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金属热处理原理 南京航空航天大学 材料科学与技术学院 减少或消除淬火内应力， 防止变形或开裂。 获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性。 第一阶段：80~150℃回火时，由于活动能力很低，碳原子只能在很短距离内扩散。微小的?-碳化物析出后，只是周围局部马氏体贫碳，远处马氏体的碳浓度不变。这样马氏体就变成了浓度不同的“二相”，故称为二相式分解。 （112）晶面，与?-碳化物的惯习面相同，说明这一组碳化物是直接由?-碳化物转变来的，即“原位析出”。 （100）晶面，与?-碳化物的惯习面不相同，说明这一组碳化物不是直接由?-碳化物转变来的，而是? -碳化物首先溶解，然后在其它地方重新形核、长大，以“离位析出”的方式形成的， 560℃回火时，Ms’高于原Ms点，产生催化作用。 250℃回火时，Ms’低于原Ms点，产生稳定化作用。 先加热到560℃保温，冷到250℃再停留一段时间，而后冷却到室温，也产生稳定化作用。 增加钢中的位错密度，如在奥氏体再结晶温度以下进行塑性变形。 添加Co、Al、Si等元素，抑制特殊碳化物中合金元素的扩散，减慢过时效现象的发生。 含碳量＞0.8%钢在100℃左右回火时，硬度反而略有升高，这是由于碳原子的偏聚和?-碳化物析出产生了弥散强化。 200~300℃回火时硬度下降平缓。这是由于M分解使硬度降低，而A残转变为B下或M回使硬度上升。 对于用回火脆性敏感钢制造的小尺寸工件，可采用高温回火后快速冷却的方法。 对于大截面工件，应提高钢的纯度、减少杂质元素含量，或在钢中添加适量的W、Mo等元素，来抑制杂质元素向晶界的偏聚，从而降低工件所产生的回火脆性。 第二节 合金元素对回火转变的影响 从机理上分析，对二次硬化作出贡献的因素有：特殊碳化物的弥散度、α相中高密度的相变诱发位错、碳化物与α相的共格畸变、由于碳化物弥散细小而引起α相的碳固溶量增大和弥散碳化物钉扎位错等。 继续升高温度，特殊碳化物长大，弥散度减小，共格关系逐渐破坏，畸变消失，位错密度下降，导致硬度迅速降低，这种现象称为 “过时效” 。 第二节 合金元素对回火转变的影响 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 400 350 300 250 200 150 100 硬度 / HV — 3.07%Mo — 2.05%Mo — 1.05%Mo — 0.90%Mo — 0.47%Mo 400 500 600 700 回火1h的温度 / ℃ 氏体与马氏体一样，也会出现二次硬化现象，相比于贝氏体较低的原始硬度，回火后的二次硬化量更大。 当钢中含有能产生二次硬化的合金元素时，贝 0 100 200 300 400 500 600 硬度 / HRC 55 53 51 49 47 45 43 回火温度 / ℃ 500℃变形 700℃变形 900℃变形 普通淬火 第二节 合金元素对回火转变的影响 为提高二次硬化的效果，可考虑采取如下途径： 经不同温度形变热处理3Cr2W8V钢回火温度对硬度的影响 变形度45~50%，回火时间1h 第三节 淬火钢回火时力学性能的变化 第三节 淬火钢回火时力学性能的变化 40钢力学性能与回火温度的关系 淬火钢回火时，随着回火温度的变化，其强度、硬度和塑性、韧性都将发生相应的变化。 淬火钢硬度随回火温度的变化 第三节 淬火钢回火时力学性能的变化 一、硬度 淬火钢回火时的硬度变化规律如右图，总的变化趋势是随着回火温度的升高，钢的硬度持续下降。 第三节 淬火钢回火时力学性能的变化 淬火钢硬度随回火温度的变化 淬火钢硬度随回火温度的变化 第三节 淬火钢回火时力学性能的变化 回火温度＞300℃，?-碳化物转变为渗碳体，共格关系破坏，渗碳体的聚集长大，使硬度呈直线下降。 合金元素能在不同程度减小回火时硬度下降的趋势,提高回火稳定性。强碳化物形成元素还可在高温回火时析出弥散的特殊碳化物而使钢的硬度再次升高→二次硬化。 第三节 淬火钢回火时力学性能的变化 二、强度与塑性 随着回火温度的升高，淬火钢时的强度σb、σs不断下降；而塑性δ、 ψ不断升高，且在400℃时升高最显著；在350℃左右回火时弹性极限σe达到极大值。 第三节 淬火钢回火时力学性能的变化 80 60 40 20 0 ψ (%)