第七章淬火鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變

1、12 回火的定義、目的回火的定義、目的 淬火鋼的回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼的回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 淬火鋼回火時(shí)力學(xué)性能的變化淬火鋼回火時(shí)力學(xué)性能的變化 3 1.回火的定義、目的、淬火組織為淬火亞穩(wěn)組織回火的定義、目的、淬火組織為淬火亞穩(wěn)組織 2.淬火鋼的回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變的五個(gè)階段：淬火鋼的回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變的五個(gè)階段： 馬氏體中碳的偏聚馬氏體中碳的偏聚 馬氏體分解：類型、過(guò)程、產(chǎn)物馬氏體分解：類型、過(guò)程、產(chǎn)物， 殘余奧氏體轉(zhuǎn)變：過(guò)程、產(chǎn)物殘余奧氏體轉(zhuǎn)變：過(guò)程、產(chǎn)物 碳化物轉(zhuǎn)變：碳化物類型、方式、過(guò)程、產(chǎn)物碳化物轉(zhuǎn)變：碳化物類型、方式、過(guò)程、產(chǎn)物 基體基體相回復(fù)再結(jié)晶，碳化物聚集長(zhǎng)大：淬火內(nèi)應(yīng)力的變化、相

2、回復(fù)再結(jié)晶，碳化物聚集長(zhǎng)大：淬火內(nèi)應(yīng)力的變化、碳化物聚集長(zhǎng)大方式、基體碳化物聚集長(zhǎng)大方式、基體相回復(fù)再結(jié)晶的過(guò)程、產(chǎn)物相回復(fù)再結(jié)晶的過(guò)程、產(chǎn)物 3. 淬火鋼回火時(shí)力學(xué)性能的變化淬火鋼回火時(shí)力學(xué)性能的變化 （1）低、中、高碳鋼淬火后回火時(shí)力學(xué)性能的變化）低、中、高碳鋼淬火后回火時(shí)力學(xué)性能的變化 （2）回火時(shí)強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、淬火裂紋等的變化）回火時(shí)強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、淬火裂紋等的變化 （3）合金元素對(duì)鋼回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變和性能的影響）合金元素對(duì)鋼回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變和性能的影響 （4）回火脆性：類型、特征、影響因素、減小和防止方法）回火脆性：類型、特征、影響因素、減小和防止方法 4. 回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)

3、物與過(guò)冷奧氏體分解產(chǎn)物在組織、性能等方面的回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與過(guò)冷奧氏體分解產(chǎn)物在組織、性能等方面的區(qū)別區(qū)別 4： 將淬火零件重新加熱到低于臨界點(diǎn)將淬火零件重新加熱到低于臨界點(diǎn)a a1 1某一某一溫度加熱保溫，使淬火亞穩(wěn)組織發(fā)生轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)溫度加熱保溫，使淬火亞穩(wěn)組織發(fā)生轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并一適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻到室定的回火組織，并一適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻到室溫的熱處理工藝過(guò)程。溫的熱處理工藝過(guò)程。： （1 1）使淬火得到的亞穩(wěn)組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回）使淬火得到的亞穩(wěn)組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織；火組織； （2 2）提高淬火鋼的塑性和韌性，降低脆性；）提高淬火鋼的塑性和韌性，降低脆性； （3 3）降低或消除淬火引

4、起的殘余應(yīng)力，防止）降低或消除淬火引起的殘余應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂，穩(wěn)定工件尺寸。變形和開(kāi)裂，穩(wěn)定工件尺寸。 57.1 淬火鋼的回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼的回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 淬火后得到的組織由馬氏體和殘余奧氏體所組成，它們淬火后得到的組織由馬氏體和殘余奧氏體所組成，它們都是處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，是亞穩(wěn)組織，有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和都是處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，是亞穩(wěn)組織，有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和滲碳體平衡組織的傾向。回火可使組織轉(zhuǎn)變，性能改變，內(nèi)滲碳體平衡組織的傾向?；鼗鹂墒菇M織轉(zhuǎn)變，性能改變，內(nèi)應(yīng)力消除?；鼗饡r(shí)組織和性能的轉(zhuǎn)變稱為應(yīng)力消除。回火時(shí)組織和性能的轉(zhuǎn)變稱為。 (1). (1).馬氏體中碳的偏聚馬氏體中碳的偏聚

5、時(shí)效階段，時(shí)效階段，100100以下；以下； (2). (2).馬氏體分解馬氏體分解馬氏體轉(zhuǎn)變，發(fā)生于馬氏體轉(zhuǎn)變，發(fā)生于100100350350； (3). (3).殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，發(fā)生于殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，發(fā)生于200200 300300， 屬于低溫屬于低溫回火，得到回火馬氏體回火，得到回火馬氏體( (m)m)； (4). (4).碳化物轉(zhuǎn)變，碳化物轉(zhuǎn)變，()()， 發(fā)生于發(fā)生于400400，屬于，屬于中溫回火，得到回火屈氏體中溫回火，得到回火屈氏體( (t)t)； (5). (5).基體基體相回復(fù)再結(jié)晶，碳化物聚集長(zhǎng)大，發(fā)生于相回復(fù)再結(jié)晶，碳化物聚集長(zhǎng)大，發(fā)生于400400 550550，屬于

6、高溫回火，得到回火索氏體，屬于高溫回火，得到回火索氏體( (s)s)。 這五個(gè)過(guò)程的溫度不能截然分開(kāi)。這五個(gè)過(guò)程的溫度不能截然分開(kāi)。 67.1.1 馬氏體中碳原子的偏聚馬氏體中碳原子的偏聚 馬氏體是碳在馬氏體是碳在-fe-fe中的過(guò)飽和固溶體，存在于體心立方中的過(guò)飽和固溶體，存在于體心立方扁八面體中的碳原子將使晶體點(diǎn)陣產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，使馬氏體扁八面體中的碳原子將使晶體點(diǎn)陣產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，使馬氏體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。為了降低能量，在處于不穩(wěn)定狀態(tài)。為了降低能量，在100100左右，碳原子就偏左右，碳原子就偏聚于位錯(cuò)或?qū)\晶界面，或板條界，形成微小的碳的富集區(qū)。聚于位錯(cuò)或?qū)\晶界面，或板條界，形成微小的碳的富

7、集區(qū)。 亞結(jié)構(gòu)為亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，位錯(cuò)，碳碳原子向位錯(cuò)線附近偏聚原子向位錯(cuò)線附近偏聚形成偏聚區(qū)。形成偏聚區(qū)。 亞結(jié)構(gòu)主亞結(jié)構(gòu)主要為孿晶，大量的要為孿晶，大量的碳碳原子向垂直原子向垂直于于馬氏體馬氏體的的c c軸的（軸的（100100）面富集，）面富集，形成富形成富碳碳區(qū)。區(qū)。 含碳含碳0.21%0.21%的的fe-cfe-c合金，奧合金，奧氏體化后淬火，氏體化后淬火，150150回火回火1010分分鐘，用原子探針測(cè)得鐘，用原子探針測(cè)得基底含碳基底含碳0.03 %0.03 %，而板條馬氏體的條界碳，而板條馬氏體的條界碳含量為含量為0.42 %0.42 %，說(shuō)明淬火或回火，說(shuō)明淬火或回火過(guò)程中，碳偏聚

8、于板條。過(guò)程中，碳偏聚于板條。77.1.2 馬氏體的分解馬氏體的分解 此此過(guò)程發(fā)生在溫度高于過(guò)程發(fā)生在溫度高于100100（8080250250）時(shí)，馬氏）時(shí)，馬氏體開(kāi)始發(fā)生部分分解，隨回火溫度的升高及時(shí)間的延長(zhǎng)，體開(kāi)始發(fā)生部分分解，隨回火溫度的升高及時(shí)間的延長(zhǎng)，富集區(qū)的碳原子發(fā)生有序化然后轉(zhuǎn)變?yōu)樘蓟?。隨碳化物富集區(qū)的碳原子發(fā)生有序化然后轉(zhuǎn)變?yōu)樘蓟?。隨碳化物的析出，馬氏體的含碳量不斷減少，點(diǎn)陣常數(shù)的析出，馬氏體的含碳量不斷減少，點(diǎn)陣常數(shù)c c下降、下降、a a升升高、正方度高、正方度c c/ /a a不斷下降，并析出彌散分布的過(guò)渡型不斷下降，并析出彌散分布的過(guò)渡型碳化碳化物。馬氏體的分解有

9、兩種分解方式物。馬氏體的分解有兩種分解方式( (即雙相分解和單相分即雙相分解和單相分解解) )，分解析出的，分解析出的碳化物與馬氏體保持共格關(guān)系。碳化物與馬氏體保持共格關(guān)系。 碳化物為碳化物為fefex xc c（x x=2=23 3），），具有蜜排六方結(jié)構(gòu)，具有蜜排六方結(jié)構(gòu)，碳化物與基體馬氏體保持共格關(guān)系，存在一定的晶體學(xué)碳化物與基體馬氏體保持共格關(guān)系，存在一定的晶體學(xué)關(guān)系。關(guān)系。不是平衡相，而是向滲碳體轉(zhuǎn)變前的一個(gè)過(guò)渡相。不是平衡相，而是向滲碳體轉(zhuǎn)變前的一個(gè)過(guò)渡相。 對(duì)于含碳量低的板條馬氏體只發(fā)生碳原子向位錯(cuò)線附對(duì)于含碳量低的板條馬氏體只發(fā)生碳原子向位錯(cuò)線附近的偏聚，沒(méi)有碳化物析出。近的偏

10、聚，沒(méi)有碳化物析出。 8 當(dāng)溫度低于當(dāng)溫度低于125125時(shí)，回火后可出現(xiàn)兩種時(shí)，回火后可出現(xiàn)兩種不同的正方度。下頁(yè)表為含碳不同的正方度。下頁(yè)表為含碳1.4% 1.4% 的馬氏的馬氏體回火后點(diǎn)陣常數(shù)、正方度與含碳量的變化。體回火后點(diǎn)陣常數(shù)、正方度與含碳量的變化。從表中可看出，從表中可看出，125125以下回火得到的二種以下回火得到的二種正方度為正方度為: :具有高正方度的保持原始碳濃度具有高正方度的保持原始碳濃度的未分解的馬氏體以及具有低正方度的碳已的未分解的馬氏體以及具有低正方度的碳已部分析出的部分析出的相。相。9： a) a) 在碳原子的富集區(qū)，形成碳化物核，周圍碳原子在碳原子的富集區(qū)，形

11、成碳化物核，周圍碳原子的擴(kuò)散促使其長(zhǎng)大。但由于溫度低，進(jìn)行的僅僅是近程擴(kuò)的擴(kuò)散促使其長(zhǎng)大。但由于溫度低，進(jìn)行的僅僅是近程擴(kuò)散，從而形成具有二個(gè)濃度的散，從而形成具有二個(gè)濃度的相，析出的碳化物粒子也相，析出的碳化物粒子也不易長(zhǎng)大。不易長(zhǎng)大。 b) b) 在高碳區(qū)繼續(xù)形成新核，隨時(shí)間延長(zhǎng)，高碳區(qū)逐在高碳區(qū)繼續(xù)形成新核，隨時(shí)間延長(zhǎng)，高碳區(qū)逐漸變成低碳區(qū)，高碳區(qū)減少。漸變成低碳區(qū)，高碳區(qū)減少。 c) c) 低碳區(qū)增多，平均成分將至低碳區(qū)增多，平均成分將至0.250.25 0 0.3%.3%，與原始碳，與原始碳量、分解溫度無(wú)關(guān)。量、分解溫度無(wú)關(guān)。 10回火溫回火溫度度 回火時(shí)回火時(shí)間間 acc/a碳含量

12、碳含量(%) 室室 溫溫 10d2.846 3.02 1.062 1.4 1001h2.846 3.02 1.062 1.21251h2.846 2.886 1.013 0.291501h2.852 2.886 1.0120.271751h2.8572.8841.0090.212001h2.8592.878 1.0060.14 2251h2.861 2.8741.0040.082501h2.8632.8721.0030.0611 當(dāng)溫度高于當(dāng)溫度高于150150時(shí)，時(shí)，碳原子擴(kuò)散能力加大，碳原子擴(kuò)散能力加大，相中不同濃度可通過(guò)長(zhǎng)程相中不同濃度可通過(guò)長(zhǎng)程擴(kuò)散消除，析出的碳化物擴(kuò)散消除，析出的碳化

13、物粒子可從較遠(yuǎn)處得到碳原粒子可從較遠(yuǎn)處得到碳原子而長(zhǎng)大。故在分解過(guò)程子而長(zhǎng)大。故在分解過(guò)程中，不再存在兩種不同碳中，不再存在兩種不同碳含量的含量的相，碳含量和正相，碳含量和正方度不斷下降，當(dāng)溫度達(dá)方度不斷下降，當(dāng)溫度達(dá)300300時(shí)，正方度時(shí)，正方度c c/ /a a接近接近1 1。 合金元素對(duì)單相式分合金元素對(duì)單相式分解有很大的影響。解有很大的影響。 12 低碳鋼及中碳中低碳鋼及中碳中m ms s點(diǎn)高，淬火過(guò)程中會(huì)點(diǎn)高，淬火過(guò)程中會(huì)發(fā)生碳原子偏聚及碳化物析出，這一特征發(fā)生碳原子偏聚及碳化物析出，這一特征稱為稱為。淬火后，在。淬火后，在150150回火時(shí)，不回火時(shí)，不再發(fā)生碳化物的析出。當(dāng)回火

14、溫度高于再發(fā)生碳化物的析出。當(dāng)回火溫度高于200200時(shí)，發(fā)生單相分解析出碳化物。中碳時(shí)，發(fā)生單相分解析出碳化物。中碳鋼正常淬火得到板條與片狀馬氏體的混合鋼正常淬火得到板條與片狀馬氏體的混合組織，并有低碳、高碳馬氏體特征。組織，并有低碳、高碳馬氏體特征。 13 總之，這一階段轉(zhuǎn)變完成后，鋼的組織由有一定過(guò)飽和總之，這一階段轉(zhuǎn)變完成后，鋼的組織由有一定過(guò)飽和度的度的固溶體和與其有共格關(guān)系的固溶體和與其有共格關(guān)系的碳化物所組成的復(fù)相混碳化物所組成的復(fù)相混合組織，稱為回火馬氏體合組織，稱為回火馬氏體( (如圖如圖) )。因此，第一階段轉(zhuǎn)變可用。因此，第一階段轉(zhuǎn)變可用下式表示：下式表示： 對(duì)于含碳量低

15、的板條對(duì)于含碳量低的板條馬氏體馬氏體只發(fā)生碳原子向位錯(cuò)線附近只發(fā)生碳原子向位錯(cuò)線附近的偏聚，沒(méi)有的偏聚，沒(méi)有碳化物的析出。碳化物的析出。 另外，有人通過(guò)電子衍射研究發(fā)現(xiàn)，第一階段除另外，有人通過(guò)電子衍射研究發(fā)現(xiàn)，第一階段除碳化碳化物析出外，還有物析出外，還有碳化物，碳化物，碳化物碳化物具有正交結(jié)構(gòu)，成分為具有正交結(jié)構(gòu)，成分為fefe2 2c c，碳化物也是一個(gè)過(guò)渡相，也與基體馬氏體存在碳化物也是一個(gè)過(guò)渡相，也與基體馬氏體存在一定的晶體學(xué)關(guān)系。一定的晶體學(xué)關(guān)系。 在普通金相顯微鏡下，觀察不出回火馬氏體中的在普通金相顯微鏡下，觀察不出回火馬氏體中的碳化碳化物。物。回火馬氏體在形態(tài)上與淬火馬氏體相似

16、，但回火馬氏體回火馬氏體在形態(tài)上與淬火馬氏體相似，但回火馬氏體易腐蝕，成黑色組織；回火馬氏體和下貝氏體都是由易腐蝕，成黑色組織；回火馬氏體和下貝氏體都是由固溶固溶體和體和碳化物所組成，但回火馬氏體中的碳化物所組成，但回火馬氏體中的碳化物較下貝氏碳化物較下貝氏體中的體中的碳化物分布均勻。碳化物分布均勻。 1415161718）19）20 在在200200300300之間之間, , 鋼中的殘余奧氏體將發(fā)生鋼中的殘余奧氏體將發(fā)生分解，轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體或下貝氏體。其轉(zhuǎn)變可分解，轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體或下貝氏體。其轉(zhuǎn)變可用下式表示：用下式表示： 碳化物可能是碳化物可能是fexcfexc ，也可能是也可能是fe

17、3c fe3c 。 鋼淬火后的殘余奧氏體，與過(guò)冷奧氏體同屬亞鋼淬火后的殘余奧氏體，與過(guò)冷奧氏體同屬亞穩(wěn)組織，但二者仍有不同點(diǎn)，如：穩(wěn)組織，但二者仍有不同點(diǎn)，如： (1) (1) 已發(fā)生的轉(zhuǎn)變會(huì)對(duì)殘奧氏體帶來(lái)影響，如已發(fā)生的轉(zhuǎn)變會(huì)對(duì)殘奧氏體帶來(lái)影響，如馬氏體條間的殘余奧氏體含碳量就大大高于平均馬氏體條間的殘余奧氏體含碳量就大大高于平均含碳量，已轉(zhuǎn)變的馬氏體會(huì)使殘奧處于三向壓應(yīng)含碳量，已轉(zhuǎn)變的馬氏體會(huì)使殘奧處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)等。力狀態(tài)等。 (2) (2) 回火過(guò)程中，馬氏體將繼續(xù)轉(zhuǎn)變，這必然回火過(guò)程中，馬氏體將繼續(xù)轉(zhuǎn)變，這必然影響到殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變。影響到殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變。21 回火過(guò)程中，馬氏體

18、將繼續(xù)轉(zhuǎn)變，這必然影響到殘余奧回火過(guò)程中，馬氏體將繼續(xù)轉(zhuǎn)變，這必然影響到殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變，所以：氏體的轉(zhuǎn)變，所以： a) a) 當(dāng)加熱到當(dāng)加熱到a a1 1m ms s之間時(shí)，馬氏體的存在可促進(jìn)珠光體之間時(shí)，馬氏體的存在可促進(jìn)珠光體轉(zhuǎn)變，但影響不大。馬氏體的存在可大大促進(jìn)貝氏體轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變，但影響不大。馬氏體的存在可大大促進(jìn)貝氏體轉(zhuǎn)變。 b) b) 當(dāng)加熱至當(dāng)加熱至m ms s以下時(shí)，殘余奧氏體有可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。以下時(shí)，殘余奧氏體有可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 c) c) 當(dāng)加熱回火時(shí)，如殘余奧氏體未分解，則在冷卻過(guò)程當(dāng)加熱回火時(shí)，如殘余奧氏體未分解，則在冷卻過(guò)程中殘余奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這一過(guò)程稱為

19、催化。中殘余奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這一過(guò)程稱為催化。 如如w18cr4vw18cr4v淬火后，加熱到淬火后，加熱到560560三次回火，由于三次回火，由于560560正處于高速鋼的珠光體與貝氏體之間的轉(zhuǎn)變奧氏體穩(wěn)定區(qū)，正處于高速鋼的珠光體與貝氏體之間的轉(zhuǎn)變奧氏體穩(wěn)定區(qū)，故奧氏體在回火中不發(fā)生轉(zhuǎn)變，在隨后的冷卻過(guò)程中就轉(zhuǎn)變故奧氏體在回火中不發(fā)生轉(zhuǎn)變，在隨后的冷卻過(guò)程中就轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這就是為馬氏體，這就是。 但如果該鋼但如果該鋼560560回火后，在冷卻回火后，在冷卻過(guò)程中在過(guò)程中在250250停留停留5 5分鐘，殘余奧氏體又變得穩(wěn)定，這一過(guò)分鐘，殘余奧氏體又變得穩(wěn)定，這一過(guò)程稱為程稱為。 22

20、23 穩(wěn)定化和催化的機(jī)理有幾種解釋，比較有說(shuō)服力的是：穩(wěn)定化和催化的機(jī)理有幾種解釋，比較有說(shuō)服力的是：柯俊等認(rèn)為催化現(xiàn)象是熱陳穩(wěn)定的逆過(guò)程，是碳、氮等原柯俊等認(rèn)為催化現(xiàn)象是熱陳穩(wěn)定的逆過(guò)程，是碳、氮等原子與位錯(cuò)的交互作用引起的。即在奧氏體內(nèi)部存在位錯(cuò)等子與位錯(cuò)的交互作用引起的。即在奧氏體內(nèi)部存在位錯(cuò)等晶內(nèi)缺陷并溶有碳、氮等原子，為降低畸變能，碳、氮原晶內(nèi)缺陷并溶有碳、氮等原子，為降低畸變能，碳、氮原子將進(jìn)入位錯(cuò)膨脹區(qū)形成所謂子將進(jìn)入位錯(cuò)膨脹區(qū)形成所謂cottrellcottrell氣氛并對(duì)位錯(cuò)起釘氣氛并對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用，使位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)。而馬氏體是通過(guò)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)形扎作用，使位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)。而馬氏體

21、是通過(guò)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)形成的，故位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻也就必然使馬氏體轉(zhuǎn)變不易進(jìn)行。成的，故位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻也就必然使馬氏體轉(zhuǎn)變不易進(jìn)行。淬火時(shí)冷卻中斷以及緩慢冷卻均使碳、氮原子有可能進(jìn)入淬火時(shí)冷卻中斷以及緩慢冷卻均使碳、氮原子有可能進(jìn)入位錯(cuò)而使奧氏體變得穩(wěn)定，亦即引起所謂熱陳化穩(wěn)定。碳、位錯(cuò)而使奧氏體變得穩(wěn)定，亦即引起所謂熱陳化穩(wěn)定。碳、氮等間隙原子進(jìn)入位錯(cuò)形成氮等間隙原子進(jìn)入位錯(cuò)形成cottrellcottrell氣氛有一溫度上限氣氛有一溫度上限m mc c。在在m mc c點(diǎn)以上停留不會(huì)引起熱陳化穩(wěn)定。不僅如此，如將已經(jīng)點(diǎn)以上停留不會(huì)引起熱陳化穩(wěn)定。不僅如此，如將已經(jīng)發(fā)生熱陳化穩(wěn)定的殘余奧氏體加熱到發(fā)生熱陳

22、化穩(wěn)定的殘余奧氏體加熱到m mc c以上進(jìn)行回火，則為以上進(jìn)行回火，則為了增加熵以降低系統(tǒng)的自由焓，了增加熵以降低系統(tǒng)的自由焓，m mc c點(diǎn)碳、氮等原子將從位錯(cuò)點(diǎn)碳、氮等原子將從位錯(cuò)逸出而使逸出而使cottrellcottrell氣氛瓦解，這將消除了熱陳化穩(wěn)定而使氣氛瓦解，這將消除了熱陳化穩(wěn)定而使殘余奧氏體恢復(fù)了轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的能力。亦即引起了催化。殘余奧氏體恢復(fù)了轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的能力。亦即引起了催化。 由此可見(jiàn)，在由此可見(jiàn)，在m mc c點(diǎn)以下中斷冷卻或緩冷將引起熱陳化穩(wěn)點(diǎn)以下中斷冷卻或緩冷將引起熱陳化穩(wěn)定；在定；在m mc c點(diǎn)以上回火則將引起催化。點(diǎn)以上回火則將引起催化。 24 在在250

23、250400400之間之間, , 由由碳化物轉(zhuǎn)變成更穩(wěn)定的碳化物。碳化物轉(zhuǎn)變成更穩(wěn)定的碳化物。 碳化物的轉(zhuǎn)變與回火時(shí)間、回火溫度有關(guān)，高碳馬氏體、碳化物的轉(zhuǎn)變與回火時(shí)間、回火溫度有關(guān)，高碳馬氏體、低碳馬氏體、中碳馬氏體的轉(zhuǎn)變有差異。低碳馬氏體、中碳馬氏體的轉(zhuǎn)變有差異。 六方六方碳化物碳化物( (或正交或正交碳化物碳化物) )，結(jié)構(gòu)式為，結(jié)構(gòu)式為。馬氏體分解的反應(yīng)式可寫成馬氏體分解的反應(yīng)式可寫成。當(dāng)回火溫度高于當(dāng)回火溫度高于250250時(shí)，時(shí)，碳化物是較碳化物是較為穩(wěn)定的碳化物，具有復(fù)雜斜方點(diǎn)陣。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高后，為穩(wěn)定的碳化物，具有復(fù)雜斜方點(diǎn)陣。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高后，()()碳化物與碳化物與碳

24、化物可轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的碳化物可轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的碳化物碳化物( (fefe3 3c)c)，碳化物具有正交點(diǎn)陣。轉(zhuǎn)變初期析出的亞穩(wěn)碳化物極為細(xì)碳化物具有正交點(diǎn)陣。轉(zhuǎn)變初期析出的亞穩(wěn)碳化物極為細(xì)小，不易分辨，而小，不易分辨，而碳化物與碳化物與碳化物長(zhǎng)大成為片狀。碳化物長(zhǎng)大成為片狀。 25 ( (a) a) 、） 在原碳化物的基礎(chǔ)上、在原碳化物的基礎(chǔ)上、（原碳化物）發(fā)生成分、點(diǎn)陣改組，新、舊相具有相同析出位置與慣習(xí)原碳化物）發(fā)生成分、點(diǎn)陣改組，新、舊相具有相同析出位置與慣習(xí)面。如面。如的轉(zhuǎn)變。的轉(zhuǎn)變。 ( (b) b) （、） 原碳化物溶解，新碳化物原碳化物溶解，新碳化物在其它位置在其它位置重新形核、長(zhǎng)大，使

25、馬氏體中含碳量降低，為維持平衡，細(xì)重新形核、長(zhǎng)大，使馬氏體中含碳量降低，為維持平衡，細(xì)小的舊相溶解，如小的舊相溶解，如()()碳化物或碳化物或碳化物。碳化物。() () 碳化物均勻碳化物均勻分布在分布在基底，慣習(xí)面為基底，慣習(xí)面為100100，碳化物與碳化物與碳化物集中于馬氏碳化物集中于馬氏體內(nèi)孿晶面，體內(nèi)孿晶面， 慣習(xí)面為慣習(xí)面為112112。 碳化物轉(zhuǎn)變的方式取決于原碳化物和新碳化物與母相之間的晶體學(xué)碳化物轉(zhuǎn)變的方式取決于原碳化物和新碳化物與母相之間的晶體學(xué)關(guān)系（慣習(xí)面和位向關(guān)系）。若慣習(xí)面和位向關(guān)系相同，可以進(jìn)行原位關(guān)系（慣習(xí)面和位向關(guān)系）。若慣習(xí)面和位向關(guān)系相同，可以進(jìn)行原位析出；若慣

26、習(xí)面和位向關(guān)系不同則進(jìn)行離位析出。析出；若慣習(xí)面和位向關(guān)系不同則進(jìn)行離位析出。 (3) (3) 一般規(guī)律一般規(guī)律 高碳鋼中碳化物的析出與回火時(shí)間、回火溫度的關(guān)系。高碳鋼中碳化物的析出與回火時(shí)間、回火溫度的關(guān)系。 26 當(dāng)碳含量低于當(dāng)碳含量低于0.2%0.2%時(shí)，在時(shí)，在200200以下回火，僅以下回火，僅發(fā)生碳在位錯(cuò)線的偏聚，而且較為穩(wěn)定；在發(fā)生碳在位錯(cuò)線的偏聚，而且較為穩(wěn)定；在200200以上回火以及淬成馬氏體過(guò)程中的自回火，均析以上回火以及淬成馬氏體過(guò)程中的自回火，均析出穩(wěn)定的出穩(wěn)定的碳化物?；鼗饡r(shí)，在板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)碳化物?；鼗饡r(shí)，在板條內(nèi)位錯(cuò)纏結(jié)處析出細(xì)針狀碳化物，沿板條界析出薄片狀碳化

27、處析出細(xì)針狀碳化物，沿板條界析出薄片狀碳化物。溫度升高后，條內(nèi)碳化物就溶解而使條間碳物。溫度升高后，條內(nèi)碳化物就溶解而使條間碳化物長(zhǎng)大。溫度達(dá)到化物長(zhǎng)大。溫度達(dá)到500500以上時(shí)，條內(nèi)碳化物已以上時(shí)，條內(nèi)碳化物已消失，僅剩下較粗大的條間碳化物。消失，僅剩下較粗大的條間碳化物。 對(duì)孿晶馬氏體，當(dāng)溫度高于對(duì)孿晶馬氏體，當(dāng)溫度高于200200時(shí)，由亞時(shí)，由亞穩(wěn)穩(wěn)()()，無(wú)無(wú)碳化物相出現(xiàn)，對(duì)位錯(cuò)馬氏碳化物相出現(xiàn)，對(duì)位錯(cuò)馬氏體，當(dāng)溫度高于體，當(dāng)溫度高于200200時(shí)，在位錯(cuò)線上直接析出時(shí)，在位錯(cuò)線上直接析出碳化物，或經(jīng)自回火析出；溫度高時(shí)，碳化物向碳化物，或經(jīng)自回火析出；溫度高時(shí)，碳化物向板條界轉(zhuǎn)移

28、。板條界轉(zhuǎn)移。27 綜上所述，低碳鋼淬火后回火時(shí)碳化物變化如下：綜上所述，低碳鋼淬火后回火時(shí)碳化物變化如下： 這類鋼回火過(guò)程中可能出現(xiàn)的相的這類鋼回火過(guò)程中可能出現(xiàn)的相的狀態(tài)為：狀態(tài)為：m m m m fe3cfe3c （1 1）wc0.4wc0.4wc0.40.6% 0.6% 這類鋼回火過(guò)程中可這類鋼回火過(guò)程中可能出現(xiàn)的相的狀態(tài)為：能出現(xiàn)的相的狀態(tài)為：2829 綜上所述綜上所述 1. 1.板條馬氏體板條馬氏體 馬氏體中的馬氏體中的碳碳原子全部析出，在原馬氏原子全部析出，在原馬氏體內(nèi)或晶界上析出滲碳體。體內(nèi)或晶界上析出滲碳體。相仍保持原相仍保持原m m的形態(tài)。的形態(tài)。 2. 2.片狀馬氏體片狀

29、馬氏體 碳化物溶解，形成碳化物溶解，形成碳化物（碳化物（fefe5 5c c2 2），），碳化物再轉(zhuǎn)變成滲碳體。碳化物再轉(zhuǎn)變成滲碳體。碳化物仍與基體保碳化物仍與基體保持共格關(guān)系。滲碳體與基體無(wú)共格關(guān)系。持共格關(guān)系。滲碳體與基體無(wú)共格關(guān)系。相中的孿晶亞結(jié)相中的孿晶亞結(jié)構(gòu)消失。構(gòu)消失。 這一階段轉(zhuǎn)變完成后這一階段轉(zhuǎn)變完成后, , 鋼的組織由飽和的針狀鋼的組織由飽和的針狀相和細(xì)相和細(xì)小粒狀的滲碳體組成，這種組織稱為回火屈氏體?；鼗鹎闲×畹臐B碳體組成，這種組織稱為回火屈氏體?；鼗鹎象w仍保持原馬氏體的形態(tài)，但模糊不清。體仍保持原馬氏體的形態(tài)，但模糊不清。 304545鋼淬火鋼淬火+400+400回

30、火組織（回火組織（400400倍）倍）314545鋼淬火鋼淬火+400+400回火組織（回火組織（tem4500tem4500倍）倍）32五五. .相的回復(fù)、再結(jié)晶相的回復(fù)、再結(jié)晶和碳化物的聚集長(zhǎng)大和碳化物的聚集長(zhǎng)大 由于馬氏體中的缺陷（如位錯(cuò)或形變孿晶等）由于馬氏體中的缺陷（如位錯(cuò)或形變孿晶等）密度很高，當(dāng)回火溫度超過(guò)密度很高，當(dāng)回火溫度超過(guò)400400以上后，在回以上后，在回火過(guò)程中也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程。該過(guò)程特火過(guò)程中也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程。該過(guò)程特征：征： 1. 1.相相400400開(kāi)始回復(fù)，位錯(cuò)密度下降。開(kāi)始回復(fù)，位錯(cuò)密度下降。 2.600 2.600以下以下相基本上保持板條或片狀

31、相基本上保持板條或片狀m m形形態(tài)。態(tài)。 3.600 3.600以上球狀滲碳體聚集和長(zhǎng)大，進(jìn)一以上球狀滲碳體聚集和長(zhǎng)大，進(jìn)一步粗化。步粗化。 相再結(jié)晶，由片狀或板條狀轉(zhuǎn)變成相再結(jié)晶，由片狀或板條狀轉(zhuǎn)變成無(wú)應(yīng)變的、等軸狀新晶粒。無(wú)應(yīng)變的、等軸狀新晶粒。33 1.1.淬火內(nèi)應(yīng)力的變化淬火內(nèi)應(yīng)力的變化 淬火時(shí)，由于馬氏體轉(zhuǎn)變引起晶內(nèi)缺陷增加，表面與淬火時(shí)，由于馬氏體轉(zhuǎn)變引起晶內(nèi)缺陷增加，表面與中心的溫差造成熱應(yīng)力與組織應(yīng)力引起的塑性變形，均會(huì)中心的溫差造成熱應(yīng)力與組織應(yīng)力引起的塑性變形，均會(huì)引起各種內(nèi)應(yīng)力的增加。這些內(nèi)應(yīng)力，一般可分解為三類：引起各種內(nèi)應(yīng)力的增加。這些內(nèi)應(yīng)力，一般可分解為三類： (1

32、) (1) 第第i i類內(nèi)應(yīng)力：第類內(nèi)應(yīng)力：第i i類內(nèi)應(yīng)力存在于宏觀范圍，如表面類內(nèi)應(yīng)力存在于宏觀范圍，如表面與心部之間，可造成變形與開(kāi)裂?；鼗饻囟仍礁撸鼗饡r(shí)與心部之間，可造成變形與開(kāi)裂?；鼗饻囟仍礁?，回火時(shí)間越長(zhǎng)，應(yīng)力下降越劇烈。經(jīng)間越長(zhǎng)，應(yīng)力下降越劇烈。經(jīng)550550回火，第回火，第i i類內(nèi)應(yīng)力可類內(nèi)應(yīng)力可基本消除?；鞠?。34 (2)(2)第第iiii類內(nèi)應(yīng)力：第類內(nèi)應(yīng)力：第iiii類類內(nèi)應(yīng)力存在于晶粒間，可用內(nèi)應(yīng)力存在于晶粒間，可用a a/ /a a來(lái)表示其大小，按性質(zhì)來(lái)表示其大小，按性質(zhì)又可分為三種類型：又可分為三種類型： ( (a) a) 存在于馬氏體片之存在于馬氏體片之間

33、，來(lái)源于淬火時(shí)的畸變，間，來(lái)源于淬火時(shí)的畸變，到到300300以上時(shí)，因碳的析出以上時(shí)，因碳的析出而大大減小。而大大減小。 ( (b) b) 析出的析出的() )碳化碳化物與基體共格，造成與基體物與基體共格，造成與基體間的應(yīng)力，但在間的應(yīng)力，但在()()內(nèi)消除。內(nèi)消除。 ( (c) c) 因因碳化物的析出碳化物的析出而造成的與基體間的應(yīng)力。而造成的與基體間的應(yīng)力。 (3) (3) 第第iiiiii類內(nèi)應(yīng)力：類內(nèi)應(yīng)力：第第iiiiii類內(nèi)應(yīng)力存在于晶胞內(nèi)。當(dāng)類內(nèi)應(yīng)力存在于晶胞內(nèi)。當(dāng)溫度升高后，碳原子析出使單胞畸變下降。在溫度升高后，碳原子析出使單胞畸變下降。在300300以上時(shí)，以上時(shí)，碳鋼中的

34、第碳鋼中的第iiiiii類應(yīng)力可基本消除。類應(yīng)力可基本消除。35 2 2相相回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶 在在400400以上時(shí)，開(kāi)始回復(fù)。即板條界以上時(shí)，開(kāi)始回復(fù)。即板條界的位錯(cuò)通過(guò)攀移、滑移而消失。位錯(cuò)密度的位錯(cuò)通過(guò)攀移、滑移而消失。位錯(cuò)密度下降，板條合并、變寬。當(dāng)亞結(jié)構(gòu)為孿晶下降，板條合并、變寬。當(dāng)亞結(jié)構(gòu)為孿晶時(shí)，經(jīng)時(shí)，經(jīng)400400回火后也消失，但片狀特征仍回火后也消失，但片狀特征仍存在。在存在。在600600以上時(shí)，開(kāi)始再結(jié)晶，位錯(cuò)以上時(shí)，開(kāi)始再結(jié)晶，位錯(cuò)密度低的板條塊長(zhǎng)大成等軸密度低的板條塊長(zhǎng)大成等軸晶粒，顆粒晶粒，顆粒狀碳化物分布在其基體上。狀碳化物分布在其基體上。鋼的鋼的這種這種由

35、等由等軸的軸的相和粗粒狀滲碳體組成的相和粗粒狀滲碳體組成的組織成為組織成為。 孿晶馬氏體經(jīng)此溫度回火，片狀特征也孿晶馬氏體經(jīng)此溫度回火，片狀特征也消除，得到回火索氏體。消除，得到回火索氏體。36 長(zhǎng)期保溫或提高回長(zhǎng)期保溫或提高回火溫度，使碳化物聚集火溫度，使碳化物聚集長(zhǎng)大。長(zhǎng)大。 (1) (1) 片、桿狀的第片、桿狀的第二相粒子，各處的曲率二相粒子，各處的曲率半徑不同，小半徑處易半徑不同，小半徑處易于溶解，而使片、桿斷于溶解，而使片、桿斷開(kāi)，并進(jìn)一步球化。開(kāi)，并進(jìn)一步球化。 (2) (2) 小粒子溶解，小粒子溶解，大粒子長(zhǎng)大。大粒子長(zhǎng)大。374545鋼淬火鋼淬火+600+600回火組織回火組織

36、（400400倍）倍）384545鋼淬火鋼淬火+600+600回火組織回火組織（tem4500tem4500倍）倍）39 淬火碳鋼在不同溫度回火，可得到不淬火碳鋼在不同溫度回火，可得到不同的組織：同的組織：200200回火，得到回火，得到+碳化物碳化物( (，)，即回火馬氏體即回火馬氏體 ( (碳化物存在于板條或碳化物存在于板條或片內(nèi)片內(nèi)) )，記作，記作m 400m 400回火，得到回火，得到（0.25%c0.25%c）+碳化物，即回火屈氏體碳化物，即回火屈氏體( (細(xì)細(xì)小碳化物及針狀小碳化物及針狀)， 記作記作t.600t.600回火，回火，得到平衡態(tài)等軸得到平衡態(tài)等軸+，即回火索氏體即回

37、火索氏體( (細(xì)細(xì)粒碳化物及等軸粒碳化物及等軸)，記作記作ss。 回火組織（回火組織（mm、tt、ss）比較：如比較：如下圖下圖 40回火組織（回火組織（mm、tt、ss）比較比較414243 淬火碳鋼在回火時(shí)，隨溫度上升，淬火碳鋼在回火時(shí)，隨溫度上升，力學(xué)性力學(xué)性能發(fā)生變化，力學(xué)性能（包括能發(fā)生變化，力學(xué)性能（包括強(qiáng)度、硬度、塑強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、淬火裂紋等性、韌性、淬火裂紋等）的變化規(guī)律與組織的）的變化規(guī)律與組織的變化有密切的關(guān)系。變化有密切的關(guān)系。 低碳鋼力學(xué)性能的變化與回火溫度的關(guān)系低碳鋼力學(xué)性能的變化與回火溫度的關(guān)系 中碳鋼力學(xué)性能的變化與回火溫度的關(guān)系中碳鋼力學(xué)性能的變化與回火

38、溫度的關(guān)系 高碳鋼力學(xué)性能的變化與回火溫度的關(guān)系高碳鋼力學(xué)性能的變化與回火溫度的關(guān)系44 低碳鋼淬火后回火時(shí)，低碳鋼淬火后回火時(shí)，當(dāng)?shù)陀诋?dāng)?shù)陀?00200回火時(shí)，強(qiáng)度回火時(shí)，強(qiáng)度與硬度下降不多，塑性與韌與硬度下降不多，塑性與韌性也基本不變。這是由于此性也基本不變。這是由于此溫度下僅有碳原子的偏聚而溫度下僅有碳原子的偏聚而無(wú)析出。固溶強(qiáng)化得以保持無(wú)析出。固溶強(qiáng)化得以保持的緣故。的緣故。 當(dāng)高于當(dāng)高于300300回火時(shí)，硬回火時(shí)，硬度、強(qiáng)度下降明顯，塑性有度、強(qiáng)度下降明顯，塑性有所上升，沖擊韌性下降至最所上升，沖擊韌性下降至最低，見(jiàn)上圖。這是由于薄片低，見(jiàn)上圖。這是由于薄片狀狀碳化物析出于馬氏體條

39、碳化物析出于馬氏體條間并充分長(zhǎng)大，從而降低了間并充分長(zhǎng)大，從而降低了沖擊韌性，沖擊韌性， 而而基體因回基體因回復(fù)和再結(jié)晶共同作用，提高復(fù)和再結(jié)晶共同作用，提高了塑性，了塑性， 降低了強(qiáng)度。降低了強(qiáng)度。 45 高碳鋼淬火后回火時(shí)，當(dāng)高碳鋼淬火后回火時(shí)，當(dāng)?shù)陀诘陀?00200回火，硬度會(huì)略有回火，硬度會(huì)略有上升，在上升，在100100回火時(shí)硬度出回火時(shí)硬度出現(xiàn)一個(gè)峰值。這是時(shí)效硬化?，F(xiàn)一個(gè)峰值。這是時(shí)效硬化。當(dāng)當(dāng)300300回火時(shí)，硬度下降緩回火時(shí)，硬度下降緩慢。當(dāng)高于慢。當(dāng)高于300300回火，硬度回火，硬度大大下降，塑性有所上升，大大下降，塑性有所上升， 規(guī)律與低碳鋼基本相同。高規(guī)律與低碳鋼基

40、本相同。高碳鋼淬火裂紋在回火時(shí)可發(fā)碳鋼淬火裂紋在回火時(shí)可發(fā)生自動(dòng)生自動(dòng)“焊合焊合”，消除或減，消除或減少裂紋。少裂紋。 結(jié)論：高碳鋼一般采用結(jié)論：高碳鋼一般采用不完全淬火，使奧氏體中碳不完全淬火，使奧氏體中碳含量在含量在0.5%0.5%左右。淬火后低左右。淬火后低溫回火以獲高的硬度，并生溫回火以獲高的硬度，并生成大量彌散分布的碳化物以成大量彌散分布的碳化物以提高耐磨性，細(xì)化奧氏體晶提高耐磨性，細(xì)化奧氏體晶粒。粒。 46 中碳鋼淬火后回中碳鋼淬火后回火時(shí)，當(dāng)?shù)陀诨饡r(shí)，當(dāng)?shù)陀?00200回火，析出少量的碳回火，析出少量的碳化物，硬化效果不大，化物，硬化效果不大，可維持硬度不降。當(dāng)可維持硬度不降。當(dāng)

41、高于高于300300回火，隨回火，隨回火溫度升高，塑性回火溫度升高，塑性升高，斷裂韌性升高，斷裂韌性k kicic劇劇增。強(qiáng)度雖然下降，增。強(qiáng)度雖然下降，但仍比低碳鋼高的多。但仍比低碳鋼高的多。 結(jié)論：中碳鋼淬結(jié)論：中碳鋼淬火后中溫回火，可獲火后中溫回火，可獲得優(yōu)良的綜合機(jī)械性得優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。能。 474849 鋼在回火時(shí)力學(xué)性能變化如下：鋼在回火時(shí)力學(xué)性能變化如下： ：回火時(shí)硬度變化的總趨勢(shì)是隨回火溫度的升高而下降但低、：回火時(shí)硬度變化的總趨勢(shì)是隨回火溫度的升高而下降但低、中碳鋼在中碳鋼在250 250 以下回火硬度下降不多，高碳鋼在以下回火硬度下降不多，高碳鋼在100100回火時(shí)硬度

42、略有上回火時(shí)硬度略有上升，出現(xiàn)一個(gè)峰值。升，出現(xiàn)一個(gè)峰值。 250 250 以上回火硬度持續(xù)下降。以上回火硬度持續(xù)下降。 ：回火時(shí)強(qiáng)度變化的趨勢(shì)是隨回火溫度的升高，：回火時(shí)強(qiáng)度變化的趨勢(shì)是隨回火溫度的升高，強(qiáng)度強(qiáng)度（bb、ss、s sk k）不斷下降，塑性（不斷下降，塑性（、）不斷升高。但低溫回火時(shí)強(qiáng)度不斷升高。但低溫回火時(shí)強(qiáng)度略有上升，塑性基本不變。彈性極限略有上升，塑性基本不變。彈性極限ee在在300300400400有一峰值。有一峰值。：回火時(shí)韌性變化的趨勢(shì)是隨回火溫度的升高，韌性升高，但：回火時(shí)韌性變化的趨勢(shì)是隨回火溫度的升高，韌性升高，但合金鋼的韌性升高是不連續(xù)的，在合金鋼的韌性升高

43、是不連續(xù)的，在t-t-a ak k和和 t-kt-kicic曲線上出現(xiàn)兩個(gè)谷值，即曲線上出現(xiàn)兩個(gè)谷值，即回回火脆性火脆性。 ：回火時(shí)可發(fā)生自動(dòng)：回火時(shí)可發(fā)生自動(dòng)“焊合焊合”，消除或減少裂紋。，消除或減少裂紋。 50 回火馬氏體組織金相圖回火馬氏體組織金相圖51刀具刀具回火馬氏回火馬氏體體淬火馬氏淬火馬氏體體52 回火屈氏體組織金相圖回火屈氏體組織金相圖53彈簧彈簧 熱鍛模熱鍛?；鼗鹎象w回火屈氏體屈氏體屈氏體54 回火索氏體組織金相圖回火索氏體組織金相圖55回火索氏體回火索氏體索氏體索氏體凸輪軸凸輪軸變速箱變速箱56 合金元素對(duì)鋼回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響表現(xiàn)合金元素對(duì)鋼回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變的影響表現(xiàn)在：

44、在： 1. 1.延緩鋼的軟化，回火抗力提高；延緩鋼的軟化，回火抗力提高； 2. 2.引起二次硬化現(xiàn)象；引起二次硬化現(xiàn)象； 3. 3.影響鋼的回火脆性。影響鋼的回火脆性。57 1. 1.合金元素對(duì)低溫回火的影響較小合金元素對(duì)低溫回火的影響較小 2. 2.碳化物形成元素可阻礙碳的擴(kuò)散，從而碳化物形成元素可阻礙碳的擴(kuò)散，從而顯著提高了馬氏體的分解溫度。合金元素一般顯著提高了馬氏體的分解溫度。合金元素一般都能提高殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍。都能提高殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍。 3. 3.發(fā)生二次淬火現(xiàn)象發(fā)生二次淬火現(xiàn)象。某些高合金鋼（如某些高合金鋼（如高速鋼）中的殘余奧氏體十分穩(wěn)定，在加熱時(shí)高速鋼）中的殘

45、余奧氏體十分穩(wěn)定，在加熱時(shí)殘余奧氏體發(fā)生部分分解，從而使奧氏體的穩(wěn)殘余奧氏體發(fā)生部分分解，從而使奧氏體的穩(wěn)定性下降，在隨后的快速冷卻過(guò)程中剩余的奧定性下降，在隨后的快速冷卻過(guò)程中剩余的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使鋼的硬度有較大提高，氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使鋼的硬度有較大提高，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為。58 ( (二二). ). 引起二次硬化現(xiàn)象引起二次硬化現(xiàn)象 合金元素對(duì)碳化物的析出和聚集長(zhǎng)大都有較大影響。一合金元素對(duì)碳化物的析出和聚集長(zhǎng)大都有較大影響。一方面合金元素方面合金元素提高了碳化物向滲碳體的轉(zhuǎn)變溫度提高了碳化物向滲碳體的轉(zhuǎn)變溫度；另一方面，；另一方面，引起滲碳體向特殊碳化物引起滲碳體向特殊碳化

46、物。隨著回火溫度的提高，滲碳體和。隨著回火溫度的提高，滲碳體和相中的合金元素將重新分配，非碳化物形成元素逐漸向相中相中的合金元素將重新分配，非碳化物形成元素逐漸向相中富集，碳化物形成元素則不斷向滲碳體中富集，引起滲碳體富集，碳化物形成元素則不斷向滲碳體中富集，引起滲碳體向特殊碳化物轉(zhuǎn)變；當(dāng)在向特殊碳化物轉(zhuǎn)變；當(dāng)在560560溫度回火時(shí)，還可能從相中直溫度回火時(shí)，還可能從相中直接析出特殊碳化物。這些特殊碳化物高度彌散析出，使鋼的接析出特殊碳化物。這些特殊碳化物高度彌散析出，使鋼的硬高顯著升高，把這種現(xiàn)象稱為硬高顯著升高，把這種現(xiàn)象稱為“。w w、momo、v v 等等碳化物在碳化物在550550

47、時(shí)時(shí), ,使鋼達(dá)到最高硬度使鋼達(dá)到最高硬度, , 產(chǎn)生二次硬化。如產(chǎn)生二次硬化。如v v4 4c c3 3、vcvc； tictic、nbcnbc； mo mo2323c c、momo6 6c c、mocmoc、momo3 3c c； w w6 6c c、w w2 2c c、w w2323c c59含含mo鋼中碳化物在鋼中碳化物在550時(shí)時(shí)產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。6061 w18cr4v淬火淬火+ 一次回火組織一次回火組織w18cr4v淬火+一次回火組織 105 62w18cr4v淬火淬火+ 三次回火組織三次回火組織w18cr4v淬火+ 三次回火組織 420 63 對(duì)對(duì)( ()轉(zhuǎn)變的影響轉(zhuǎn)

48、變的影響 合金碳化物的形成合金碳化物的形成 合金碳化物比合金碳化物比碳化物穩(wěn)定；碳化物穩(wěn)定； 一種合金元素可以形成幾種不同的合金碳化物；一種合金元素可以形成幾種不同的合金碳化物； 合金碳化物形成有兩種方式：原位轉(zhuǎn)變，獨(dú)立轉(zhuǎn)變；合金碳化物形成有兩種方式：原位轉(zhuǎn)變，獨(dú)立轉(zhuǎn)變； 多種合金元素可以形成復(fù)雜的合金碳化物；多種合金元素可以形成復(fù)雜的合金碳化物； 合金碳化物發(fā)生聚集長(zhǎng)大；合金碳化物發(fā)生聚集長(zhǎng)大； 合金碳化物形成與合金元素的含量有關(guān)。合金碳化物形成與合金元素的含量有關(guān)。 碳化釩的形成碳化釩的形成 碳化鉻的形成碳化鉻的形成 碳化鎢和碳化鉬的形成碳化鎢和碳化鉬的形成6465 : :片、桿狀的第二片

49、、桿狀的第二相粒子，各處的相粒子，各處的曲率半徑不同，曲率半徑不同，小半徑處易于溶小半徑處易于溶解，而使片、桿解，而使片、桿斷開(kāi)，并進(jìn)一步斷開(kāi)，并進(jìn)一步球化。小粒子溶球化。小粒子溶解，大粒子長(zhǎng)大。解，大粒子長(zhǎng)大。667.2.5 回火脆性回火脆性 回火脆性：回火脆性： 某些鋼在回火時(shí)，隨某些鋼在回火時(shí)，隨著回火溫度的升高，沖著回火溫度的升高，沖擊韌性反而降低，如圖擊韌性反而降低，如圖所示。由于回火引起的所示。由于回火引起的脆性稱為脆性稱為回火脆性回火脆性。 分類：分類： 第一類回火脆性（低第一類回火脆性（低溫回火脆性）：在溫回火脆性）：在250250400400溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的回

50、火脆性?；鼗鸫嘈?。 第二類回火脆性（高第二類回火脆性（高溫回火脆性）：在溫回火脆性）：在450450650650溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性?；鼗鸫嘈?。67（一）第一類回火脆性（一）第一類回火脆性 當(dāng)出現(xiàn)了第一類回火脆性后，再加熱到較高溫度回火，可當(dāng)出現(xiàn)了第一類回火脆性后，再加熱到較高溫度回火，可將脆性消除；如再在此溫度范圍回火，就不會(huì)出現(xiàn)這種脆性。將脆性消除；如再在此溫度范圍回火，就不會(huì)出現(xiàn)這種脆性。故稱之為故稱之為。當(dāng)鋼中存在。當(dāng)鋼中存在momo、w w、titi、alal，則第則第i i類回火脆性可被減弱或抑制。類回火脆性可被減弱或抑制。 2. 2.影響因素影響因素: : 影

51、響影響第一類回火脆性的第一類回火脆性的因素主要是化學(xué)成分。因素主要是化學(xué)成分。 （1 1）：雜質(zhì)元素的偏聚引起晶界弱化而導(dǎo)致：雜質(zhì)元素的偏聚引起晶界弱化而導(dǎo)致脆斷。脆斷。 （2 2）：包括：包括mnmn、sisi、crcr、nini、v v等能夠促進(jìn)雜質(zhì)元素在奧氏體晶界的偏聚，故能促進(jìn)第一類回等能夠促進(jìn)雜質(zhì)元素在奧氏體晶界的偏聚，故能促進(jìn)第一類回火脆性的發(fā)展?；鸫嘈缘陌l(fā)展。 （3 3）：包括：包括momo、w w、titi、alal等能等能阻止雜質(zhì)元素在奧氏體晶界的偏聚，故能扼制第一類回火脆性阻止雜質(zhì)元素在奧氏體晶界的偏聚，故能扼制第一類回火脆性的發(fā)展。的發(fā)展。 （4 4）：奧氏體晶粒愈粗，殘

52、：奧氏體晶粒愈粗，殘余奧氏體的量越多第一類回火脆性越嚴(yán)重。余奧氏體的量越多第一類回火脆性越嚴(yán)重。 68 目前，關(guān)于引起第一類回火脆性的原因目前，關(guān)于引起第一類回火脆性的原因說(shuō)法很多，尚無(wú)定論?？磥?lái)，很可能是多說(shuō)法很多，尚無(wú)定論?？磥?lái)，很可能是多種原因的綜合結(jié)果，而對(duì)于不同的鋼料來(lái)種原因的綜合結(jié)果，而對(duì)于不同的鋼料來(lái)說(shuō)，也很可能是不同的原因引起的。說(shuō)，也很可能是不同的原因引起的。 （1 1）殘余奧氏體轉(zhuǎn)變理論）殘余奧氏體轉(zhuǎn)變理論 （2 2）碳化物薄殼理論）碳化物薄殼理論 （3 3）雜質(zhì)的晶界偏聚理論）雜質(zhì)的晶界偏聚理論 （4 4）雜質(zhì)晶界偏聚和馬氏體條間碳化物）雜質(zhì)晶界偏聚和馬氏體條間碳化物薄殼

53、理論薄殼理論 69 根據(jù)第一類回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍正好與根據(jù)第一類回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍正好與碳鋼回火時(shí)的第二個(gè)轉(zhuǎn)變，即殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的碳鋼回火時(shí)的第二個(gè)轉(zhuǎn)變，即殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍相對(duì)應(yīng)而認(rèn)為第一類回火脆性是殘余奧溫度范圍相對(duì)應(yīng)而認(rèn)為第一類回火脆性是殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變引起的，因轉(zhuǎn)變的結(jié)果將使塑性相奧氏體的轉(zhuǎn)變引起的，因轉(zhuǎn)變的結(jié)果將使塑性相奧氏體消失。這一觀點(diǎn)能夠很好地解釋氏體消失。這一觀點(diǎn)能夠很好地解釋crcr、sisi等元等元素將第一類回火脆性推向高溫以及殘余奧氏體量素將第一類回火脆性推向高溫以及殘余奧氏體量增多能夠促進(jìn)第一類回火脆性等現(xiàn)象。但對(duì)于有增多能夠促進(jìn)第一類回火脆性等現(xiàn)象。但

54、對(duì)于有些鋼來(lái)說(shuō)，第一類回火脆性與殘余奧氏體轉(zhuǎn)變并些鋼來(lái)說(shuō)，第一類回火脆性與殘余奧氏體轉(zhuǎn)變并不完全對(duì)應(yīng)。故殘余奧氏體轉(zhuǎn)變理論不能解釋各不完全對(duì)應(yīng)。故殘余奧氏體轉(zhuǎn)變理論不能解釋各種鋼的第一類回火脆性。種鋼的第一類回火脆性。 70 arar轉(zhuǎn)變理論又一度為轉(zhuǎn)變理論又一度為所取代。經(jīng)電鏡證實(shí)，在出現(xiàn)所取代。經(jīng)電鏡證實(shí)，在出現(xiàn)第一類回火脆性時(shí)，沿晶界有碳化物薄殼形成，據(jù)此認(rèn)為第一類回火脆性時(shí)，沿晶界有碳化物薄殼形成，據(jù)此認(rèn)為。沿晶界形成脆性相能引起脆性沿晶斷裂。低、。沿晶界形成脆性相能引起脆性沿晶斷裂。低、中碳鋼淬火后得到板條中碳鋼淬火后得到板條m m以及沿板條條界分布的碳含量高的薄殼狀以及沿板條條界分

55、布的碳含量高的薄殼狀arar。低溫回火時(shí)，在碳含量低于低溫回火時(shí)，在碳含量低于0.2% 0.2% 的板條的板條m m內(nèi)只發(fā)生碳的偏聚而不析出碳內(nèi)只發(fā)生碳的偏聚而不析出碳化物，而碳含量高于化物，而碳含量高于0.2% 0.2% 的馬氏體則有可能在的馬氏體則有可能在m m內(nèi)部均勻彌散析出亞穩(wěn)內(nèi)部均勻彌散析出亞穩(wěn)過(guò)渡碳化物。當(dāng)回火溫度超過(guò)過(guò)渡碳化物。當(dāng)回火溫度超過(guò)200200后，在低碳中也有可能析出細(xì)針狀后，在低碳中也有可能析出細(xì)針狀碳化物。同時(shí)，還在板條馬氏體條界形成碳化物。同時(shí)，還在板條馬氏體條界形成- - 碳化物的核并長(zhǎng)成條片狀碳化物的核并長(zhǎng)成條片狀-碳化物。這一碳化物。這一-碳化物的形成即依靠

56、殘余奧氏體的分解，也依靠馬碳化物的形成即依靠殘余奧氏體的分解，也依靠馬氏體內(nèi)已析出的彌散的亞穩(wěn)過(guò)渡碳化物及細(xì)針狀氏體內(nèi)已析出的彌散的亞穩(wěn)過(guò)渡碳化物及細(xì)針狀- - 碳化物的回溶。這碳化物的回溶。這種條片狀種條片狀- - 碳化物即電鏡下觀察到的薄殼狀碳化物。由此可見(jiàn)，對(duì)于碳化物即電鏡下觀察到的薄殼狀碳化物。由此可見(jiàn)，對(duì)于在板條界有較多高碳?xì)堄鄪W氏體的鋼料來(lái)說(shuō)，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變理論與碳在板條界有較多高碳?xì)堄鄪W氏體的鋼料來(lái)說(shuō)，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變理論與碳化物薄殼理論是一致的?；锉だ碚撌且恢碌?。 高碳馬氏體在高碳馬氏體在200200以下回火時(shí)就已有亞穩(wěn)過(guò)渡碳化物在片狀馬氏以下回火時(shí)就已有亞穩(wěn)過(guò)渡碳化物在片狀馬氏體內(nèi)部彌散析出，而當(dāng)回火溫度高于體內(nèi)部彌散析出，而當(dāng)回火溫度高于200200時(shí)將在富碳孿晶界面析出條時(shí)將在富碳孿晶界面析出條片狀片狀及及-碳化物。與此同時(shí)，已經(jīng)析出的碳化物。與此同時(shí)，已經(jīng)析出的-碳化物將回溶。分布