V等碳化物形成元素向碳化物中擴(kuò)散以上因素此時(shí)不是過程轉(zhuǎn)變的控制因素，故影響弱3、Si中溫回火時(shí)→阻礙碳化物類型轉(zhuǎn)變→顯著提高回火抗力4、除Ni、P外，其它合金元素隨回火溫度升高，阻礙碳化物粗化、F再結(jié)晶→提高回火抗力5、如殘余A在回火保溫時(shí)未分解P或B，則回火冷卻時(shí)→二次淬火→硬度提高、脆性增加→進(jìn)行再次回火二、引起二次硬化1、產(chǎn)生條件500~650℃含有強(qiáng)碳化物形成元素（Ti、Cr、V、……）的鋼強(qiáng)碳化物形成元素超過一定%2、實(shí)質(zhì)Mo2CW2CVCTiCCr7C3共格碳化物的彌散強(qiáng)化作用超溫→

7、過時(shí)效→硬度降低（碳化物類型轉(zhuǎn)變）3、合金碳化物取代滲碳體方式原位轉(zhuǎn)變相界面形核二次硬化效果差（碳化物較粗）獨(dú)立轉(zhuǎn)變位錯(cuò)處形核→長大→碳化物細(xì)小→效果好多組元→效果佳轉(zhuǎn)型序列Fe3C→VCFe3C→W2C→W6C4、工程意義工具鋼→提高紅硬性耐熱鋼→高溫強(qiáng)度好結(jié)構(gòu)鋼→提高材料強(qiáng)度、韌性→輕量化設(shè)計(jì)5、提高二次硬化效果的途徑形變+淬火位錯(cuò)密度提高→碳化物彌散析出加合金元素（Co、Al、Si、Nb）抑制特殊碳化物生長§4鋼的回火脆性一、（第一類、低溫、不可逆）回火馬氏體脆1、特征韌性降低；冷脆轉(zhuǎn)化溫度升高；沿晶斷裂250~400℃產(chǎn)生，與冷

8、卻速度無關(guān)幾乎所有鋼都存在不能消除，只能減輕已產(chǎn)生此脆性工件在高溫區(qū)回火→消除（再次在此溫區(qū)回火不產(chǎn)生脆性→不可逆）2、產(chǎn)生原因（不定論）殘余A分解脆化溫區(qū)與殘余A分解溫區(qū)相同，加合金元素→脆化溫區(qū)會(huì)升高低