即回火马氏体.pptVIP

第六章 淬火钢回火时的转变 淬火后得到的是亚稳组织马氏体与残余奥氏体。将淬火零件重新加热到低于临界点某一温度保温，亚稳组织将发生转变，这一处理称为回火。回火目的：可使组织转变，性能改变，内应力消除。回火时的转变称为回火转变。 淬火高碳钢回火时的组织转变和物理性能的变化  §6-1 淬火钢在回火时的组织转变 (1) 马氏体转变，发生于100℃?350℃,基体C%↓，C/A↓，体积缩小； (2) 残余奥氏体转变，发生于200℃?300℃， 属于低温回火，体积增大，得到回火马氏体； (3) 碳化物转变，ε(η)→θ， 发生于?400℃，属于中温回火，体积缩小， M→ T。得到回火屈氏体(T)； (4) α相回复再结晶，碳化物聚集长大，发生于400℃?550℃，属于高温回火，得到回火索氏体(S)。 这四个过程的温度不能截然分开? 一、马氏体的分解 1.马氏体中碳原子的偏聚?? 马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，存在于体心立方扁八面体中的碳原子将使晶体点阵产生严重畸变，使马氏体处于不稳定状态。为了降低能量，在100℃左右，碳原子就偏聚于位错或孪晶界面，或板条界，形成微小的碳的富集区。 例1. 计算得到在230℃时，碳原子扩散0.2 nm，约需20μs(微秒)，如钢的MS 高，则在淬火过程中就能发生扩散。 例2. 含碳0.21%的Fe-C合金，奥氏体化后淬火，150℃回火10分钟，用原子探针测得α基体含碳0.03 %，而板条马氏体的条界碳含量为0.42 %，说明淬火或回火过程中，碳偏聚于板条。 2.马氏体的分解 此过程发生在温度高于100℃时，随回火温度的升高及时间的延长，富集区的碳原子发生有序化然后转变为碳化物。随碳化物的析出，马氏体的含碳量不断减少，正方度c/a不断下降，马氏体的分解有两种(即双相分解和单相分解)。 1）高碳马氏体分解(1) 双相分解??? 当温度低于125℃时，回火后可出现两种不同的正方度。  含C 1.4%的马氏体回火后点阵常数、正方度与含碳量的变化 双相分解机制： a)在碳原子的富集区，形成碳化物核，周围碳原子的扩散促使其长大。但由于温度低，进行的仅仅是近程扩散，从而形成具有二个浓度的α，析出的碳化物粒子也不易长大。 b) 在高碳区继续形成新核，随时间延长，高碳区逐渐变成低碳区，高碳区减少。 c) 低碳区增多，其平均成分将至0.25?0.3 %，与原始碳量、分解温度无关。 (2) 单相分解 ? 当温度高于150℃时，碳原子扩散能力加大，α-Fe中不同浓度可通过长程扩散消除，析出的碳化物粒子可从较远处得到碳原子而长大。故在分解过程中，不再存在两种不同碳含量的α相，碳含量和正方度不断下降，当温度达300℃时，正方度c/a接近1。 2.）低碳及中碳马氏体的分解??? 低碳钢中MS点高，淬火过程中会发生碳原子偏聚及碳化物析出，这一特征称为自回火。淬火后，在150℃回火时，不再发生碳化物的析出。当回火温度高于200℃时，发生单相分解析出碳化物。中碳钢正常淬火得到板条与片状马氏体的混合组织，并有低碳、高碳马氏体特征。 马氏体分解的产物称为回火马氏体M′（低过饱和度的F+ε（η）-K亚稳态） 二.残余A的转变 残余A于200°C分解，至300°C基本结束，残余A分解成为ε碳化物和过饱和α，但组织仍是回火马氏体（或下贝氏体），在回火第二阶段中，残余A转变为回火马氏体的同时，M还在继续分解，M的继续分解会使钢的硬度降低，但由于残余A转变成下贝氏体或回火M，因此钢的硬度并没有明显降低，但淬火内应力进一步减小。 三、碳化物的析出、转变及聚集长大 1.高碳马氏体中碳化物的析出 (1).高碳马氏体经双、单相分解、析出亚稳碳化物：六方ε(或正交η)，结构式为FeXC，x=2-3,惯习面{100}α′ 。 马氏体分解的反应式可写成M→M`(α+亚稳碳化物)。 碳化物： ε-FeXC，x=2-3,惯习面{100}α′ χ-Fe5C2，复杂斜方点阵，惯习面{112}α′ θ-Fe3C), 正交点阵，惯习面{112}α′ （或{100}α′ 三、碳化物的析出、转变及聚集长大 在M分解之后，K的转变是否一定依稳定性的变化，即ε-K→x-K→Fe3C 一般说，钢中K的转变序列可能是： M→F+ε-FexC →F+ x-Fe5C2+ε-FexC →F+Fe3C+x-Fe5C2+ε-FexC →F+Fe3C+x-Fe5C2 →F+Fe3C 上述五种K转变序列，到底以哪种进行，主要取决于C%、回火温度和时间。 三、碳化物的析出、转变及聚集长大 C%的影响：随C%下降，淬火钢回火时，K的转变序列愈简单，析出K稳定性更高。 低碳钢：C%小于0.2%，