《原理第9.2章钢在回火时的转变.ppt

第六章 钢在回火时的转变 钢在淬火后所得组织因工艺不同是有所差别的： 完全淬火的组织为：马氏体+残余奥氏体； 不完全淬火的组织为：马氏体+残余奥氏体+贝氏体+碳化物+先共析铁素体等。 这些组织在A1以下都是不稳定组织，同时在相变过程中要产生组织应力、热应力等。最终的稳定状态为铁素体+渗碳体。回火的目的就是为了提前解决这些不稳定因素，避免在使用过程发生这类变化。 回火的目的： 1、为了获得我们所需要的组织和性能； 2、消除应力，稳定组织，稳定尺寸，降低脆性。 第六章 钢在回火时的转变 一、淬火碳钢回火时组织转变 碳素钢淬火后在不同温度下回火时，组织将发生不同的变化。由于组织变化会带来物理性能的变化，而不同的组织变化，物理性能的变化也不同。通常根据物理性能的变化把回火转变分成四种类型。 第一类回火转变：M分解为回火M，80－250℃； 第二类回火转变：残余A分解为回火M或B下，200－300℃； 第三类回火转变：回火M转变为回火T（亚稳碳化物转变为稳定碳化物），250－400℃； 第四类回火转变：回火T转变为回火S（碳化物聚集长大，α再结晶），400－700 ℃。 第六章 钢在回火时的转变 1、马氏体中碳原子偏聚（前期阶段，称预备阶段或时效阶段） 回火温度在 80～100℃以下。在此阶段，从金相组织和硬度上都观察不到有明显的变化，但此时在马氏体中将发生 C原子的偏聚（集团化）。 马氏体是 C在?-Fe中的过饱和间隙固溶体，C原子分布在体心立方点阵的扁八面体间隙位置，使晶体点阵产生严重的弹性变形，加之晶体点阵中的微观缺陷较多，因此使马氏体的能量较高，处于不稳定状态。 在室温附近，Fe 及合金元素原子都难以扩散迁移，但 C、N 等间隙原子尚能作短距离扩散。当 C、N原子扩散到上述微观缺陷处后，将降低马氏体的能量。因此处于不稳定状态的淬火马氏体在室温附近，甚至在更低温度下停留时，C、N原子可以作一定距离的迁移，出现 C、N原子向微观缺陷处的偏聚现象。 第六章 钢在回火时的转变 对于板条状马氏体，由于其亚结构为大量位错，C原子倾向于在位错线附近偏聚，形成 C的偏聚区，导致马氏体弹性畸变能下降。由于马氏体中的 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阻率高，因此可通过测定淬火钢的电阻率变化来间接地推测 C 原子的偏聚行为。 用碳原子在晶体缺陷处偏聚的观点，能够较圆满地解释碳含量小于 0.2％时，马氏体不呈现正方度，为立方点阵结构，而当碳含量高于 0.2％时，才可能测出正方度的现象。 对于片状马氏体，由于其亚结构主要是孪晶，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 C原子可能在某些孪晶界面上富集，形成厚度和直径均小于 1nm 的小片状富碳区。 第六章 钢在回火时的转变 图 6.1 淬火 Fe-C 合金电阻率与碳含量的关系 第六章 钢在回火时的转变 2、马氏体分解（回火第一阶段转变） 在80－250℃内为马氏体分解阶段，得到的组织是回火马氏体。马氏体是一种过饱和固溶体，随回火温度的升高，原子活动能力增强，由马氏体中析出的碳也就增加。由于马氏体中碳含量的下降，将使点阵常数c下降，a升高，c/a下降，马氏体的硬度下降。 原马氏体中含碳量高，随回火温度的升高，马氏体中碳含量下降的幅度大，而含碳低的下降幅度小。即碳含量越高，碳的析出速度越快。结构分析证明，c/a随回火温度升高而下降，300 ℃左右时， c/a基本上等于1。 第六章 钢在回火时的转变 1）高碳马氏体的分解 实验测定高碳（1.4%C）马氏体的正方度与回火温度之间的关系，如表 6.1所示。 由表可见，回火温度低于 125℃时，?相呈现两种正方度，而当回火温度高于125℃时，?相的正方度只有一种，即只存在一种?相，而且随回火温度升高，c/a逐渐减小，?相中碳含量逐渐降低。 由于回火温度不同，碳化物析出可以有两种不同方式，即双相分解和单相分解。 第六章 钢在回火时的转变 表 6.1 高碳（1.4%C）马氏体正方度和碳含量及回火温度的关系 第六章 钢在回火时的转变 （1）马氏体的双相分解 回火温度在 125～150℃以下，马氏体以双相分解方式进行分解。此时，随着碳化物的析出，出现两种正方度不同的?相，即具有高