热处理原理与工艺 教学课件 ppt 作者 侯旭明 第九章教案.doc

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1、第九章钢的回火转变与回火工艺本章主要介绍淬火钢回火时的组织变化规律、回火组织形貌和力学性能；回火工艺及回火常见缺陷。第一节回火组织转变及回火组织一、碳钢的回火组织转变回火过程中，将依次发生马氏体中碳原子偏聚、马氏体分解、残余奥氏体转变、碳化物析出、转变及α相回复与再结晶和渗碳体聚集长大五种组织变化。据此，可将回火分为五个阶段。应当说明，这五种组织转变，只有大致的而无严格的温度界线，1.马氏体中碳原子的偏聚（20～100℃）2.马氏体的分解（100～250℃）3.残余奥氏体的转变1）残余奥氏体的等温转变2）残余奥氏体的二次淬火现象4.碳化

2、物析出及转变5.α相的回复、再结晶和渗碳体的聚集长大1）α相的回复和再结晶淬火钢的回复大约发生在400~600℃之间，在600℃以上发生再结晶。2）碳化物的聚集长大当温度升至400以上时，原来较细小片状渗碳体将明显长大，并进一步聚集长大为粒或球状。在400℃以下，碳化物也有长大现象，只是不大明显而已。二、回火组织形貌回火组织形貌主要取决于回火温度，按其形貌特征可分为以下四类：1.回火马氏体回火马氏体是低温回火（＜250℃）后的产物。高碳钢回火马氏体仍呈暗黑色片状（见图9-3a）。亚稳碳化物非常细小，需在电镜下才可观察到（见图9-3b）。

3、低碳钢的回火马氏体形貌与淬火马氏体基本相同，见图9-3c。回火马氏体组织的基本保持了淬火后高的硬度，内应力与脆性有所降低，但变化不大。2.回火托氏体碳钢在中温回火（300～500℃）后得到回火托氏体。回火托氏体中的α相已发生回复，其形貌虽整体上仍保持淬火马氏体的板条状或片状，但已不够完整、清晰，颜色呈暗黑色（见图9-4a、b）；α基体上的渗碳体颗粒极为细小，在光学显微镜下仍分辨不出，需在电镜下才能分辨（见图9-4c）。回火托氏体的性能特点是具有高的弹性极限和强度极限，并具有一定的韧性。3.回火索氏体淬火钢经500~600高温回火后，得到

4、的组织是由等轴状铁素体和较粗颗粒组成的回火索氏体（见图9-5a）。研究表明，对20钢等低碳钢，在600℃以上长时间（96h）回火后，仍有较多板条存在，并未完全变为等轴状晶粒（见图9-5c），即再结晶并未充分进行。但实际中，也常将此类组织归为回火索氏体。回火索氏体的性能特点是强度适中，但具有良好的塑性和韧性，即具有优良的综合的力学性能。4.回火珠光体淬火马氏体在650℃以上长时间回火后，回火组织由粗大的粒状渗碳体和等轴铁素体组成，常称之为回火珠光体。其与球化退火所获得的组织相似，因其强度、塑韧性均较低，在生产实际中很少应用。【想一想】回火

5、托氏体、回火索氏体分别与托氏体、索氏体有何不同？第二节回火时力学性能及内应力的变化一、力学性能的变化1.硬度变化图9-6是不同含碳量钢的硬度随回火温度变化的曲线。由图可知，淬火碳钢回火时硬度变化的总趋势是随回火温度上升而下降。低碳钢在低于250℃回火时，硬度下降不多。回火温度超过300℃时，硬度随温度的升高而快速下降。高碳钢在200℃以下回火时，随回火温度升高，其硬度略有上升。回火温度超过200℃后，硬度下降较慢。当回火温度超过300℃时，其变化规律与低碳钢相似，硬度将快速下降。中碳钢在200℃以下回火，硬度缓慢下降，当超过250℃回火

6、时，硬度将明显下降。2.强度及塑性的变化图9-7示出了高碳钢、中碳钢及低碳钢的抗拉强度、屈服强度、弹性极限、伸长率和断面收缩率等力学性能随回火温度的变化情况。由图可见，总的趋势是，随回火温度提高，强度、硬度下降，塑性提高。高碳钢低温回火后脆性太大，试样在拉伸试验中会发生早期脆断，所以测不出强度值。从图中还可以看出，三种钢的弹性极限σe均是在350℃左右出现峰值。比较三种钢的弹性极限峰值还可发现，随碳含量提高，钢的弹性极限峰值也有所提高，故弹簧类零件多采用含碳量较高（wc≈0.6%）的钢制造，并采用300～500℃中温回火以获得高的弹性极

7、限。3.韧性变化韧性总的变化趋势是：随回火温度的升高而增高，但实践证明，回火温度升高时，许多钢的韧性并非连续提高，而是在某些温度范围内显著下降。对此将在后面作专门叙述。二、内应力的变化回火时，随回火温度提高，原子活动能力增强及钢的屈服强度降低，各种内应力将逐渐减少。如图9-8所示，提高温度可显著加快应力下降速度；在一定温度下，应力下降速度是先快后慢，并随回火时间延长趋于一个稳定水平。实验表明，对淬火后的碳钢，回火温度达500℃时，微观内应力基本消失，宏观内应力经550℃回火2h后基本消失，第三类内应力则在300℃左右基本消失。宏观内应力

8、在较低温度下也可逐渐减少，但非常缓慢。【想一想】为何淬火内应力可在回火中消除？三、合金元素对回火组织和性能的影响总的来说，合金元素加入到钢中，并不改变淬火钢回火转变过程的一般规律和基本特征，合影元素的作用主