哈工大《材料科學(xué)基礎(chǔ)Ⅱ》(相變)6

1、耿耿 林林哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)（材料相變?cè)恚ú牧舷嘧冊(cè)恚┑诘?章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變回火是將淬火鋼加熱到低于臨界點(diǎn)回火是將淬火鋼加熱到低于臨界點(diǎn)A1的某一溫度，的某一溫度，保溫一定時(shí)間，使淬火鋼組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組保溫一定時(shí)間，使淬火鋼組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，然后以適當(dāng)?shù)姆绞嚼鋮s到室溫的一種熱處理工織，然后以適當(dāng)?shù)姆绞嚼鋮s到室溫的一種熱處理工藝。藝。鋼淬火后的組織主要是馬氏體和殘余奧氏體，它們鋼淬火后的組織主要是馬氏體和殘余奧氏體，它們?cè)谑覝叵露际遣环€(wěn)定組織，有向鐵素體加滲碳體的在室溫下都是不穩(wěn)定

2、組織，有向鐵素體加滲碳體的穩(wěn)定態(tài)組織轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。室溫下原子不易運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)穩(wěn)定態(tài)組織轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。室溫下原子不易運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變不能完成，加熱后轉(zhuǎn)變可以發(fā)生。變不能完成，加熱后轉(zhuǎn)變可以發(fā)生?；鼗鹛幚淼哪康氖欠€(wěn)定組織，降低應(yīng)力，改善性能?；鼗鹛幚淼哪康氖欠€(wěn)定組織，降低應(yīng)力，改善性能。第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火碳鋼回火時(shí)，比容逐漸減小，體積縮?。捍慊鹛间摶鼗饡r(shí)，比容逐漸減小，體積縮?。厚R氏體回火馬氏體回火索氏體馬氏體回火馬氏體回火索氏體殘余奧氏體比容最小，如果殘余奧氏體分解，將使比容增大，體積膨脹。殘余奧氏體比容最小，如果殘余奧氏體分解，將使比容增大，體積膨脹。6.1 淬火鋼回火時(shí)的

3、組織轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變概況一、淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變概況淬火鋼回火時(shí)，隨著回火溫度升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，將發(fā)生以下幾種轉(zhuǎn)變：淬火鋼回火時(shí)，隨著回火溫度升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，將發(fā)生以下幾種轉(zhuǎn)變：前期階段：馬氏體中碳的偏聚；前期階段：馬氏體中碳的偏聚；第一階段：馬氏體分解；第一階段：馬氏體分解；第二階段：殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變；第二階段：殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變；第三階段：碳化物的轉(zhuǎn)變；第三階段：碳化物的轉(zhuǎn)變；后期階段：滲碳體長(zhǎng)大及鐵素體回復(fù)與再結(jié)晶后期階段：滲碳體長(zhǎng)大及鐵素體回復(fù)與再結(jié)晶第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.1 淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)

4、變二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程淬火馬氏體高能量的主要原因：碳原子在扁八面體間隙，過(guò)飽和，馬氏淬火馬氏體高能量的主要原因：碳原子在扁八面體間隙，過(guò)飽和，馬氏體中高密度晶體缺陷。體中高密度晶體缺陷。在在8080100100回火時(shí)，鐵原子不能擴(kuò)散，碳原子可以通過(guò)短距離擴(kuò)散，回火時(shí)，鐵原子不能擴(kuò)散，碳原子可以通過(guò)短距離擴(kuò)散，在馬氏體微觀缺陷的間隙處偏聚，減低馬氏體的能量。在馬氏體微觀缺陷的間隙處偏聚，減低馬氏體的能量。板條狀馬氏體中存在大量位錯(cuò)，碳原子偏聚于位錯(cuò)線(xiàn)附近的間隙位置；板條狀馬氏體中存在大量位錯(cuò)，碳原子偏聚于位錯(cuò)線(xiàn)附近的間隙位置；片狀馬氏體亞結(jié)構(gòu)為孿晶，碳原子在馬氏體

5、的某些晶面上直接偏聚。片狀馬氏體亞結(jié)構(gòu)為孿晶，碳原子在馬氏體的某些晶面上直接偏聚。碳原子在位錯(cuò)線(xiàn)上偏聚將導(dǎo)致淬火鋼電阻率下降；碳原子在某些晶面上碳原子在位錯(cuò)線(xiàn)上偏聚將導(dǎo)致淬火鋼電阻率下降；碳原子在某些晶面上偏聚，形成片狀富碳區(qū)，將使淬火鋼的電阻率提高、硬度上升。偏聚，形成片狀富碳區(qū)，將使淬火鋼的電阻率提高、硬度上升?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量電阻率的變化，反映淬火鋼碳原子偏聚現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量電阻率的變化，反映淬火鋼碳原子偏聚現(xiàn)象。1 馬氏體中碳原子的偏聚（回火前期階段）馬氏體中碳原子的偏聚（回火前期階段）第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.1 淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二

6、、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程在在8080170170回火時(shí)，隨回火溫度升高，析回火時(shí)，隨回火溫度升高，析出碳化物，馬氏體碳含量下降，正方度降低。出碳化物，馬氏體碳含量下降，正方度降低。高碳鋼在這一溫度范圍內(nèi)以下回火時(shí)，馬氏高碳鋼在這一溫度范圍內(nèi)以下回火時(shí)，馬氏體分解析出體分解析出-FexC-FexC化合物，馬氏體的晶體化合物，馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)變回體心立方，含碳量降至結(jié)構(gòu)變回體心立方，含碳量降至0.25%0.25%。這。這種體心立方馬氏體與種體心立方馬氏體與-FexC-FexC化合物的混合化合物的混合組織稱(chēng)為組織稱(chēng)為回火馬氏體回火馬氏體。含碳量小于含碳量小于0.2%0.2%

7、的板條馬氏體在淬火冷卻時(shí)的板條馬氏體在淬火冷卻時(shí)已發(fā)生自回火，碳原子已經(jīng)偏聚，已發(fā)生自回火，碳原子已經(jīng)偏聚，200200以以下不析出碳化物。下不析出碳化物。2 馬氏體分解（回火第一階段）馬氏體分解（回火第一階段）回火馬氏體組織回火馬氏體組織-FexC化合物是尺寸非常細(xì)化合物是尺寸非常細(xì)小的亞穩(wěn)定碳化物，小的亞穩(wěn)定碳化物，x=2-3，隨溫度升高，它將向穩(wěn)定的隨溫度升高，它將向穩(wěn)定的Fe3C滲碳體轉(zhuǎn)變。滲碳體轉(zhuǎn)變。在回火馬氏體中，馬氏體仍在回火馬氏體中，馬氏體仍然保持針狀形態(tài)然保持針狀形態(tài)。第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.1 淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二、淬火

8、碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程含碳量大于含碳量大于0.4%0.4%的碳鋼淬火后，組織中含有的碳鋼淬火后，組織中含有一定量的殘余奧氏體，在一定量的殘余奧氏體，在250250300300溫度區(qū)溫度區(qū)間回火時(shí)，這些殘余奧氏體將發(fā)生分解。隨間回火時(shí)，這些殘余奧氏體將發(fā)生分解。隨回火溫度升高，殘余奧氏體數(shù)量逐漸減少。回火溫度升高，殘余奧氏體數(shù)量逐漸減少。殘余奧氏體在殘余奧氏體在250250300300的分解產(chǎn)物為過(guò)飽的分解產(chǎn)物為過(guò)飽和鐵素體和和鐵素體和碳化物的機(jī)械混合物，也可碳化物的機(jī)械混合物，也可稱(chēng)為回火馬氏體或下貝氏體。稱(chēng)為回火馬氏體或下貝氏體。3 殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（回火第二階段）殘余

9、奧氏體的轉(zhuǎn)變（回火第二階段）與過(guò)冷奧氏體相比，殘余奧氏體中彈性畸變能較高，轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)相近，但有與過(guò)冷奧氏體相比，殘余奧氏體中彈性畸變能較高，轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)相近，但有差別：殘余奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變速度加快，向珠光體轉(zhuǎn)變速度減慢。在珠差別：殘余奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變速度加快，向珠光體轉(zhuǎn)變速度減慢。在珠光體和貝氏體兩種轉(zhuǎn)變之間，存在一個(gè)殘余奧氏體的穩(wěn)定區(qū)。光體和貝氏體兩種轉(zhuǎn)變之間，存在一個(gè)殘余奧氏體的穩(wěn)定區(qū)。含碳量含碳量1.1%的鉻鋼兩種的鉻鋼兩種奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.1 淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程二、淬火碳

10、鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程在在250400回火時(shí)，回火時(shí)，馬氏體中過(guò)飽和碳原子馬氏體中過(guò)飽和碳原子全部脫溶，生成比全部脫溶，生成比碳化物更為穩(wěn)定的碳化碳化物更為穩(wěn)定的碳化物。物。4 碳化物的轉(zhuǎn)變（回火第三階段）碳化物的轉(zhuǎn)變（回火第三階段）含碳量大于含碳量大于0.4%的碳鋼淬火后，的碳鋼淬火后，250以上溫度回火時(shí)，以上溫度回火時(shí)，碳化物碳化物逐漸溶解，析出較為穩(wěn)定的逐漸溶解，析出較為穩(wěn)定的碳化物（碳化物（Fe5C2）；溫度繼續(xù)升高，）；溫度繼續(xù)升高，開(kāi)始析出穩(wěn)定的開(kāi)始析出穩(wěn)定的碳化物（碳化物（Fe3C滲碳體）。滲碳體）。淬火高碳鋼回火時(shí)碳化物轉(zhuǎn)變示意圖淬火高碳鋼回火時(shí)碳化物轉(zhuǎn)變示意圖第第6章章 淬火鋼回

11、火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.1 淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程碳含量小于碳含量小于0.4%的馬氏的馬氏體回火時(shí)不形成體回火時(shí)不形成碳碳化物；小于化物；小于0.2%時(shí)，不時(shí)，不析出析出碳化物，直接碳化物，直接形成形成碳化物。碳化物。4 碳化物的轉(zhuǎn)變（回火第三階段）碳化物的轉(zhuǎn)變（回火第三階段）當(dāng)回火溫度升高到當(dāng)回火溫度升高到400時(shí)，淬火馬氏體完全分解，但鐵素體仍保時(shí)，淬火馬氏體完全分解，但鐵素體仍保持針狀，碳化物全部變?yōu)槌轴槧?，碳化物全部變?yōu)樘蓟铩＿@種由針狀鐵素體和與其無(wú)碳化物。這種由針狀鐵素體和與其無(wú)共格關(guān)系的細(xì)小滲碳體組

12、成的機(jī)械混合物，稱(chēng)為共格關(guān)系的細(xì)小滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱(chēng)為回火屈氏體回火屈氏體?；鼗鹎象w回火屈氏體第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.1 淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程淬火板條馬氏體回火溫度高于淬火板條馬氏體回火溫度高于400時(shí)，鐵素體相開(kāi)始發(fā)生回復(fù)，時(shí)，鐵素體相開(kāi)始發(fā)生回復(fù)，位錯(cuò)胞和胞內(nèi)位錯(cuò)線(xiàn)逐漸消失，晶內(nèi)位錯(cuò)密度下降，剩余位錯(cuò)重位錯(cuò)胞和胞內(nèi)位錯(cuò)線(xiàn)逐漸消失，晶內(nèi)位錯(cuò)密度下降，剩余位錯(cuò)重新排列，形成二維網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成亞晶粒，但鐵素體相仍具有板條狀新排列，形成二維網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成亞晶粒，但鐵素體相仍具有板條狀特征。回火

13、溫度達(dá)到特征?；鼗饻囟冗_(dá)到600時(shí)，鐵素體發(fā)生再結(jié)晶，由位錯(cuò)密度時(shí)，鐵素體發(fā)生再結(jié)晶，由位錯(cuò)密度很低的等軸狀晶粒逐漸取代板條狀晶粒。很低的等軸狀晶粒逐漸取代板條狀晶粒。片狀馬氏體回火溫度高于片狀馬氏體回火溫度高于250時(shí)，馬氏體孿晶亞結(jié)構(gòu)消失，出時(shí)，馬氏體孿晶亞結(jié)構(gòu)消失，出現(xiàn)位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，400時(shí)，孿晶全部消失，鐵素體發(fā)生回復(fù)，時(shí)，孿晶全部消失，鐵素體發(fā)生回復(fù)，600時(shí)發(fā)生再結(jié)晶。時(shí)發(fā)生再結(jié)晶。5 相狀態(tài)的變化及碳化物聚集長(zhǎng)大相狀態(tài)的變化及碳化物聚集長(zhǎng)大（回火后期階段）（回火后期階段）第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.1 淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二

14、、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程二、淬火碳鋼的回火轉(zhuǎn)變過(guò)程淬火鋼在淬火鋼在500500650650回火時(shí)，滲碳體回火時(shí)，滲碳體聚集成較大顆粒，馬氏體針狀形態(tài)消聚集成較大顆粒，馬氏體針狀形態(tài)消除，形成多邊形鐵素體，這種鐵素體除，形成多邊形鐵素體，這種鐵素體和粗粒狀滲碳體的機(jī)械混合物稱(chēng)為回和粗粒狀滲碳體的機(jī)械混合物稱(chēng)為回火索氏體?；鹚魇象w。5 相狀態(tài)的變化及碳化物聚集長(zhǎng)大相狀態(tài)的變化及碳化物聚集長(zhǎng)大（回火后期階段）（回火后期階段）回火溫度達(dá)到回火溫度達(dá)到300時(shí)，碳原子從鐵素時(shí)，碳原子從鐵素體中析出，第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力得到消除；體中析出，第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力得到消除；350時(shí)，鐵素體回復(fù)，第二類(lèi)內(nèi)應(yīng)時(shí)，鐵素體回復(fù)，第二

15、類(lèi)內(nèi)應(yīng)力下降；力下降；500600，第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力，第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力消除。消除。回火索氏體回火索氏體第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.2 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響一、合金元素對(duì)馬氏體分解的影響一、合金元素對(duì)馬氏體分解的影響合金元素通過(guò)影響碳的擴(kuò)散而影響馬氏體的分解。合金元素通過(guò)影響碳的擴(kuò)散而影響馬氏體的分解。強(qiáng)碳化物形成元素于碳的結(jié)合能力強(qiáng)，提高碳在馬氏體中的擴(kuò)散激強(qiáng)碳化物形成元素于碳的結(jié)合能力強(qiáng)，提高碳在馬氏體中的擴(kuò)散激活能，阻礙碳原子擴(kuò)散，降低馬氏體分解速度。同時(shí)，強(qiáng)碳化物形活能，阻礙碳原子擴(kuò)散，降低馬氏體分解速度。同時(shí)，強(qiáng)碳化物形成元素于碳原子結(jié)合力很

16、強(qiáng)，將阻礙碳從固溶體中脫溶。這種合金成元素于碳原子結(jié)合力很強(qiáng)，將阻礙碳從固溶體中脫溶。這種合金元素阻礙馬氏體中碳含量降低和碳化物脫溶，時(shí)鋼保持高硬度和高元素阻礙馬氏體中碳含量降低和碳化物脫溶，時(shí)鋼保持高硬度和高強(qiáng)度的性質(zhì)稱(chēng)為強(qiáng)度的性質(zhì)稱(chēng)為“抗回火性抗回火性”。非（弱）碳化物形成元素非（弱）碳化物形成元素Ni(Mn)Ni(Mn)與碳的結(jié)合力和鐵比較相當(dāng)，所以與碳的結(jié)合力和鐵比較相當(dāng)，所以對(duì)馬氏體分解影響不大。對(duì)馬氏體分解影響不大。非碳化物形成元素非碳化物形成元素SiSi和和CoCo能溶解到能溶解到碳化物中，使碳化物中，使碳化物穩(wěn)定，碳化物穩(wěn)定，降低碳化物聚集速度，推遲馬氏體分解。降低碳化物聚集速

17、度，推遲馬氏體分解。合金元素可使完全脫溶溫度提高合金元素可使完全脫溶溫度提高100-200100-200。第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.2 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響二、合金元素對(duì)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的影響二、合金元素對(duì)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的影響在在MsMs點(diǎn)以下溫度回火時(shí)，殘余奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。點(diǎn)以下溫度回火時(shí)，殘余奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。在在MsMs點(diǎn)以上溫度回火時(shí)，可能發(fā)生以下三種轉(zhuǎn)變：點(diǎn)以上溫度回火時(shí)，可能發(fā)生以下三種轉(zhuǎn)變：(1)(1)殘余奧氏體在貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。殘余奧氏體在貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。(2)(2)殘余奧

18、氏體在珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。殘余奧氏體在珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。(3)(3)殘余奧氏體在加熱和保溫過(guò)程中不分解，在隨后冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)殘余奧氏體在加熱和保溫過(guò)程中不分解，在隨后冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn) 變?yōu)轳R氏體，變?yōu)轳R氏體，二次淬火二次淬火。第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.2 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響三、合金元素對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響三、合金元素對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響鋼中加入非碳化物形成元素（鋼中加入非碳化物形成元素（Cu, Ni, Co, Al, SiCu, Ni, Co, Al, Si），一般可提高），一般可提高碳化物類(lèi)型的轉(zhuǎn)變溫度。碳化

19、物類(lèi)型的轉(zhuǎn)變溫度。鋼中加入強(qiáng)碳化物形成元素（鋼中加入強(qiáng)碳化物形成元素（Mo, V, W, TiMo, V, W, Ti），不僅可以推遲碳化），不僅可以推遲碳化物類(lèi)型轉(zhuǎn)變溫度，還會(huì)發(fā)生滲碳體到其它類(lèi)型的特殊碳化物的轉(zhuǎn)變。物類(lèi)型轉(zhuǎn)變溫度，還會(huì)發(fā)生滲碳體到其它類(lèi)型的特殊碳化物的轉(zhuǎn)變。一般把滲碳體到特殊碳化物的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為一般把滲碳體到特殊碳化物的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為回火第四階段回火第四階段?；鼗疬^(guò)程中合金元素的重新分配：隨回火溫度升高，碳化物形成元回火過(guò)程中合金元素的重新分配：隨回火溫度升高，碳化物形成元素不斷向滲碳體中擴(kuò)散，非碳化物形成元素逐漸向素不斷向滲碳體中擴(kuò)散，非碳化物形成元素逐漸向相中擴(kuò)散。相中擴(kuò)散。隨回

20、火溫度升高或保溫時(shí)間延長(zhǎng)，碳化物的轉(zhuǎn)變順序?yàn)椋弘S回火溫度升高或保溫時(shí)間延長(zhǎng)，碳化物的轉(zhuǎn)變順序?yàn)椋禾蓟锾蓟餄B碳體滲碳體合金化滲碳體合金化滲碳體亞穩(wěn)特殊碳化物亞穩(wěn)特殊碳化物穩(wěn)定特殊碳穩(wěn)定特殊碳化物化物第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.2 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響三、合金元素對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響三、合金元素對(duì)碳化物轉(zhuǎn)變的影響鋼中是否形成特殊碳化物，取決于碳含量和合金元素含量及性質(zhì)，鋼中是否形成特殊碳化物，取決于碳含量和合金元素含量及性質(zhì)，同時(shí)碳取決于回火溫度和保溫時(shí)間。同時(shí)碳取決于回火溫度和保溫時(shí)間。合金鋼在回火過(guò)程中，由滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥馓蓟飼r(shí)，通常都使

21、通合金鋼在回火過(guò)程中，由滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)樘厥馓蓟飼r(shí)，通常都使通過(guò)亞穩(wěn)定碳化物再轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定碳化物。過(guò)亞穩(wěn)定碳化物再轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定碳化物?；鼗饡r(shí)特殊碳化物的形成由兩種形成機(jī)制：回火時(shí)特殊碳化物的形成由兩種形成機(jī)制：原位轉(zhuǎn)變：碳化物形成元素首先在滲碳體中富集，當(dāng)其濃度超過(guò)合原位轉(zhuǎn)變：碳化物形成元素首先在滲碳體中富集，當(dāng)其濃度超過(guò)合金滲碳體的溶解度極限時(shí)，滲碳體的點(diǎn)陣就改組成特殊碳化物點(diǎn)陣。金滲碳體的溶解度極限時(shí)，滲碳體的點(diǎn)陣就改組成特殊碳化物點(diǎn)陣。獨(dú)立形核長(zhǎng)大：直接從獨(dú)立形核長(zhǎng)大：直接從相中析出特殊碳化物，并同時(shí)伴有合金滲相中析出特殊碳化物，并同時(shí)伴有合金滲碳體的溶解。碳體的溶解。第第6章章 淬火鋼回火時(shí)

22、的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.2 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響四、回火時(shí)的二次硬化與二次淬火四、回火時(shí)的二次硬化與二次淬火當(dāng)鋼中含有強(qiáng)碳化物形成元素時(shí)，將減弱軟化傾向，繼續(xù)提高回火溫度，當(dāng)鋼中含有強(qiáng)碳化物形成元素時(shí)，將減弱軟化傾向，繼續(xù)提高回火溫度，將析出特殊碳化物，導(dǎo)致鋼的再次硬化，稱(chēng)為二次硬化。將析出特殊碳化物，導(dǎo)致鋼的再次硬化，稱(chēng)為二次硬化。二次硬化是由彌散細(xì)小的特殊碳化物在位錯(cuò)區(qū)沉淀析出造成的。這些特二次硬化是由彌散細(xì)小的特殊碳化物在位錯(cuò)區(qū)沉淀析出造成的。這些特殊碳化物呈針狀或薄片狀，與殊碳化物呈針狀或薄片狀，與相保持共格關(guān)系。相保持共格關(guān)系。對(duì)二次硬化有貢獻(xiàn)的因素是

23、：特殊碳化物的彌散度、對(duì)二次硬化有貢獻(xiàn)的因素是：特殊碳化物的彌散度、相中的位錯(cuò)密度相中的位錯(cuò)密度和碳化物與和碳化物與相之間的共格畸變等。相之間的共格畸變等。提高鋼的二次硬化效應(yīng)的途徑：提高鋼的二次硬化效應(yīng)的途徑：(1)(1)提高鋼中位錯(cuò)密度，增加特殊碳化物形核部位，增大碳化物彌散度。提高鋼中位錯(cuò)密度，增加特殊碳化物形核部位，增大碳化物彌散度。(2)(2)鋼中加入某些合金元素，減慢合金元素?cái)U(kuò)散，抑制細(xì)小碳化物長(zhǎng)大。鋼中加入某些合金元素，減慢合金元素?cái)U(kuò)散，抑制細(xì)小碳化物長(zhǎng)大。第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.2 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響四、回火時(shí)的二次硬化

24、與二次淬火四、回火時(shí)的二次硬化與二次淬火當(dāng)殘余奧氏體比較穩(wěn)定，在較高溫度回火加熱保溫時(shí)未發(fā)生分解，當(dāng)殘余奧氏體比較穩(wěn)定，在較高溫度回火加熱保溫時(shí)未發(fā)生分解，而在隨后的冷卻過(guò)程中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。這種在回火冷卻時(shí)殘余奧而在隨后的冷卻過(guò)程中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。這種在回火冷卻時(shí)殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的現(xiàn)象稱(chēng)為氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的現(xiàn)象稱(chēng)為“二次淬火二次淬火”。高速鋼利用二次淬火，可以提高硬度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。高速鋼利用二次淬火，可以提高硬度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。在回火溫度發(fā)生反穩(wěn)定化，碳原子氣團(tuán)蒸發(fā)，相變阻力減小。在回火溫度發(fā)生反穩(wěn)定化，碳原子氣團(tuán)蒸發(fā)，相變阻力減小。五、合金元素對(duì)五、合金元素對(duì)相相回復(fù)和

25、再結(jié)晶的影響回復(fù)和再結(jié)晶的影響合金元素能延緩合金元素能延緩相的回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程，合金含量越高，延緩作相的回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程，合金含量越高，延緩作用越強(qiáng)用越強(qiáng)第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.3 鋼在回火時(shí)機(jī)械性能的變化鋼在回火時(shí)機(jī)械性能的變化一、硬度一、硬度淬火鋼隨回火溫度的升高，硬度連續(xù)下降。淬火鋼隨回火溫度的升高，硬度連續(xù)下降。碳含量較高時(shí)，在碳含量較高時(shí)，在100100左右由于碳原子左右由于碳原子偏聚和偏聚和碳化物析出，使硬度略有升高，碳化物析出，使硬度略有升高，在在200200300300回火時(shí)，由于殘余奧氏體分回火時(shí)，由于殘余奧氏體分解為下貝氏體或回火馬氏體，硬度下降

26、平解為下貝氏體或回火馬氏體，硬度下降平緩。緩?；鼗饻囟瘸^(guò)回火溫度超過(guò)300300后，后，碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體，滲碳體長(zhǎng)大，共格碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體，滲碳體長(zhǎng)大，共格界面破壞，硬度持續(xù)下降。界面破壞，硬度持續(xù)下降。鋼中合金元素可以減小回火過(guò)程硬度下降速度，提高回火穩(wěn)定性。強(qiáng)鋼中合金元素可以減小回火過(guò)程硬度下降速度，提高回火穩(wěn)定性。強(qiáng)碳化物形成元素可以在高溫回火時(shí)析出彌散的特殊合金碳化物，造成碳化物形成元素可以在高溫回火時(shí)析出彌散的特殊合金碳化物，造成二次硬化二次硬化?；鼗饻囟葘?duì)硬度的影響回火溫度對(duì)硬度的影響第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.3 鋼在回火時(shí)機(jī)械性能的變化鋼在回火時(shí)機(jī)

27、械性能的變化二、強(qiáng)度和塑性二、強(qiáng)度和塑性隨回火溫度升高，鋼的強(qiáng)度不斷下降，塑性不斷提高。隨回火溫度升高，鋼的強(qiáng)度不斷下降，塑性不斷提高。300300以上回以上回火使鋼的塑性提高明顯；火使鋼的塑性提高明顯；350350左右回火時(shí)，鋼的彈性極限達(dá)到極大左右回火時(shí)，鋼的彈性極限達(dá)到極大值。值。合金元素提高鋼的回火穩(wěn)定性，如果要求輕度相同，合金鋼要采用合金元素提高鋼的回火穩(wěn)定性，如果要求輕度相同，合金鋼要采用較高的回火溫度。較高的回火溫度。三、韌性三、韌性隨回火溫度升高，鋼的韌性增大，但在隨回火溫度升高，鋼的韌性增大，但在250-400250-400和和450-600450-600兩個(gè)兩個(gè)溫度范圍內(nèi)可

28、能出現(xiàn)韌性下降現(xiàn)象溫度范圍內(nèi)可能出現(xiàn)韌性下降現(xiàn)象回火脆性回火脆性。第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.3 鋼在回火時(shí)機(jī)械性能的變化鋼在回火時(shí)機(jī)械性能的變化四、鋼的回火脆性四、鋼的回火脆性在在250250400400溫度范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的脆化現(xiàn)象稱(chēng)為溫度范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的脆化現(xiàn)象稱(chēng)為第一類(lèi)回火脆第一類(lèi)回火脆性，或低溫回火脆性性，或低溫回火脆性。第一類(lèi)回火脆性的第一類(lèi)回火脆性的特點(diǎn)特點(diǎn)：已經(jīng)產(chǎn)生回火脆性的工件在更高溫度回已經(jīng)產(chǎn)生回火脆性的工件在更高溫度回火時(shí)，脆性消失，再在回火脆性溫度區(qū)間回火，不會(huì)重新變脆，不火時(shí)，脆性消失，再在回火脆性溫度區(qū)間回火，不會(huì)重新變脆，不可逆性；可逆性

29、；第一類(lèi)回火脆性與回火后的冷卻速度無(wú)關(guān)；第一類(lèi)回火脆性與回火后的冷卻速度無(wú)關(guān)；脆化工件脆化工件的斷口為晶間斷裂或穿晶斷裂。的斷口為晶間斷裂或穿晶斷裂。第一類(lèi)回火脆性產(chǎn)生第一類(lèi)回火脆性產(chǎn)生原因原因：碳化物析出狀態(tài)不良。：碳化物析出狀態(tài)不良。避免方法避免方法：不在發(fā)生回火脆性的溫度范圍內(nèi)回火。：不在發(fā)生回火脆性的溫度范圍內(nèi)回火。第一類(lèi)回火脆性第一類(lèi)回火脆性第第6章章 淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的轉(zhuǎn)變6.3 鋼在回火時(shí)機(jī)械性能的變化鋼在回火時(shí)機(jī)械性能的變化四、鋼的回火脆性四、鋼的回火脆性在在450450650650溫度范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的脆化現(xiàn)象稱(chēng)為溫度范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的脆化現(xiàn)象稱(chēng)為第二類(lèi)回火脆第二類(lèi)回火脆性，或高溫回火脆性性，或高溫回火脆性。第二類(lèi)回火脆性的第二類(lèi)回火脆性的特點(diǎn)特點(diǎn)：對(duì)冷卻速度的敏感性；對(duì)冷卻速度的敏感性；可逆性；可逆性；脆脆化工件的斷口為晶間斷裂?；ぜ臄嗫跒榫чg斷裂。第二類(lèi)回火脆性第二類(lèi)回火脆性敏感度敏感度： 韌性狀態(tài)的沖擊韌性（韌性狀態(tài)的沖擊韌性（a aK1K1）與脆性狀態(tài)）與脆性狀態(tài)的沖擊韌性（的沖擊韌性（a aK2K2）之比，比值大于）之比，比值大于1 1，比值越大，回火脆性?xún)A向越嚴(yán)，比值越大，回火脆性?xún)A向越嚴(yán)重。重。 脆化處理前后脆性轉(zhuǎn)變溫度之差（脆化處理前后脆性轉(zhuǎn)變溫度之差（），），回火脆度回火脆度。產(chǎn)生機(jī)制產(chǎn)生機(jī)制