钢在回火时的转变与回火

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1、第十章钢的回火转变与回火1回火就是将淬火后钢在A1以下温度加热、保温，并以适当速度冷却的工艺过程。回火基本目的提高淬火钢的塑性和韧性，降低其脆性降低或消除淬火所引起的残余应力不可避免地降低其强度和硬度稳定工具钢制品的尺寸2对于合金钢，随着合金元素种类和数量的不同，AR的变化幅度可能更大一些。10.1淬火钢回火时的组织变化淬火钢的组织马氏体残余奥氏体当C%＜0.5％时，AR量常小于2％当C%为0.8％时，AR量约为6％当C%为1.25％时，AR量超过30％对于碳钢3淬火钢的组织马氏体残余奥氏体M中的碳是高度过饱和的M具有很高的应变能和界面能残A

2、具有一定数量淬火组织是高度不稳定的回火处理就是通过提高原子的活动能力、使转变能以适当的速度进行，或在适当时间内使转变达到所需要的程度。一旦动力学条件具备，M转变就会自发进行就是使原子具有足够的活动能力4根据在不同温度范围内发生的组织转变，碳钢的整个回火过程可分为5个有区别而又相互重叠的阶段。时效阶段（100℃以下）：马氏体中碳原子偏聚回火第1阶段(80～250℃)：马氏体分解回火第2阶段(200～300℃)：残余奥氏体分解回火第3阶段(250～400℃)：碳化物析出与转变回火第4阶段(400℃以上)：渗碳体的聚集长大与α相的再结晶回火转变随着温

3、度的升高是连续进行的，由于所采用的试验方法和精度不同，不同文献给出的各阶段的温度范围略有差异，甚至对回火阶段的划分也不同。5在80～100℃以下回火时，虽然从组织和硬度方面观察不到明显变化，但此时M中却发生了C的偏聚.㈠马氏体中碳原子偏聚——时效阶段(100℃以下)晶体点阵中的微观缺陷较多碳钢中M是碳在α–Fe中的过饱和固溶体，C分布于bcc点阵的扁八面体间隙中心，使晶体产生较大弹性变形其弹性变形能储存于M晶体内处于不稳定状态，要自发地向稳定状态过渡M的内能较高6⑴低碳位错型马氏体中碳的偏聚M中C原子分布在正常间隙位置时比偏聚在位错线附近时的电

4、阻要高，因此可通过测定淬火钢的电阻率变化来间接推测C原子的偏聚行为。在20～100℃的范围内板条M晶内存在大量的位错C原子可通过扩散从八面体间隙位置迁出迁入微观缺陷比较集中的地方而发生偏聚使M的内能降低C倾向于在位错线附近偏聚形成C偏聚区间隙位置的弹性变形减小导致M弹性畸变能下降7⑵高碳片状马氏体中碳原子的富集区高碳片状M的亚结构为孪晶，可被利用的低能量位错很少，因此除少量C原子可以向位错偏聚外，大量碳原子可以在M的某一晶面(一般为{112}α或{100}α晶面)上富集，形成碳浓度比平均碳浓度高的碳原子富集区。偏聚区形成的条件M中不具备形成碳化

5、物的条件，或形成的碳化物稳定性小于偏聚区碳原子扩散能力不能过大，否则偏聚区将因原子扩散而消失8C富集区的形状为片状，厚度为3Å，宽度为6Å，长为7Å，每片中含2～3个碳原子。富集区只是碳原子在某一晶面上的富集，因此，它与母相马氏体保持密切的联系，它的存在将使马氏体点阵发生畸变；随富集区数量的增加，畸变量也增加，硬度将有所提高，同时也使马氏体的电阻率有所提高。C富集区的能量C偏聚区的能量＞C富集区的稳定性C偏聚区的稳定性＜9在80～250℃之间，随着回火温度的升高以及回火时间的延长，偏聚区或富集区的碳原子将发生有序化，继而转变成碳化物而析出，即M

6、发生分解。马氏体分解阶段，得到的组织是回火马氏体。㈡马氏体分解——回火转变第一阶段(80～250℃)10M分解过程中随着碳化物的析出，M中碳含量的不断下降，将使点阵常数c下降，a升高，正方度c/a减小。实验测定了高碳钢(1.4%C)M的正方度与回火温度之间的关系⑴高碳马氏体的分解回火温度回火时间a/Åc/Åc/aC%室温10年2.8462.880，3.021.012，1.0620.27，1.4100℃1h2.8462.882，3.021.013，1.0540.29，1.2125℃1h2.8462.8861.0130.29150℃1h2.8522

7、.8861.0120.27175℃1h2.8572.8841.0090.21200℃1h2.8592.8781.0060.14225℃1h2.8612.8721.0040.08250℃1h2.8632.8701.0030.0611当回火温度低于125℃当回火温度高于125℃M相呈现两种正方度M相呈现一种正方度一种为高碳M另一种为低碳M随回火温度升高，正方度c/a逐渐减小，M相中碳含量逐渐降低只存在一种M相两种碳含量不同的M相双相分解单相分解12当回火温度较低（20～150℃）时，M的分解将以双相分解方式进行。①双相分解在高碳M分解过程中，碳以碳

8、化物的形式析出，此时析出的碳化物为亚稳碳化物，属于Fe3N型，一般称为ε-碳化物，用ε-FeXC表示，其中X常为2～3。双相分解由于温度较低，碳原子扩