固态相变 教学课件 作者 刘宗昌第6章淬火钢的回火转变6.1 Fe-C马氏体的回火.ppt

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1、6.1Fe-C马氏体的回火1、新鲜马氏体在低温回火时性能的变化为了研究Fe-C马氏体回火脱溶贯序的全过程，尤其是脱溶初期的行为，首先要获得一个“新鲜”的即未发生任何脱溶的马氏体。对于Fe-C系来说，并非易事。自20世纪60年代以来，进行了一系列的特殊试验，研究表明碳原子的偏聚团是马氏体回火时脱溶的贯序之首。超高速、深冷淬火时Fe-C马氏体的硬度S.Ansell设计了一种超高速深冷淬火装置，可以104℃/s冷速淬火，冷却0℃（冰水）后迅速转入－195℃，并且在低温下测定硬度。得到了新鲜马氏体，硬度测定表明新鲜马氏体的硬度低于一般(老)马氏体的硬度，以及回热

2、到室温后硬度又上升的现象。高速淬冷的Fe-C马氏体硬度与淬冷速度的关系低速、高速得到的硬度（H1，H2）低碳钢的淬冷硬度保持低水平，且H-v曲线为水平的,如0.1%C的碳素钢。中、高碳钢的淬冷硬度，在低速淬冷时，硬度高；在高速淬冷时，硬度变低。低速的代表值v1约为1500℃/s。在此冷速范围，马氏体的硬度（H1）与一般工业淬火硬度没有什么差异。高速（v2）的代表值约为23000℃/s。用此速度或更快的速度淬冷，得到的硬度（H2）显然较低，而且保持恒定。0,3%C碳素钢超高速淬冷到-196℃，再热至室温20℃），放置时间与硬度的关系。证明ΔH是碳原子的偏聚

3、造成的（1）将不同成分的Fe-Ni-C合金试样奥氏体化，然后在液氮中淬火，得到“新鲜”马氏体。（2）在-100℃到100℃回火3小时，再冷却到-195℃，测量硬度变化，其结果如图6-2。（3）从图可见，含碳量0.02％的马氏体从－195℃到100℃之间，硬度没有变化，而0.23％以上的马氏体在高于-100℃时，硬度均有升高，表明室温到-100℃发生了沉淀硬化过程。图中有4种Fe-Ni-C合金，马氏体点均为-35℃左右。“新鲜”马氏体回火时电阻率的变化碳原子偏聚与电阻率图中，含碳量小于0.08%C时，在－40至100℃区间内，（ρ2－ρ1）<0,表明马氏体

4、发生了碳在位错线上的偏聚——“非均匀偏聚”（柯垂尔气团），使电阻率降低。有少量碳原子在其最有利的温度形成G.P区，发生碳原子的“均匀偏聚”过程。随着含碳量的增加，“均匀偏聚”的碳原子越来越多（弘津气团），逐渐使Δρ值大于零。已知，固溶态的电阻率高于分离态。从图中可见，含碳量大于0.08%C时，在－40至100℃区间内，（ρ2－ρ1）>0,表明电阻率升高，说明此时没有碳化物析出。但此时马氏体中发生的碳原子的均匀偏聚过程,即形成了碳原子偏聚区，即弘津气团。2、碳原子的偏聚团马氏体中的碳原子选择性地占据同一晶向（如[001]α）八面体间隙，形成晶格的正方性。弘

5、津首先指出处于同一晶向八面体间隙的碳原子进一步发生偏聚，可以形成小片状的碳原子团。称为弘津气团。位置的表示（a）某碳原子（几率＝1.00）周围出现其它碳原子的几率；（b）碳原子偏聚团的外形尺寸“弘津气团”的形状弘津气团，该碳原子偏聚团，仅仅包含2～4个碳原子。呈透镜状。法向最大尺寸约等于铁素体的晶格常数aα，径向约为2aα。惯习面为{100}α。后来也有人认为是{102}α严格地说，这么一个小尺寸的聚集物，难以称为通常意义上的成分偏聚，很接近均匀固溶，将其称为“弘津气团”。柯垂尔（Cottrell）气团在淬火态，碳原子已经处于位错偏聚态，0.2%C可使马

6、氏体中的位错完全饱和。碳原子偏聚于位错线上，使它对合金的电阻率的贡献大大减少（与均匀固溶态相比）。低碳马氏体的电阻率与完全的位错偏聚态基本相同。但是Fe-C马氏体的电阻率随着含碳量增加而变大。马氏体脱溶的第一阶段——偏聚工业条件下或者一般试验条件下所获得的马氏体，碳原子已经完成了脱溶的第一阶段——偏聚，一部分以柯垂尔（Cottrell）气团存在，另一部分以弘津偏聚团形式出现。马氏体中的含碳量超过0.2%越多，则弘津气团的数量越多。3、偏聚区、过渡相、θ-Fe3C马氏体回火析出贯序小于0.2%C的Fe-C低碳马氏体，200℃以下回火时，只形成碳原子的位错气

7、团，高于200℃时，析出平衡相渗碳体。中碳马氏体200℃以下回火时，形成碳原子的位错气团和弘津气团。100～300℃之间形成η（或ε）碳化物。高碳马氏体形成过程较为复杂，随着回火温度的升高，析出贯序(温度贯序)为：Dc→η（或ε）→X→θ－Fe3C。表6－2碳化物的晶体学参数①低碳的板条状马氏体的脱溶贯序200℃以下回火时不析出碳化物，只有碳原子偏聚团。200℃以上，直接析出平衡相θ－Fe3C。由于析出过渡相η-Fe2C或ε-Fe2.4C，需要扩散富集较高的含碳量,这对于低碳马氏体来说较为困难。Dc碳原子的位错气团可以吸纳大量碳原子（0.2%C），较为稳

8、定，难以再提供多余的碳原子来析出过渡相。细小的渗碳体颗粒自马氏体板条上析出。板条