金属学及热处理 第七章 钢的回火转变及合金时效ppt课件.ppt

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1、金属学及热处理第7章钢的回火转变及合金时效7.1钢的回火转变及合金时效回火是将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度，保温一定时间，使淬火钢组织转变为稳定的回火组织，然后以适当的方式冷却到室温的一种热处理工艺。钢淬火后的组织主要是马氏体和残余奥氏体，它们在室温下都是不稳定组织，有向铁素体加渗碳体的稳定态组织转变的趋势。室温下原子不易运动，转变不能完成，加热后转变可以发生。回火处理的目的是稳定组织，降低应力，改善性能。7.1钢的回火转变及合金时效7.1.1淬火钢的回火转变及组织淬火钢回火时，随着回火温度升高和时间的延

2、长，将发生以下几种转变：①前期阶段：马氏体中碳的偏聚；②第一阶段：马氏体分解；③第二阶段：残余奥氏体的转变；④第三阶段：碳化物的转变；⑤后期阶段：渗碳体长大及铁素体回复与再结晶7.1钢的回火转变及合金时效7.1.1淬火钢的回火转变及组织淬火马氏体高能量的主要原因：碳原子在扁八面体间隙，过饱和，马氏体中高密度晶体缺陷。在20－100℃回火时，铁原子不能扩散，碳原子可以通过短距离扩散，在马氏体微观缺陷的间隙处偏聚，减低马氏体的能量。板条状马氏体中存在大量位错，碳原子偏聚于位错线附近的间隙位置；片状马氏体亚结构为孪晶，碳原

3、子在马氏体的某些晶面上直接偏聚。（1）马氏体中碳的偏聚7.1钢的回火转变及合金时效7.1.1淬火钢的回火转变及组织在80－350℃回火时，随回火温度升高，析出碳化物，马氏体碳含量下降，正方度降低。高碳钢在350℃以下回火时，马氏体分解析出ε-FexC化合物，马氏体的晶体结构变回体心立方，含碳量降至0.25%。这种体心立方马氏体与ε-FexC化合物的混合组织称为回火马氏体。含碳量小于0.2%的板条马氏体在淬火冷却时已发生自回火，碳原子已经偏聚，200℃以下不析出碳化物。（2）马氏体的分解7.1钢的回火转变及合金时效7.

4、1.1淬火钢的回火转变及组织ε-FexC化合物是尺寸非常细小的亚稳定碳化物，x=2-3，随温度升高，它将向稳定的Fe3C渗碳体转变。在回火马氏体中，马氏体仍然保持针状形态。（2）马氏体的分解回火马氏体组织7.1钢的回火转变及合金时效7.1.1淬火钢的回火转变及组织含碳量大于0.4%的碳钢淬火后，组织中含有一定量的残余奥氏体，在250－300℃温度区间回火时，这些残余奥氏体将发生分解。随回火温度升高，残余奥氏体数量逐渐减少。残余奥氏体在250－300℃的分解产物为过饱和铁素体和ε－碳化物的机械混合物，也可称为回火马氏体

5、或下贝氏体。（3）残余奥氏体的转变7.1钢的回火转变及合金时效7.1.1淬火钢的回火转变及组织与或冷奥氏体相比，残余奥氏体中弹性畸变能较高，转变曲线相近，但有差别：残余奥氏体向贝氏体转变速度加快，向珠光体转变速度减慢。在珠光体和贝氏体两种转变之间，存在一个残余奥氏体的稳定区。（3）残余奥氏体的转变含碳量1.1%的铬钢两种奥氏体等温转变图7.1钢的回火转变及合金时效7.1.1淬火钢的回火转变及组织在250－400℃回火时，马氏体中过饱和碳原子全部脱溶，生成比ε－碳化物更为稳定的碳化物。（4）碳化物的转变淬火高碳钢回火时

6、碳化物转变示意图含碳量大于0.4%的碳钢淬火后，250℃以上温度回火时，ε－碳化物逐渐溶解，析出较为稳定的χ－碳化物（Fe5C2）；温度继续升高，开始析出稳定的θ－碳化物（Fe3C渗碳体）。7.1钢的回火转变及合金时效7.1.1淬火钢的回火转变及组织碳含量小于0.4%的马氏体回火时不形成χ－碳化物；小于0.2%时，不析出ε－碳化物，直接形成θ－碳化物。（4）碳化物的转变回火屈氏体当回火温度升高到400℃时，淬火马氏体完全分解，但铁素体仍保持针状，碳化物全部变为θ－碳化物。这种由针状铁素体和与其无共格关系的细小渗碳体组

7、成的机械混合物，称为回火屈氏体。7.1钢的回火转变及合金时效7.1.1淬火钢的回火转变及组织（5）渗碳体长大和铁素体回复再结晶淬火板条马氏体回火温度高于400℃时，铁素体相开始发生回复，位错胞和胞内位错线逐渐消失，晶内位错密度下降，剩余位错重新排列，形成二维网络，构成亚晶粒，但铁素体相仍具有板条状特征。回火温度达到600℃时，铁素体发生再结晶，由位错密度很低的等轴状晶粒逐渐取代板条状晶粒。片状马氏体回火温度高于250℃时，马氏体孪晶亚结构消失，出现位错网络，400℃时，孪晶全部消失，铁素体发生回复，600℃时发生再结

8、晶。7.1钢的回火转变及合金时效7.1.1淬火钢的回火转变及组织淬火钢在500－650℃回火时，渗碳体聚集成较大颗粒，马氏体针状形态消除，形成多边形铁素体，这种铁素体和粗粒状渗碳体的机械混合物称为回火索氏体。回火索氏体回火温度达到300℃时，碳原子从铁素体中析出，第三类内应力得到消除；350℃时，铁素体回复，第二类内应力下降；500－600℃，