回火转变与钢的回火

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1、第8章回火转变与钢的回火本章主要内容回火过程中的组织变化(5个阶段)回火后力学性能的变化回火脆化现象的产生及其避免回火工艺(3种)8.0概述回火：将淬火后的钢在A1以下的温度加热、保温，并以适当速度冷却的工艺过程。目的：使淬火得到的亚稳组织转变为稳定的回火组织；提高淬火钢的塑性和韧性，降低脆性；降低或消除淬火引起的残余内应力，稳定尺寸。8.1淬火钢在回火时的组织变化淬火钢亚稳组织：马氏体(M)：C在α-Fe中呈过饱和，使晶格承受应力。比容最大，储存了部分相变潜热。残余奥氏体(AR)：过冷、承受应

2、力和应变。比容最小，储存了大量相变潜热。淬火钢在回火时的组织转变碳原子的重新分布—时效(100℃以下)；过渡碳化物的沉淀(100~300℃)；AR的分解(200~300℃)；过渡碳化物转变为Fe3C(200~350℃)；Fe3C的粗化和球化，以及等轴铁素体晶粒的形成(350℃以上)。8.1.1碳原子的重新分布—时效阶段(100℃以下)温度较低，碳原子只能做短程扩散，进行偏聚。(1)低碳M—在位错线附近偏聚亚结构为位错，C原子倾向于偏聚在位错线附近的间隙位置。(2)高碳M—在孪晶界面上聚集亚结构为

3、孪晶，C原子将在一定晶面上聚集，形成富C聚集区。8.1.2过渡碳化物的析出—回火第一阶段(100~300℃)现象：随T↑，M中C%↓，晶格常数c↓，a↑，正方度c/a↓—过饱和程度下降。实质：马氏体发生了分解。M→M’(过饱和α+ε-FexC，α含碳量约为0.25%)ε-FexC(x=2~3)，HCP结构，与基体马氏体保持共格关系。过渡相。8.1.2过渡碳化物的析出—回火第一阶段(100~300℃)产物：回火马氏体(M’)。有一定过饱和度的α固溶体(立方马氏体)和与其有共格关系的ε碳化物所组成的

4、复相混合组织。在普通金相显微镜下，观察不出回火马氏体中的ε碳化物。回火马氏体在形态上与淬火马氏体相似，但回火马氏体易腐蚀，成黑色组织。性能：保留高硬度。8.1.3残余奥氏体的分解—回火第二阶段(200~300℃)AR→M’或B下(α相+ε-FexC碳化物)。α相的C%：与M在该温度下分解后的C%相近，也与过冷A在该温度下形成的B下的C%相近。ε-FexC：与相同温度下，M分解或B下中碳化物相似。残余奥氏体与过冷奥氏体钢淬火后的AR，与过冷A同属亚稳组织，本质相同，但AR存在于M之间，受M影响：(

5、1)马氏体条间的AR含碳量高于平均含碳量，已转变的马氏体会使AR处于三向压应力状态。(使AR在低温较难分解)(2)回火过程中(T>200~300℃)，M分解，对AR压力降低，影响到AR的转变。8.1.4过渡碳化物转变为Fe3C—回火第三阶段(200~350℃)在250~400℃回火时，碳钢M中过饱和的C几乎全部析出，将形成比ε-FexC更稳定的碳化物χ-Fe5C2和θ-Fe3C，其稳定性均高于ε-FexC。转化是通过ε-碳化物的溶解和θ-碳化物重新从马氏体基体中析出的方式完成的。8.1.4过渡碳

6、化物转变为Fe3C—回火第三阶段(200~350℃)(1)碳化物转变：低温→高温低中碳马氏体(C%<0.4~0.6%)(<0.2%C钢)(>0.2%C钢)中高碳马氏体(C%>0.4~0.6%)8.1.4过渡碳化物转变为Fe3C—回火第三阶段(200~350℃)(2)相状态：低温→高温低中碳马氏体(C%<0.4~0.6%)中高碳马氏体(C%>0.4~0.6%)初期α相与ε相保持共格关系，但当ε相长大到一定尺寸及其转变为其他相时，共格关系将被破坏。碳化物的形态及分布ε-FexC转变为其他碳化物时，新

7、生成的碳化物常呈薄片状，若分布在原马氏体晶界上，将引起钢的韧性显著降低。随回火温度升高，片状碳化物将转化为粒状，且会出现小颗粒溶解、大颗粒粗化现象。8.1.4过渡碳化物转变为Fe3C—回火第三阶段(200~350℃)产物：回火屈氏体。由饱和的α相和细小片状的渗碳体组成。性能：强度、硬度↓，塑性、韧性↑，淬火时晶格畸变所造成的内应力大大消除。8.1.5Fe3C的粗化和球化，以及等轴铁素体晶粒的形成—回火第四阶段(350℃以上)(1)淬火应力的消失350℃时，第三类应力(晶格畸变)消除—由于C原子从

8、基体α相中析出。>350℃时，第二类应力(微观应力)开始下降，到500℃基本消除—由α相回复所致。500~600℃时，第一类应力(宏观应力)接近完全消除(再结晶所致)。8.1.5Fe3C的粗化和球化，以及等轴铁素体晶粒的形成—回火第四阶段(350℃以上)(2)α相回复与再结晶1)低碳板条马氏体T>400℃时，开始回复。位错密度下降，板条状形态保持。T>600℃时，开始再结晶。位错密度低的等轴铁素体新晶粒逐步取代板条。8.1.5Fe3C的粗化和球化，以及等轴铁素体晶粒的形成—回火第四阶段(350℃