热处理习题第六课时 钢的回火转变.ppt

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1、第六章钢的回火转变淬火钢的回火时的组织转变合金元素对回火转变的影响淬火钢回火时力学性能的变化本章基本内容回火的定义：将淬火零件重新加热到低于临界点A1某一温度加热保温，使淬火亚稳组织发生转变为稳定的回火组织，并一适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺过程。回火目的：（1）使淬火得到的亚稳组织转变为稳定的回火组织；（2）提高淬火钢的塑性和韧性，降低脆性；（3）降低或消除淬火引起的残余应力，防止变形和开裂，稳定工件尺寸。淬火钢的组织是：对于碳钢，当C＜0.5％时，AR量常小于2％；当碳含量为0.8％时，AR量约为6％；当碳含量为1.25％

2、时，AR量超过30％；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。淬火组织是高度不稳定的，原因有三：①马氏体中的碳是高度过饱和的；②马氏体有很高的应变能和界面能；③与马氏体并存的还有一定数量的残余奥氏体。M+Ar可将淬火碳钢的回火转变按为如下几个阶段。回火过程中的各种转变，往往不是单独发生，而是相互重叠的。1．马氏体中碳原子偏聚（前期阶段）2．马氏体分解（第一阶段转变）3．残余奥氏体转变（第二阶段转变）4．碳化物析出与转变（第三阶段转变）5．α相状态变化及碳化物聚集长大（第四阶段转变）6.1淬火碳钢回火时的

3、组织转变回火温度在80～100℃以下，马氏体中的碳原子将短距离迁移到微观缺陷处，使系统能量降低。由于含碳量不同，马氏体中可能出现两种不同的偏聚过程：1.板条马氏体亚结构为位错，碳原子向位错线附近偏聚形成偏聚区。C＋⊥=⊥C这是碳原子与位错的弹性应力场交互作用，被弹性地吸引到位错线上的结果，故称为弹性偏聚。此时，马氏体为体心立方点阵，不出现正方度。当马氏体的含碳量为0.2%时，偏聚达饱和状态。1.马氏体中碳原子偏聚（前期阶段，亦称预备阶段或时效阶段淬火马氏体中的C原子在以K形式析出前，将首先向大量存在于M中的位错及孪晶界面偏聚，发生碳

4、原子偏聚和聚集，成为碳原子偏聚区和C原子集团1.关于马氏体分解前碳原子偏聚区的形成现象a.温度20～100℃b.具有一定位错密度的板条M；c.不具备形成K或K不稳定；d.碳的扩散能力不大。在此温度范围，C、N原子尚有一定扩散能力，C原子向位错附近的间隙位置偏聚，或在孪晶面形成富碳聚集区域。条件①淬火M中碳原子分布在其体心立方的八面体中心，使晶体产生严重畸变。原因②C原子比较小，直径d＝0.154nm＝1.54A°在常温可通过扩散向晶内缺陷偏聚。③扩散常数D0＝0.394mm2/秒在130℃，移动0.2nm＝2A°需2.5ms2.片状

5、马氏体亚结构主要为孪晶，大量的碳原子向垂直于马氏体的C轴的｛100｝面富集，形成富碳区。伴随有化学自由能降低，正方度c/a增大，强度、硬度提高，称为化学偏聚。回火温度在80～250℃之间。随着回火温度升高以及回火时间延长，富集区的碳原子将发生有序化，继而转变为碳化物而析出，即马氏体发生分解.随着碳化物的析出，马氏体中的碳含量不断降低，点阵常数c减小，a增大，正方度c/a减小。2马氏体分解（回火第一阶段转变）马氏体分解1）高碳马氏体的分解（1）马氏体的双相分解（2）马氏体的单相分解2）低碳马氏体的分解1.马氏体双相分解（125～150

6、℃以下）a)在碳原子的富集区，形成碳化物核，周围碳原子的扩散促使其长大。但由于温度低，进行的仅仅是近程扩散，从而形成具有二个浓度的α相，析出的碳化物粒子也不易长大。b)在高碳区继续形成新核，随时间延长，高碳区逐渐变成低碳区，高碳区减少。c)低碳区增多，平均成分将至0.250.3%，与原始碳量、分解温度无关高碳马氏体的分解2.马氏体单相分解回火温度高于125～150℃时，碳原子扩散能力加大，a-Fe中不同浓度可通过长程扩散消除，析出的碳化物粒子可从较远处得到碳原子而长大。故在分解过程中，不再存在两种不同碳含量的a相，碳含量和正方度不

7、断下降，当温度达300℃时，正方度c/a接近1。低碳马氏体的分解低碳钢的MS点高，淬火过程中会发生碳原子偏聚及碳化物析出，这一特征称为自回火。淬火后，在150℃回火时，不再发生碳化物的析出。当回火温度高于200℃时，发生单相分解析出碳化物。中碳钢在正常淬火时得到板条位错马氏体与片状孪晶马氏体的混合组织，故回火时也兼具低碳马氏体与高碳马氏体的分解特征。马氏体分解与回火温度和时间的关系（1）回火T↑，回火t↑，M分解加剧；（2）M含碳量愈高，随T升高，含碳量降低迅速。（3）回火初期，M中的碳含量下降快，一定时间后基本不变。总之，这一阶段

8、转变完成后，钢的组织是由有一定过饱和度的α固溶体和与其有共格关系的ε碳化物所组成的复相混合组织，称为回火马氏体(如图)。M→M回（α’＋ε-碳化物）在普通金相显微镜下，观察不出回火马氏体中的ε碳化物。回火马氏体在形态上与淬火马氏体相似