03-05-钢的回火.ppt

3. 回火后的组织与性能 * 3.5 回火转变与钢的回火 概念：将淬火后的钢在A1以下的温度加热、保温 , 并以适当速度冷却的工艺过程称为回火。 温度 时间 A1 冷却 加热 提高淬火钢的塑性和韧性,降低其脆性,但却往往不可避免地要降低其强度和硬度; 降低或消除淬火引起的残余内应力,这对于稳定工具钢制品的尺寸特别重要。 在A1以下很宽的温度范围内进行, 钢的性能也可以在很宽的范围内变化 , →回火是调整钢制零件的性能以满足使用要求的有效手段。 回火的基本目的 3.5　回火转变与钢的回火 淬火钢的组织 马氏体＋ 残余奥氏体(AR) C＜0.5%时, AR＜2%; C=0.8%时, AR≈6% C=1.25%时, AR＞30% 碳钢 淬火组织是高度不稳定的.因为: 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量的残余奥氏体。 回火转变成为一种自发的转变, 正是由于马氏体和残余奥氏体的不稳定状态与平衡状态的自由能差 提供了转变的驱动力, 3.5.1 知识点回顾 淬火钢在回火时的组织变化 淬火钢回火后力学性能的变化 合金元素对回火的影响 (一) 淬火钢在回火时的组织变化 1 碳原子的重新分布(偏聚或聚集) 　　　　　　　　　　--时效阶段（1OO℃以下) 2 马氏体的分解 　　　　　　　　　　--回火第一阶段（100～200℃) 3 残余奥氏体的分解 --回火第二阶段（200-300℃） 4 碳化物的转变 --回火第三阶段（200～400℃） 5 Fe3C的粗化和球化,以及等轴铁素体晶粒的形成 --回火第四阶段(350℃以上)。 根据在不同温度范围发生的组织转变, 可将碳钢的整个回火过程分为以下五个有区别而又互相重叠的阶段: --回火第一阶段（100～200℃) 马氏体分解 3.5.1　淬火钢在回火时的组织变化 回火温度再100-200℃之间；M将发生分解，此时M中的碳以?-碳化物(? -Fe2C)形式析出，使M过饱和度降低。析出的碳化物以极细小的薄片状分布在M基体上，这种组织称作回火M，用M回表示，其显微组织如图4-24所示。图（a）中，M回为黄色，Ar为白色。M分解一直进行到300℃左右，此时?相中的C质量分数接近平衡成分，但仍保持M形态。M中的碳质量分数越高，析出的碳化物越多。对于w(C)0.2%的低碳马氏体在这一阶段不析出碳化物，仅发生碳原子在位错附近的偏聚。 --回火第二阶段（200-300℃） 3.5.1.3　残余奥氏体的分解 3.5.1　淬火钢在回火时的组织变化 它主要发生在200－300℃。由于马氏体分解，正方度下降，减轻了对Ar的压力，因而Ar分解为过饱和?+?碳化物(极细小Fe3C粒子).注意，只有w(C)0.5%的碳钢与合金才有明显的Ar量。 --回火第三阶段（200～400℃） 碳化物的转变 3.5.1　淬火钢在回火时的组织变化 主要发生在200－400℃。此时亚稳 的?-碳化物(?- Fe2C) 将转化为较稳定的?-碳化物(?- Fe5C2). 随着回火温度进一步提高，? 和?碳化物又将转变为稳定的?－碳化物(Fe3C). 随着? 和?碳化物不断析出长大，M中的C质量分数不断降低，直到变为铁素体（?）。回火温度达到450℃时，形成的碳化物全部转变为?-Fe3C，此时的组织为在保持M形态的F基体上分布着细粒状渗碳体组织，称为回火托氏体，用T回表示，如下页图所示。 回火托氏体，用T回表示 --回火第四阶段(400℃以上) Fe3C的粗化和球化,以及等轴铁素体晶粒的形成 3.5.1　淬火钢在回火时的组织变化 23/42 回火温度高于400℃时，析出的Cm通过聚集长大形成较大颗粒的Cm （但颗粒尺寸比球化体要小得多）。同时在400℃以上回火时，F已开始明显回复。随回火温度的继续升高，逐渐发生再结晶过程，由针片状转变为多边形，最后形成位错密度较低的等轴细晶粒的F基体。这种由颗粒状Cm均匀分布在多边形F基体内所形成的组织称为回火索氏体，用S回表示，如下页图所示。 回火索氏体，用S回 渗碳体的聚集, 铁素体晶体的长大 以及马氏体结构的回复和再结晶。 --回火第四阶段(400℃以上)。 3.5.1　淬火钢在回火时的组织变化 (二)　淬火钢回火后力学性能的变化 硬度 强度 塑性 弹性 　淬火钢回火后力学性能的变化 硬度 随着回火温度的升高,钢的硬度连续降低。 但是,高碳钢在100℃左右回火时, 硬度却略有增高。 强度、塑性. (图),随着回火温度的升高, 强度、硬度都降低, 而延伸率和断面收缩率则提高。 0.20%C 淬火钢回火后力学