钢的回火转变及回火.ppt

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1、第九章钢的回火转变及回火1第九章钢的回火转变及回火9.1淬火钢回火时的组织转变9.2碳钢回火后的力学性能9.3合金元素对回火转变的影响9.4回火脆性9.5回火工艺29.1淬火钢回火时的组织转变9.1.1碳原子的偏聚9.1.2马氏体的分解9.1.3残余奥氏体的转变9.1.4渗碳体的形成9.1.5a相的回复再结晶和碳化物的聚集长大39.1淬火钢回火时的组织转变(1)碳原子的偏聚——回火的预备阶段(25℃~100℃以下)(2)马氏体的分解——回火第一阶段(100℃~250℃)(3)残余奥氏体的转变——回火第二

2、阶段(200℃~300℃)(4)渗碳体的形成——回火第三阶段(250℃~400℃)(5)a相的回复再结晶和渗碳体的聚集长大—回火第四阶段(400℃以上)49.1淬火钢回火时的组织转变9.1.1碳原子的偏聚Fe-16.7Ni-0.82C合金经奥氏体化后快冷至-195℃，然后在-195℃~100℃各个温度下回火3h，考察其硬度变化。结果发现，温度超过-80℃，硬度就开始上升。80℃回火3h后，Fe-16.7Ni-0.82C合金硬度由原来的54HRC上升到58HRC。检查其显微组织，并未发现该过程中有任何第二

3、相析出。因此推断，100℃以下回火其硬度的提高是由碳原子的偏聚引起的，其结果类似于时效。59.1淬火钢回火时的组织转变9.1.1碳原子的偏聚图9.1Fe-Ni-C马氏体在不同温度时效3h于-196℃测得的硬度69.1淬火钢回火时的组织转变9.1.1碳原子的偏聚在低碳板条马氏体中，碳、氮原子或者偏聚于位错附近的间隙位置，与位错相结合，形成富碳、氮原子的偏聚区；或者沿{110}M晶面形成富碳、氮的原子团。当w（C）小于0.25%时回火马氏体中不会出现碳原子集群。在高碳片状马氏体中，则碳原子多偏聚在晶体中的一

4、定晶面（如孪晶面）上，碳原子集群化，形成预脱溶原子团，进而形成长程有序化或调幅结构。7透镜状马氏体的偏聚区透镜状马氏体，由于低能量的位错位置很少，除少量碳原子向位错线偏聚外，大量碳原子将向垂直于马氏体C轴的(100)M面或孪晶面{112}M上富集，形成薄片状偏聚区，其厚度只有零点几纳米，直径约为1.0nm。Fe-0.78C-0.65Mn钢，经1200℃、2h奥氏体化后水淬成马氏体并立即在液氮中深冷，再在室温时效24h，然后用原子探针测量。结果得出，a基底碳含量为0.57%，低于平均碳含量，而孪晶界的碳含

5、量为1.45%。89.1淬火钢回火时的组织转变9.1.1碳原子的偏聚碳原子偏聚团仅仅包含几个碳原子，呈透镜状，惯习面为{100}g，称为“弘津气团”。图9.2a-Fe八面体间隙亚点阵中的碳原子偏聚团的外形尺寸99.1淬火钢回火时的组织转变9.1.1碳原子的偏聚(a)5.5h,(100)取向;(b)2d,(331)取向;(c)48d,(100)取向图9.3Fe-15Ni-1C合金马氏体在室温时效不同时间后的调幅组织(TEM照片)10室温回火马氏体是以调幅分解机理进行分解的。调幅分解：过饱和固溶体在一定温度

6、下分解成结构相同、成分不同的两个相的过程。Fe-Ni-C合金马氏体在室温短时间时效后，一个精细尺度、粗花呢织物状的碳浓度调幅组织沿马氏体的〈203〉方向形成，马氏体内形成一些微小富碳区和贫碳区，相间地规则分布。室温下碳原子迁移0.2nm的距离则需要20s。这表明，碳原子在室温仍有一定的扩散能力。119.1淬火钢回火时的组织转变9.1.2马氏体的分解图9.5Fe-15Ni-1C马氏体150℃×lh回火后ε-FexC的TEM照片ε-FexC长度为100nm的平行于{100}a′的条状薄片。因{100}a′晶

7、面族中有三个互相垂直的(111)a′面，故马氏体内析出的ε-FexC在空间也是垂直的，而在金相试样观察表面则以一定角度交叉分布。129.1淬火钢回火时的组织转变9.1.2马氏体的分解9.1.2.1高碳马氏体的分解(1)高碳马氏体的双相分解图9.6马氏体双相分解示意图139.1淬火钢回火时的组织转变9.1.2马氏体的分解图9.7马氏体双相分解时碳的分布149.1淬火钢回火时的组织转变9.1.2马氏体的分解9.1.2.1高碳马氏体的分解(1)高碳马氏体的双相分解159.1淬火钢回火时的组织转变9.1.2马氏

8、体的分解9.1.2.1高碳马氏体的分解(2)高碳马氏体的单相分解150℃~300℃，碳原子的活动能力有所提高，能进行较长距离扩散。因此，ε-碳化物可从较远处获得碳原子而长大，马氏体的碳浓度连续不断地下降，不会出现两种不同碳浓度截然不同的a相，这就是所谓连续式分解。169.1淬火钢回火时的组织转变9.1.2马氏体的分解9.1.2.2低碳马氏体的分解含碳量w（C）低于0.2%的板条马氏体在100~200℃之间回火时没有ε碳化物的析出，C原子仍然