金属学热处理部分-第九章

19.4

钢的回火转变回火：将淬火处理的工件加热到相变点A1以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。为什么要回火？淬火组织不稳定、存在应力回火的目的？稳定组织、尺寸、性能消除或降低淬火应力、降低脆性获得适当的力学性能的配合1.淬火钢回火时的组织转变1马氏体中碳原子偏聚2马氏体分解3残余奥氏体转变4碳化物的析出与转变碳化物

长大与α相的回复再结晶523（1）马氏体中碳原子偏聚（<80~100℃）碳原子向晶体缺陷处偏聚板条马氏体中碳原子偏聚于位错片状马氏体中碳原子偏聚于特定晶面，增加畸变马氏体强度略升（2）马氏体的分解（80-250℃）主要变化概括：偏聚碳原子有序化，碳化物析出，马氏体含碳量降低，正方度下降高碳与低碳马氏体分解机制不同4i.高碳马氏体分解——双相分解(<125℃)与单相分解(>150℃)5双相分解示意——温度低，碳原子不能长程扩散碳化物（ε

）附近低碳α

,远处高碳α67单相分解——温度提高，碳原子长程扩散作用加强整个α

相的成分连续变化马氏体（

α

相）含碳量持续降低、正方度减小8ii.

低碳马氏体分解<200℃，碳原子偏聚于位错附近>200

℃，马氏体析出碳化物（θ）低碳马氏体有自回火作用，一部分分解可在淬火冷却时发生iii.

中碳马氏体的分解兼具低碳马氏体与高碳马氏体分解的特征回火马氏体（M回）过饱和α

相+ε

碳化物9（3）残余奥氏体转变（200~300℃）可能转变为马氏体，贝氏体得到复相组织α

’+ε

碳化物1011(4)碳化物析出与类型的转变(250~400℃)主要转变：ε

碳化物向稳定碳化物转变转变组织：回火屈氏体（T回火）保留M特征的α

+细粒（或薄片）Fe3C（θ

相）具体的转变过程与马氏体含碳量相关i.高碳马氏体碳化物的析出

a.过程：b.碳化物析出方式原位形核（in

situ

nucleation）χ→θ独立形核长大

(separate

nucleation)ε

→χ1213ii.低碳马氏体的碳化物析出Wc<0.2%200℃以上不经过ε

相直接析出θ

—碳化物θ相可以在自回火、或者再次回火时析出。析出位置可在位错缠结处（细针状）、板条界处（薄板状）iii.

中碳马氏体碳化物析出兼有低碳、高碳马氏体碳化物析出的特点(5)碳化物

长大与α相回复、再结晶（400-650℃）主要转变：渗碳体球化，

长大α相回复再结晶——马氏体消除剧烈变形的过程与塑性变形后的回复再结晶相同内应力转变产物：回火索氏体1415i.碳化物球化与长大方式球化（平面→球面）长大（小颗粒溶解，大颗粒长大）

2Mln

Crr

:第二相粒子半径Cr

,C

半径r和的粒子在基体中的溶解度M

,,

:第二相粒子的分子量、密度、比表面能C

RTrii.α相的回复与再结晶（400-650℃）α相回复后：马氏

错胞

，位错密度略降，在未再结晶的α相基体上（板条或片状）分布细小弥散的碳化物α相再结晶后：马氏

错密度显著降低，α相基体发生再结晶（等轴状），渗碳体颗粒发生粗化回火索氏体16二、淬火钢回火时的力学性能变化、HRC171.强度和硬度总趋势：随回火温度升高强度和硬度降低合金钢回火：有抗回火性、二次硬化性。18补充：合金元素对回火转变的影一响般推迟淬火钢回火转变的过程

两个影响：抗回火性及二次硬化性（1）抗回火性又称回火稳定性。指淬火马氏体回火各阶段转变迟滞，能在较高温度依然保持较高的强度与硬度的性质。达到相同回火硬度条件下，合金钢比碳钢回火温度更高，韧性更优秀典型合金元素：W，Mo，V，Ti，Cr，Si等19（2）二次硬化指在一定温度回火后由于析出特殊碳化物导致的硬度再次增加的性质。其本质是共格析出的合金碳化物造成的第二相强化。碳化物越稳定、越细小，强化效果越好。补充：合金元素对回火转变的影响合金钢回火的二次硬化（500-600℃）Mo，W，V，Ti，Nb，Ta

等强碳化物形成元素一定温度回火时可析出MC，M2C型的碳化物，造成二次硬化。细小、弥散的碳化物二次硬化效果好。补充：合金元素对回火转变的影响212.塑性和韧性1塑性随回火温度提高，塑性提高2韧性韧性不是随回火温度提高而单调增大。在250-400℃与450-650℃范围韧性下降的现象，称回火脆性。二、淬火钢回火时的力学性能变化3.回火脆性韧性不是随回火温度提高而单调增大。存在在两个温度范围韧性下降的现象，称回火脆性。（1）第一类回火脆性250-400℃特点：不可逆与回火后冷速无关所有的钢都有第一类回火脆性形成机制脆性碳化物于板条界、孪晶界析出晶界处杂质元素偏聚23第一类回火脆性的控制不可消除可从

杂质控制、等温淬

艺应用、细化A晶粒以及加入Cr，Si显著推迟碳化物转变的元素四方面减轻或控制不出现第一类回火脆性24（2）第二类回火脆性450-650℃脆性基本特征：与回火后的冷速有关脆性可逆碳钢无第二类回火脆性25化学成分对第二类回火脆性的影响引起脆性的杂质：P，S，B，As，Sb，Sn促进脆性的元素：Ni，

n，Si，C抑制脆性的元素：Mo，V，W，Ti，RE第二类回火脆性机制12晶界脆性相的析出与回溶杂质元素晶界偏聚2627预防和减轻二类回火脆性的方法控制成分细化A晶粒回火后快冷用Mo，W合金化28小结：淬火回火产物与奥氏体冷却转变性能比较回火马氏体（M回）与马氏体（M）回火托氏体（T回）与托氏体（T）回火索氏体（S回）与索氏体（S）250-400℃之间得到的回火马氏体（M回）与下贝氏体（B下）回火温度对淬火钢力学性能的全面影响回火M

淬火M回火M与淬火M组织比较回火M：具有一定过饱和度的α相及与其共格联系的片状ε碳化物组成的混合物，100-300oC。29M（回）比M脆性小，强度硬度基本相同回火TT回火T：α相与细粒状渗碳体(Fe3C)组成的混合物组织，

300-500oC。回火T与T组织形态比较30除形态不同外，同样抗拉强度下T（回）的塑性韧性更高；T(回）的弹性极限最高31回火S

S回火S与S组织形态比较回火S：经过回复或再结晶的α相和颗粒状渗碳体的混合物组织，500-650oC。除形态不同外，同样抗拉强度下S（回）的塑性韧性更高；S(回）具有优秀的综合力学性能250-400℃之间得到的