材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件第八章淬火与回火.ppt

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1、8.2回火回火——将淬火零件重新加热到低于临界点A1某一温度保温，使淬火亚稳组织转变为稳定的回火组织，并以适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺过程。回火目的：提高淬火钢塑性和韧性，降低其脆性；降低或消除淬火引起的残余应力；稳定尺寸一、回火时钢的组织转变随温度升高，淬火组织将发生五个阶段变化：马氏体中碳原子偏聚（100℃以下）马氏体的分解（100～250℃）产物：M回残余奥氏体的转变（200～300℃）产物：M回（主要）+B下（微量）碳化物析出和转变（250～400℃）产物：T回α相状态变化及碳化物聚集长大（>400℃)产物：S回一、回火时组织转变按回火温度划分如下阶段，

2、但各阶段也不是单独发生，而是相互重叠的。1.碳原子偏聚（时效阶段）——(100℃以下)由于淬火马氏体为过饱和固溶体，组织中有大量亚结构。位错马氏体，低温下C、N原子短程扩散到位错线附近孪晶马氏体，低温下C、N原子短程扩散聚集到某一晶面（1）高碳马氏体分解a.马氏体双相分解（100～150℃）当温度低于150℃时，回火后可出现两种不同正方度的M。2.马氏体分解（100--250℃）回火温度℃回火时间acc/a碳含量(%)室温10d2.8463.021.0621.41001h2.8463.021.0621.21251h2.8462.8861.0130.291501h2.85

3、22.8861.0120.271751h2.8572.8841.0090.212001h2.8592.8781.0060.142251h2.8612.8741.0040.082501h2.8632.8721.0030.06含碳1.4%的马氏体回火后点阵常数、正方度与含碳量的变化双相分解机制：a)在碳原子的富集区，形成碳化物核，周围碳原子的扩散促使其长大。但由于温度低，进行的仅仅是近程扩散，从而形成具有二个浓度的α相，析出的碳化物粒子也不易长大。b)在高碳区继续形成新核，随时间延长，高碳区逐渐变成低碳区，高碳区减少。c)低碳区增多，平均成分将至0.250.3%，与原始碳

4、量、分解温度无关。b.马氏体单相分解（150--250℃）当温度高于150℃时，碳原子扩散能力加大，α相中不同浓度可通过长程扩散消除，析出的碳化物粒子可从较远处得到碳原子而长大。故在分解过程中，不再存在两种不同碳含量的α相，碳含量和正方度不断下降，当温度达300℃时，正方度c/a接近1。（1）高碳马氏体分解2.马氏体分解（100--250℃）（2）低碳及中碳马氏体的分解低碳钢及中碳钢MS点高，淬火过程中会发生碳原子偏聚及碳化物析出，这一特征称为自回火。淬火后，在150℃回火时，不再发生碳化物的析出。当回火温度高于200℃时，发生单相分解析出碳化物。中碳钢正常淬火得到板条

5、与片状马氏体的混合组织，并有低碳、高碳马氏体特征。2.马氏体分解（100--250℃）6007005003004002001000-100-2000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00温度℃Wc100MsMf总之，这一阶段转变完成后，钢的组织是由有一定过饱和度的α固溶体和与其有共格关系的ε碳化物所组成的复相混合组织，称为回火马氏体(如图)。M→M回（α’＋ε-碳化物）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，呈黑色组织。产物：回火马氏体。性能：保留高硬度20钢980℃淬火+200

6、℃回火组织（400倍）T12钢1100℃淬火+200℃回火组织（400倍）M回+ArT12钢780℃淬火+200℃回火组织（400倍）M回+碳化物+Arε碳化物3.残余奥氏体分解（200--300℃）在200～300℃之间,钢中的残余奥氏体将发生分解，转变为回火马氏体或下贝氏体。其转变可用下式表示：Ar→M回或B下（α’＋碳化物）碳化物可能是ε－FexC，也可能是Fe3C。钢淬火后的残余奥氏体，与过冷奥氏体同属亚稳组织，但二者仍有不同点，如：(1)已发生的转变会对残奥氏体带来影响，如马氏体条间的残余奥氏体含碳量就大大高于平均含碳量，已转变的马氏体会使残奥处于三向压应力状

7、态等。(2)回火过程中，马氏体将继续转变，这必然影响到残余奥氏体的转变。回火屈氏体4.碳化物的转变（250--400℃）亚稳碳化物将转变成为更加稳定的碳化物形式存在。高碳钢：MM+εM+ε+χM+ε+χ+θM+χ+θM+θ（稳定的回火屈氏体）中碳钢：MM+εM+θ（稳定的回火屈氏体）低碳钢：M位错处偏聚M+θ（稳定的回火屈氏体）产物：回火屈氏体（饱和α相＋细小粒状渗碳体）综上所述1.板条马氏体马氏体中的碳原子全部析出，在原马氏体内或晶界上析出渗碳体。α相仍保持原M的形态。2.片状马氏体ε碳化物溶解，形成χ碳化物（χ—Fe5C2），χ碳化物