材料工程基础讲稿12.ppt

《材料工程基础讲稿12.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章淬火钢在回火时的转变钢在淬火后得到的是亚稳的高硬度、高强度的M及Ar。为了满足不同零件对性能的要求，将淬火钢重新加热到A1以下某一温度，保温一定时间使亚稳的M及Ar转变到一定程度后→冷至室温，调整零件的性能——回火。在回火时所发生的转变——回火转变。回火可以在A1以下很大范围内调整温度→力学性能在很宽的范围内变化。因此，回火是调整钢制零件的性能以满足适用要求的有效手段。§7－1淬火钢在回火时的组织转变淬火钢：M和一定量的Ar。淬火组织是高度不稳定的，这是因为：①M中的碳是高度过饱和的；②M有很高的应变能和其它缺陷；③与M并存的还有一定量的Ar。由于M和Ar的不稳定

2、状态与平衡状态的自由焓差→驱动力，使得回火转变成为一种自发的过程。在动力学条件具备时，转变即可自发进行——回火处理就是通过加热提高原子的活动能力，使转变以适当的速度进行，或在适当时间内，使转变达到所要求的程度。根据在不同温度范围发生的组织转变，可将碳钢的整个回火过程分为以下五个有区别而又相互重叠的阶段。淬火高碳钢回火组织与物理性能变化注：回火转变是随温度升高连续进行的，由于所采用的实验方法和精度不同，不同文献给出的各阶段温度范围会有一些差异，甚至对回火阶段的划分也不尽相同。阶段温度（℃）长度热效应产物预备阶段<100变化不大－马氏体Ⅰ100～350减小放热回火MⅡ190

3、～300增大大量放热Ar分解Ⅲ300～400减小放热回火TⅣ>400减小放热回火S1．马氏体中碳原子偏聚阶段（时效阶段，－40～100℃）初形成的M中，碳原子分布在扁八面体中心——碳原子的存在→晶体点阵产生严重畸变→M处于不稳定状态。为了降低能量，碳在以碳化物形式析出之前，碳原子将首先向大量存在于M中的位错及孪晶界面偏析。由于碳原子比较小，在室温附近即可通过扩散向晶内缺陷偏聚。含碳量＜0.2%的低碳M在200℃以下回火时所发生的主要是碳原子往位错等晶体缺陷的偏聚。用场离子显微镜、原子探针证实，含0.21%碳的钢，经1000℃奥氏体化淬火成M，经150℃回火后α基底碳含量

4、仅0.0294%,而板条M条界则高达0.422％，较平均碳含量提高了一倍。碳在板条界的偏聚可能发生在淬火过程中，淬火后的室温停留及回火过程中。在板条M边界保留的Ar很可能与淬火过程中所发生的碳原子的偏聚有关。即已形成的M中的碳原子往边界扩散，提高了未转变A的碳含量，再加以相硬化引起机械稳定化，使A得以保留到室温。M晶内的碳原子在位错上的偏聚仍难以证实，而只能用其它方法给以间接证明。在－196℃测得不同碳含量淬火钢的电阻值。(nextslide)p126高碳M比较复杂，高碳M在0℃以下具有异常正方度，点阵常数a及正方度c/a就有可能发生变化。这表明碳原子在x、y位置与z位

5、置之间在0℃以下就有了跳动。原子探针还证实了碳原子在片状M的孪晶界面上的偏聚。对Fe-0.78C-0.65Mn钢，经1200℃、2hA化后水淬成M并立即在液氮中深冷，再在室温时效24h，然后用原子探针测量。结果得出α基底碳含量为0.57%，低于平均碳含量，而孪晶界的碳含量为1.45%。如假定这些碳分布在孪晶界单原子层上，则可得出碳含量可高达5.04%。将淬火所得M加热到160℃回火1h，则使碳原子更加偏聚在孪晶界，此时测得基体碳含量已降为0.32%，孪晶界碳含量已由1.45%提高到1.83%。2．马氏体分解（回火第一阶段）随回火温度的提高及时间的延长，富集区中的碳原子将

6、转变为碳化物。随碳化物的析出，M的碳含量不断减少，c/a不断下降。1）高碳M的分解X射线结构分析证实高碳M经不同温度回火后的正方度出现变化。当回火温度低于125℃时出现了两个不同的正方度—碳化物的析出，这表明出现了两种碳含量的α相。回火温度高于125℃时，只测得了一个正方度。且随回火温度的升高，正方度愈来愈小。由于温度不同，碳化物的析出——双相分解及单相分解。双相分解在125～150℃以下。随碳化物的析出，出现了两个正方度不同的α相。即具有高正方度的保持原始碳含量的未分解的M以及具有低正方度的碳已经部分析出的M。进一步的测定表明随回火时间的延长，正方度均不变，但高正方度

7、α的衍射愈来愈弱，直至消失，而低正方度α相的衍射愈来愈强。这表明在低于150℃回火过程中，随碳化物的析出，两个α相的碳含量均未发生变化：只是高碳区↓，低碳区↑。双相分解过程：在碳原子富集区形成碳化物核，并依靠周围的α相所提供的碳原子长大成碳化物颗粒。碳化物析出——周围将出现低碳的α相，而远离碳化物的α相仍保持原有的碳含量。由于温度低，碳原子不能作远距离的扩散，高碳区与低碳区之间的浓度梯度不易消失。已析出的碳化物不能进一步长大。M的进一步分解只能依靠在高碳区形成新的碳化物核，析出碳化物粒子，在其周围形成新的低碳区。随着分解过程的进行，高碳区