大学固态相变ppt课件.ppt

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1、第六章钢中的回火转变概述回火的定义淬火之后将工件加热到低于临界点的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的一种热处理方法。①是含碳过饱和的固溶体；②有很高的应变能；③有很大的内应力（热应力和组织应力）；④存在残余奥氏体，也是亚稳定的。钢中马氏体的组织特点热应力：工件内外温差造成的；组织应力：转变为不同的组织时造成的概述回火的目的（为什么要回火？）获得所需要的稳定组织和性能，并消除或减少淬火内应力，防止工件变形、开裂，稳定组织，防止尺寸变化，降低硬度，便于加工。回火马氏体回火原材料M+AR奥氏体加热奥氏体化淬火使用淬火碳钢回火时的组织转变回火马氏体中碳原子偏聚(前期阶段)(100℃以下)马氏体分

2、解(80-250℃)残余奥氏体转变(200-300℃)碳化物析出(250-400℃)α相回复和碳化物的聚集长大(400℃以上)淬火碳钢回火时的组织转变一、马氏体中碳原子偏聚（T=80~100℃）碳原子在马氏体的扁八面体间隙，造成很大弹性变形；晶体中存在微观缺陷较多。处于能量较高的状态，必然向能量低的状态转变马氏体的结构转变方式：碳原子向微观缺陷处集中。淬火碳钢回火时的组织转变1.板条马氏体亚结构为大量的位错，碳原子易与位错发生交互作用，形成“气团”，造成偏聚，而碳原子分布在正常间隙位置时的电阻率比偏聚在位错附近时的高。当C%>0.2%时，偏聚于位错等晶体缺陷处的碳原子已达到饱和状态，多余的碳原

3、子只能处于无缺陷晶格的扁八面体间隙处。C%<0.2%时，随着碳含量的增加，电阻率增加较慢，与完全偏聚状态非常接近。碳原子大部分偏聚于位错处。淬火碳钢回火时的组织转变碳原子的偏聚取决于位错密度和碳原子扩散能力，位错密度越高，碳原子扩散能力越大，偏聚越严重。淬火碳钢回火时的组织转变2.片状马氏体大量碳原子可能在某些孪晶面上富集，形成厚度和直径均小于1nm的小片状富碳区。随马氏体中碳含量的增多，富碳区的数量越多。富碳区使马氏体的电阻率和硬度有所提高。淬火碳钢回火时的组织转变二、马氏体分解（回火第一阶段转变）在80~250℃回火时，随着回火温度升高及回火时间延长，富碳区的碳原子将发生有序化，继而转变为

4、碳化物析出，即马氏体分解。碳化物析出基体碳含量降低c减小而a增大结果：淬火碳钢回火时的组织转变1.高碳马氏体的分解（1）双相分解（回火温度在125~150℃以下）在某些富碳区，经过有序化后析出碳化物晶核，并依靠其周围α相提供的碳原子而长大，由于碳化物的析出，在其周围造成贫碳区（C1），而在远处的α相仍保持原有碳含量。此时分解析出的碳化物为ε-碳化物，呈细片状或条状，与基体保持共格关系。淬火碳钢回火时的组织转变贫碳区中马氏体的正方度c/a与富碳区中马氏体的正方度不同。贫碳区中的马氏体正方度有所降低，而富碳区中马氏体的正方度与未经回火的淬火高碳马氏体的接近。此阶段温度较低，碳原子不能作长程扩散，高

5、碳区与贫碳区之间的浓度差不易消失，已经析出的碳化物不能继续长大。马氏体的继续分解只能依靠在其他高碳区析出新的碳化物颗粒，并在其周围形成新的贫碳区，富碳区减少，贫碳区增多。富碳区消失时双相分解即告结束，此时α相的平均碳含量降为C1≈0.25~0.3%。温度越高，双相分解速度越快。淬火碳钢回火时的组织转变（2）单相分解（回火温度高于125~150℃时）碳原子的活动能力增强，可作较长距离的扩散，已析出的碳化物可从较远区域获得碳原子而长大，α相内的碳浓度梯度也可通过碳原子扩散而消除，使得分解过程中不再出现两种碳含量的α相。随着过程的进行，α相的碳含量及正方度均下降。温度达300℃时，c/a接近于1，α

6、相中的碳含量已经接近平衡状态，马氏体的脱溶分解基本结束。淬火碳钢回火时的组织转变2.低碳马氏体的分解低碳马氏体的Ms点较高，在淬火过程中就发生碳原子向位错的偏聚，先形成的马氏体中可能发生自回火，析出碳化物。Ms点越高，淬火冷却速度越慢，自回火析出的碳化物越多。①淬火后在100~150℃回火时，碳原子仍偏聚在位错处，不析出碳化物；②>200℃时，发生马氏体的单相分解析出碳化物，使α基体中的碳含量降低。淬火碳钢回火时的组织转变立方马氏体的碳含量与淬火钢的碳含量无关。随着碳化物的析出，不同原始碳含量的马氏体在高于200℃以后，其碳含量趋于一致。3.中碳马氏体的分解兼有低碳马氏体和高碳马氏体的分解特征

7、。随着回火温度的升高，固溶于正方马氏体中的碳含量不断下降，最终变为立方马氏体。回火马氏体：中、高碳钢在250℃以下温度回火时，淬火马氏体经分解后获得的立方马氏体和ε-碳化物的混合组织。与淬火马氏体相比，由于ε-碳化物的弥散沉淀使得这种组织易于腐蚀，呈黑色片状。此时α相中仍含有过饱和的碳，马氏体的精细结构也未发生明显变化，仍保持着强化状态。淬火碳钢回火时的组织转变三、残余奥氏体转变（回火第二阶段）在