热处理工艺学课件--第07章 淬火钢在回火时的转变.pptVIP

第七章 淬火钢在回火时的转变 回火：淬火后的钢在A1以下加热、保温，以适当的冷却方式（一般为室温空冷）冷却到室温的热加工工艺 回火的目的 调整组织 调整机械性能 消除应力 §7-1 淬火钢回火时组织转变概况 淬火后两种亚稳相：M、AR §7-2 马氏体的分解 马氏体中C原子的偏聚（前期＜80℃） 马氏体分解（80～250℃） 碳化物的析出、转变及聚集长大（80～700℃） α相形态的变化（400～700℃） 一、马氏体中C原子的偏聚 低碳马氏体（板条状马氏体） C（N）向位错及M板条界偏聚 高碳马氏体（透镜片状马氏体） C（N）向孪晶界偏聚，形成片状富集区 发生偏聚的原因 M为过饱和相，位错密度高→M出于亚稳态→C的偏聚有利于降低M能量 C原子半径小，激活能低，故可短程扩散 二、马氏体分解 温度范围：80～250℃，可延续到350℃ 回火温度↑、回火时间↑→碳原子不断富集→析出碳化物→M中C%↓→正方度c/a↓→马氏体分解 高碳马氏体的分解 双相分解（125～150℃） 单相分解（＞150℃） 低、中碳马氏体的分解 单相分解（＞200℃） 高碳马氏体的双相分解（125～150℃） 在碳原子的富集区，经有序化阶段形成碳化物核，并靠周围α相提供碳原子长大 ε-FexC：六方晶系，x：2～3，根据原子体积计算出x＝2.4 ε-FexC长大靠碳原子短程扩散，α相有高、低C相区，正方度有两种 双相分解进一步进行，只能靠新的碳化物核的形成 双相分解结束时， α相中C%与原始含碳量及分解温度无关（低碳区C%≈0.2～0.3%） 合金元素对双相分解无影响 高碳马氏体的单相分解（＞150℃） 回火温度↑→C原子活性↑→C可作长距离扩散→已析出碳化物可从较远地区获得C而长大→α相中浓度梯度通过C扩散逐渐消除 M的正方度只有一种：T＝300℃，c/a≈1 Me对单相分解有影响 强碳化物形成元素使M分解速度减慢 非碳化物形成元素使M分解推迟（Co、Si） 低、中碳马氏体的分解 低碳马氏体：∵Ms较高∴在淬得M时可能已有碳原子得偏聚现象 在150℃以下回火，不再发生碳化物的析出 ＞200℃回火，单相分解析出碳化物，α相中C%↓ 中碳马氏体 为板条马氏体与透镜片状马氏体的混和物，分解具备二者的特征 三、碳化物的析出及长大(I) 碳化物的析出（＜250℃） 高碳M M→α＋ε(η)－FexC η－FexC：正交晶系，x＝2 低碳M ＜200℃，仍向位错偏聚； ＞200℃，M单相分解，析出θ－Fe3C 自回火：低碳钢Ms较高，在淬火过程中先形成的M在冷至200℃以前，先析出θ－Fe3C（渗碳体）的现象。 三、碳化物的析出及长大(II) 碳化物转变（250～400℃） 低碳M ＞200℃，直接析出θ－Fe3C 高碳M 三、碳化物的析出及长大(III) 碳化物的聚集长大（400～700℃） θ－Fe3C的形态变化 片状→细粒状→粒状→粗粒状 碳化物转变、长大方式 原位转变 独立成核长大 中碳钢转变具备两者的特征 三、碳化物的析出及长大(IV) Me对碳化物析出的影响 非碳化物形成元素使ε（η）→θ转变温度提高 碳化物形成元素，强烈推迟ε（η）→θ转变 合金碳化物的形成 T↑→Me溶于θ－Fe3C → (FeMe)3C ＞500℃，Me活性增强，形成最稳定的合金碳化物 四、α相状态的变化（400～700℃） 通过回复、再结晶，消除淬火产生的热应力、组织应力以及晶内缺陷 回复：部分位错通过滑移、攀移而相消，使位错密度下降 再结晶：由位错密度较小的等轴α相代替回复后细板条状的α结构 内应力 第一类内应力（宏观）：＞550℃回火消除 第二类内应力（晶粒内、亚晶粒范围内）：＞500℃回火消除 第三类内应力（原子集团范围内）：＞300℃回火消除 回复与再结晶 低碳M ＞400℃：回复（部分板条界消失、相邻板条合并、α相仍为条状） ＞600℃：再结晶（ α相呈等轴状） 高碳M ＞250℃：孪晶开始消失 ＞400℃：孪晶消失完，α相开始回复，仍呈片状 ＞600℃：再结晶（ α相呈等轴状） §7-3 AR的转变 AR与A’的异同 相同点 均可以发生P、B、M转变 不同点 已发生的转变可能给尚未转变的AR带来化学成分、物理形态上的变化 回火过程中，M变化将影响AR变化 一、 AR向P、B转变 M的存在对P转变影响不大，但能大大促进B转变 一般认为：M→M’（B） 二、向M转变 等温转变马氏体：淬火钢在Ms下等温， AR可转变为M（转变量极少）（稳定化回火）。转变原因是M的分解，改变了AR的稳定性 催化现象 热稳定化现象 回火催化：淬火钢加热到某一温度回火，回火过程中AR未分解，在随后的冷却过程中转变为马氏体（二次淬火） 回火使AR恢复了转变为M的能力 催化现象的解释：高温下AR