第8章钢的回火转变及回火课件.ppt

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1、1 回火时的组织变化,一、碳原子的重新分布（M分解）实验：选Ms 室温、不会发生自回火现象的材料新鲜M在低于室温或其附近硬度电阻率上升M以调幅机理分解场离子显微镜分析富碳区随时间 C%C、N偏聚在缺陷处,二、过渡碳化物析出（M分解）,低温回火加热M中析出规则分布的、亚稳定碳化物（弥散）、与基体M共格、有位向关系、结构相似，形态棒、片或针状、在富碳区形成，但 成分不同。低碳钢直接从富碳区析出稳定碳化物此时M中C%，但仍过饱和，c/a 1,三、残余A分解,与M分解同时进行C%0.4%明显分解发生在相界或A晶体内部高碳钢分解产物为相+（稳定碳化物）碳化物颗粒状，与残余A有取向关系低M板条之间的 残余

2、A 分解形成的碳化物连续导致回火脆性,四、碳化物类型的转变,与A分解同时进行，亚稳定碳化物稳定类型低、中碳钢在板条内形核，与M有惯习面和取向关系，因小角度相界的消失板条粗化基体M中C%平衡，c/a=1。但仍保持淬火时形态内应力基本消除。高碳M 亚稳定碳化物先形成 随后被稳定碳化物取代,碳化物转变方式,原位转变：成分、结构改变独立 转变：亚稳定碳化物溶解，稳定碳化物在其它部位形核、长大,五、碳化物聚集、等轴F形成,碳化物由棒、片球 粗化（大吞小）系统能量下降渗碳体因密度小于F 较小的碳化物溶入基体 产生空位促进渗碳体长大大角度相界合并晶粒长大等轴FM形貌消失残余应力消除c/a=1综上所述：总体变

3、化,2 回火后的性能变化,一、硬度在100时略高（亚稳定碳化物共格作用M中析出C的弱化作用）温度 100后硬度，因为：M中C析出固溶强化效果残余A分解碳化物析出基体C平衡碳化物粗化F等轴化（再结晶）,二、强度、塑性,随温度升高强度降低、塑性升高碳钢均在300400时弹性最好三、韧性除回火脆性外，温度升高韧性升高高碳钢回火韧性提高显著亚稳定碳化物析出 内应力降低 M收缩 显微裂纹减少碳化物 聚集焊合显微裂纹,小结,硬 度：200以下，HRC不变。300，HRC降低。弹性极限：在300-400 最高。塑 性：在600-650 最高。,3 合金元素对回火的影响,一、提高回火抗力1、时效、低温回火 影

4、响小2、中温回火降低碳的扩散系数非碳化物形成元素在M中扩散碳化物形成元素在碳化物中扩散,3、Si中温回火时 阻碍碳化物类型转变 显著提高回火抗力4、除Ni、P外，其它合金元素提高回火抗力5、残余A在回火加热时未分解回火冷却时二次淬火硬度提高、脆性增加进行再次回火,二、引起二次硬化,1、产生条件超过一定%强碳化物形成元素（Ti、Cr、V、）2、实质Mo2C W2C VC TiC Cr7C3 共格碳化物的 弥散强化 作用超温过时效硬度降低（碳化物类型转变）,3、合金碳化物取代渗碳体方式,原位转变相界面形核二次硬化效果差（碳化物较粗）独立转变位错处形核长大碳化物细小效果好多组元效果佳4、工程意义工具

5、钢提高红硬性耐热钢高温强度好结构钢提高材料强度、韧性轻量化设计,5、提高二次硬化效果的途径,形变+淬火位错密度提高碳化物弥散析出加合金元素（Co、Al、Si、Nb）抑制特殊碳化物生长,4 钢的回火脆性,一、（第一类、低温、不可逆）回火 马氏体 脆1、特征韧性降低；冷脆转化温度升高；沿晶断裂250400产生，与冷却速度无关几乎所有钢都存在不能消除，只能减轻已产生此脆性工件在高温区回火消除（再次在此温区回火不产生脆性 不可逆）,2、产生原因（不定论）,残余A分解脆化温区与残余A分解温区相同，加合金元素脆化温区升高低、中碳钢板条之间渗碳体薄膜生长所致A晶界杂质偏聚俄歇实验高纯度材料回火脆性倾向降低S

6、、P 杂质偏聚 弱化晶界残余A分解+A晶界 Sb、Sn、P、S、As 杂质偏聚,3、措施,降低杂质细化晶粒降低杂质%（脱氧剂；细化元素）加Mo 降低 晶界磷%降低Mn加合金改变脆化温度等温淬火代替淬火+回火工艺,二、（第二类、可逆）回火脆,1、特征较高的回火温区出现，时间明显沿晶、合金偏聚；其他同前对冷却速度敏感，快冷不出现某些合金钢出现脆性可逆，只要在此温区（或大于此温区）回火缓冷即出现已经脆化工件不满足以上条件脱脆,2、影响因素,成分致脆元素：Mn、Cr、Ni、Si与杂质共存时出现多种元素共同作用明显：促进元素：P、Sn、Sb、As、B、S去脆元素：W、Mo、V、Ti；Mo%约0.5%最佳

7、碳钢不出现热处理措施：短时、快冷；避免脆化温区回火组织：MBP晶粒大明显,3、机理,平衡偏聚理论杂质晶界偏聚晶界畸变能二重偏聚：A化时合金晶界偏聚回火 杂质被吸引 偏聚晶界合金元素回火晶界偏聚合金与杂质亲和力大晶内也析出碳化物抑制脆性合金与杂质亲和力中等晶界杂质偏聚脆性合金与杂质亲和力小杂质晶界不偏聚抑制脆性非平衡偏聚理论：杂质 在渗碳体中溶解度小 渗碳体 形成时排除杂质晶界杂质%升高超过脆化温度杂质向F中扩散；渗碳体 溶解脆性又会消失,4、预防,大型工件加Mo、W降低杂质%细化晶粒形状简单的小工件回火后快冷亚温淬火磷溶入F中晶界处磷%降低,5钢的回火工艺,制定原则一、加热温度1、低温回火目的

8、：降低应力；提高韧性组织：回火马氏体（/+），保留淬火形态性能：硬度与淬火时相当高碳钢耐磨性好韧性提高，内应力降低,应 用,轴承钢制作耐磨工件工、模具钢渗碳、C、N共渗工件,铣刀,双头钻,量具钢（冷处理回火 研磨 时效）低碳钢制作高强度工件,2、中温回火,目的提高弹性极限；获得高的强韧性配合组织 回火屈氏体（F+细小碳化物），保留淬火M形貌性能：弹性极限最高；强韧性配合好应用：弹性工件；热模具,3、高温回火（调质）,目的获得好的综合力学性能产生二次硬化效果组织回火索氏体（F+颗粒碳化物），M形貌消失性能综合性能优于S某些合金钢具有高的红硬性,应 用,高速钢产生红硬性高合金钢的软化预备热处理渗N

9、、表面感应加热的预备热处理重要结构工件的最终热处理,二、回火时间,根据经验公式选取与设备、装炉量、工件厚度等有关回火温度比回火时间对回火程度（性能）的影响大回火效果低温、长时间=高温、短时间回火程度通常用硬度衡量高碳钢为了防止淬火后开裂应该及时回火（2小时之内）,小结,随着回火温度的提高，材料中的组织、力学性能也随之发生变化。通过回火可以调整材料的性能、稳定其尺寸、消除淬火时留下的残余应力。合金元素会延缓回火的进程，还可能产生高温回火脆性。两种回火脆性预防的措施不同，在生产中应正确把握。根据使用要求正确选择回火工艺，其中回火工艺中温度对性能的影响较大。作业Page231：10、11、13、20、21,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,返回,精品课件！,精品课件！,返回,