材料工程基础讲稿13

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1、§7－2合金元素对回火转变的影响1．对回火第一阶段的影响合金元素对M双相分解没有影响，双相分解时碳原子不需要作长程扩散，更不需要合金元素原子的扩散，因此合金元素的存在对双相分解过程基本上不起作用。合金元素对单相分解有明显影响。单相分解时碳原子需作长距离的扩散，而合金元素的存在将改变碳在α相中的扩散能力及碳化物的稳定性。强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V、Ti等与碳的结合力较Fe与C的结合力强，提高碳在α相中的扩散激活能，降低扩散能力，使M单相分解速度减慢，分解终了温度向高温推移50～100℃。非碳化物形成元素Si和Co能溶入碳化物，提高碳化物的稳定性，减缓碳化物的聚集，延缓M的分

2、解。非碳化物形成元素Ni及弱碳化物形成元素Mn与碳的结合力和Fe与碳的差不多，对碳在α相中的扩散影响不大，对M的单相分解可认为没有影响。不同成分的钢回火至c/a＝1.003（含碳约0.05％）所需的温度。表中数据表明，合金元素的加入改变了M的抗回火性。表7-2合金元素对M单相分解的影响化学成分，％温度，℃C1.4250C1.1,Si2300C1.97,Zr0.92325C1.0,Cr1.5350C1.97,Co3.93400C1.25,W2.15375C1.2,Mo2.0400C0.77,V1.92400C1.0,Ti1.384002．对残余奥氏体转变的影响合金元素提高残余A的稳

3、定性，使残余A具有明显的等温转变动力学图。高碳高合金钢由于残余A量较多，在回火后冷却过程中发生残余A向M的转变，提高钢的硬度，这种现象称为钢的二次淬火。3．对碳化物转化的影响1）对ε（η）→α转变的影响在碳钢中加入少量合金元素对回火时的碳化物的析出及转变的性质没有影响，但可改变碳化物转变的温度范围。加入Si时，由于溶入亚稳碳化物的Si降低碳化物微粒的聚集速度，提高碳化物的稳定性，故能扩大亚稳过渡碳化物的存在范围，推迟ε（η）→θ转变，还可提高θ碳化物粗化温度。碳化物形成元素Cr、Mo、W等溶入α相后，由于提高了碳在α相中的扩散激活能，故能将θ碳化物的粗化温度从300～400℃提高

4、到400～700℃。2）合金碳化物的形成Zr、Ti、Ta、Nb、V、W、Mo、Cr等元素所形成的碳化物均较θ碳化物为稳定。但为了形成合金碳化物，必须通过合金元素原子的扩散，而形成θ碳化物只需通过碳原子的扩散。碳在α－Fe中的扩散激活能远小于合金元素，因此，在低温下只能形成仅需碳原子扩散的ε（η）及θ碳化物。随温度的升高，合金元素原子活动能力的增加，合金元素将溶入θ碳化物形成合金渗碳体（FeM）3C。高于500℃时，由于合金元素原子已具有足够的活动能力，有可能形成合金碳化物。一种合金元素有可能形成几种不同的碳化物，因此也存在合金碳化物转变问题。合金碳化物可以从θ碳化物原位转变而来，

5、也可以通过独立形核长大而成。合金碳化物的形核部位可以是θ碳化物与α相交界面，也可以是晶内位错及各种界面。其中以在θ碳化物与α相交界面形核为多见。由于在晶内位错形核所形成的碳化物颗粒极细，故在进一步回火时，有其它碳化物形成及长大时极易溶解。多数合金元素都能降低碳的扩散速度，因而降低θ碳化物的长大速度。合金碳化物的长大速度决定于合金元素的扩散，故长大速度较θ碳化物慢得多。4．对α相回复再结晶的影响合金元素阻止淬火钢各种畸变的消失，推迟α相的回复再结晶及碳化物的聚集长大，即提高α相的回复再结晶的温度，提高回火稳定性。1.硬度随着回火温度的升高,钢的硬度连续降低。但是,高碳钢在100℃左

6、右回火时,硬度却略有增高。§7－3淬火钢回火时力学性能的变化2.强度、塑性.(图),随着回火温度的升高,强度、硬度都降低,而延伸率和断面收缩率则提高。0.20%C弹性0.82%C弹性极限值峰值：300～400℃之间。高温回火后弹性极限低的原因：钢的强度太低；低温回火后弹性极限值低：因--内应力(由马氏体相变和急冷所引起),没有得到充分的消除。弹簧钢一般在300～400℃(或稍高之间回火。淬火钢回火后力学性能的变化含C量较高时，低温回火时由于脆性大，拉伸实验时试样发生早期脆断，因此测不出强度值。综上所述，低碳钢淬火成低碳M后不经回火或经低温回火均可获得很好的综合力学性能。这也是近年

7、来低碳A获得广泛应用的原因所在。但应指出，由于低碳钢Ms点高，即使未进行低温回火，实际上也已发生了自回火。但一般为了降低淬火应力，在淬成低碳马氏体后常再进行一次低温回火。中碳钢经中温回火可以获得良好的综合力学性能。所以，用中温回火得到回火T组织的“硬调质”的性能比淬火加高温回火得到回火S组织的调质性能要好。高碳钢采用完全淬火时，如回火温度低于300℃，则仍处于脆性状态；如高于300℃，则所得综合性能并不比低碳M经低温回火好。故高碳钢一般采用不完全淬火，使溶入A中的碳仅0.5%左右