第七章淬火钢在回火时的转变【谷风教育】.ppt

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1、第七章 淬火钢在回火时的转变,1,参考资料#,本章基本内容,回火的定义、目的 淬火钢的回火时的组织转变 淬火钢回火时力学性能的变化,2,参考资料#,基 本 要 求,1.回火的定义、目的、淬火组织为淬火亚稳组织 2.淬火钢的回火时的组织转变的五个阶段： 马氏体中碳的偏聚 马氏体分解：类型、过程、产物， 残余奥氏体转变：过程、产物 碳化物转变：碳化物类型、方式、过程、产物 基体相回复再结晶，碳化物聚集长大：淬火内应力的变化、碳化物聚集长大方式、基体相回复再结晶的过程、产物 3. 淬火钢回火时力学性能的变化 （1）低、中、高碳钢淬火后回火时力学性能的变化 （2）回火时强度、硬度、塑性、韧性、淬火裂纹

2、等的变化 （3）合金元素对钢回火时组织转变和性能的影响 （4）回火脆性：类型、特征、影响因素、减小和防止方法 4. 回火转变产物与过冷奥氏体分解产物在组织、性能等方面的区别,3,参考资料#,概 述,回火的定义： 将淬火零件重新加热到低于临界点A1某一温度加热保温，使淬火亚稳组织发生转变为稳定的回火组织，并一适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺过程。 回火目的： （1）使淬火得到的亚稳组织转变为稳定的回火组织； （2）提高淬火钢的塑性和韧性，降低脆性； （3）降低或消除淬火引起的残余应力，防止变形和开裂，稳定工件尺寸。,4,参考资料#,7.1 淬火钢的回火时的组织转变,淬火后得到的组织由马氏体和

3、残余奥氏体所组成，它们都是处于亚稳定状态，是亚稳组织，有自发转变为铁素体和渗碳体平衡组织的倾向。回火可使组织转变，性能改变，内应力消除。回火时组织和性能的转变称为回火转变。 回火时的组织转变大体上可分为五个阶段： (1).马氏体中碳的偏聚 时效阶段，100以下； (2).马氏体分解马氏体转变，发生于100350； (3).残余奥氏体转变，发生于200300， 属于低温回火，得到回火马氏体(M)； (4).碳化物转变，()， 发生于400，属于中温回火，得到回火屈氏体(T)； (5).基体相回复再结晶，碳化物聚集长大，发生于400550，属于高温回火，得到回火索氏体(S)。 这五个过程的温度不能

4、截然分开。,5,参考资料#,7.1.1 马氏体中碳原子的偏聚,马氏体中碳原子偏聚时效阶段（100） 马氏体是碳在-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。,1.板条马氏体 亚结构为位错，碳原子向位错线附近偏聚形成偏聚区。C = C 2.片状马氏体 亚结构主要为孪晶，大量的碳原子向垂直于马氏体的C轴的（100）面富集，形成富碳区。 含碳0.21%的Fe-C合金，奥氏体化后淬火，150回火10分钟，用原子探针测得基底含碳0.03 %，而板条马氏体

5、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。,6,参考资料#,7.1.2 马氏体的分解,马氏体的分解过渡型碳化物析出阶段。 此过程发生在温度高于100（80250）时，马氏体开始发生部分分解，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，点阵常数c下降、a升高、正方度c/a不断下降，并析出弥散分布的过渡型碳化物。马氏体的分解有两种分解方式(即双相分解和单相分解)，分解析出的碳化物与马氏体保持共格关系。 碳化物为FexC（x=23），具有蜜排六方结构，碳化物与基体马氏体保持共格关系，存在一定的晶体学关系。不是平

6、衡相，而是向渗碳体转变前的一个过渡相。 对于含碳量低的板条马氏体只发生碳原子向位错线附近的偏聚，没有碳化物析出。,7,参考资料#,（一）高碳马氏体分解 1.马氏体双相分解 当温度低于125时，回火后可出现两种不同的正方度。下页表为含碳1.4% 的马氏体回火后点阵常数、正方度与含碳量的变化。从表中可看出，125以下回火得到的二种正方度为:具有高正方度的保持原始碳浓度的未分解的马氏体以及具有低正方度的碳已部分析出的相。,8,参考资料#,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相，析出的碳化物粒子也不

7、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，平均成分将至0.250.3%，与原始碳量、分解温度无关。,9,参考资料#,表7-1 含碳 1.4%的马氏体回火后点阵常数、正方度与含碳量的变化,10,参考资料#,2.马氏体单相分解 当温度高于150时，碳原子扩散能力加大，相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。 合金元素对单相式分解有很大的影响。,11,参考资料#,（二）低碳及中碳马氏体的分解 低碳钢

8、及中碳中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。,12,参考资料#,总之，这一阶段转变完成后，钢的组织由有一定过饱和度的固溶体和与其有共格关系的碳化物所组成的复相混合组织，称为回火马氏体(如图)。因此，第一阶段转变可用下式表示：M M（FexC ） 对于含碳量低的板条马氏体只发生碳原子向位错线附近的偏聚，没有碳化物的析出。 另外，有人通过电子衍射研究发现，第一阶段除碳化物析出外，还有碳化物，碳化物具有

9、正交结构，成分为Fe2C，碳化物也是一个过渡相，也与基体马氏体存在一定的晶体学关系。 在普通金相显微镜下，观察不出回火马氏体中的碳化物。回火马氏体在形态上与淬火马氏体相似，但回火马氏体易腐蚀，成黑色组织；回火马氏体和下贝氏体都是由固溶体和碳化物所组成，但回火马氏体中的碳化物较下贝氏体中的碳化物分布均匀。,13,参考资料#,20钢980淬火+200回火组织（400倍）,14,参考资料#,20钢980淬火+200回火组织（TEM4500倍）,15,参考资料#,T12钢1100淬火+200回火组织（400倍）,16,参考资料#,T12钢1100淬火+200回火组织（TEM 15000倍）,17,参考

10、资料#,T12钢780淬火+200回火组织（400倍）,18,参考资料#,T12钢淬火200回火组织（580倍）,19,参考资料#,三.残余奥氏体转变,在200300之间, 钢中的残余奥氏体将发生分解，转变为回火马氏体或下贝氏体。其转变可用下式表示： Ar M 或 B下（碳化物） 碳化物可能是FexC ，也可能是Fe3C 。 钢淬火后的残余奥氏体，与过冷奥氏体同属亚稳组织，但二者仍有不同点，如： (1) 已发生的转变会对残奥氏体带来影响，如马氏体条间的残余奥氏体含碳量就大大高于平均含碳量，已转变的马氏体会使残奥处于三向压应力状态等。 (2) 回火过程中，马氏体将继续转变，这必然影响到残余奥氏体

11、的转变。,20,参考资料#,回火过程中，马氏体将继续转变，这必然影响到残余奥氏体的转变，所以： a) 当加热到A1MS之间时，马氏体的存在可促进珠光体转变，但影响不大。马氏体的存在可大大促进贝氏体转变。 b) 当加热至MS以下时，残余奥氏体有可能转变为马氏体。 c) 当加热回火时，如残余奥氏体未分解，则在冷却过程中残余奥氏体将转变为马氏体，这一过程称为催化。 如W18Cr4V淬火后，加热到560三次回火，由于560正处于高速钢的珠光体与贝氏体之间的转变奥氏体稳定区，故奥氏体在回火中不发生转变，在随后的冷却过程中就转变为马氏体，这就是催化。 但如果该钢560回火后，在冷却过程中在250停留5分钟

12、，残余奥氏体又变得稳定，这一过程称为稳定化。,21,参考资料#,残余奥氏体等温转变动力学图,22,参考资料#,稳定化和催化的机理有几种解释，比较有说服力的是：柯俊等认为催化现象是热陈稳定的逆过程，是碳、氮等原子与位错的交互作用引起的。即在奥氏体内部存在位错等晶内缺陷并溶有碳、氮等原子，为降低畸变能，碳、氮原子将进入位错膨胀区形成所谓Cottrell气氛并对位错起钉扎作用，使位错难以运动。而马氏体是通过位错的运动形成的，故位错运动受阻也就必然使马氏体转变不易进行。淬火时冷却中断以及缓慢冷却均使碳、氮原子有可能进入位错而使奥氏体变得稳定，亦即引起所谓热陈化稳定。碳、氮等间隙原子进入位错形成Cott

13、rell气氛有一温度上限MC。在MC点以上停留不会引起热陈化稳定。不仅如此，如将已经发生热陈化稳定的残余奥氏体加热到MC以上进行回火，则为了增加熵以降低系统的自由焓，MC点碳、氮等原子将从位错逸出而使Cottrell气氛瓦解，这将消除了热陈化稳定而使残余奥氏体恢复了转变为马氏体的能力。亦即引起了催化。 由此可见，在MC点以下中断冷却或缓冷将引起热陈化稳定；在MC点以上回火则将引起催化。,23,参考资料#,四.碳化物类型的转变,在250400之间, 由碳化物转变成更稳定的碳化物。 碳化物的转变与回火时间、回火温度有关，高碳马氏体、低碳马氏体、中碳马氏体的转变有差异。 （一）高碳马氏体中碳化物的析

14、出 (1).高碳马氏体经双、单相分解、析出亚稳碳化物 六方碳化物(或正交碳化物)，结构式为FeXC，x=2-3。马氏体分解的反应式可写成MM(+亚稳碳化物)。当回火温度高于250时，()(Fe5C2)，碳化物是较为稳定的碳化物，具有复杂斜方点阵。当温度进一步升高后，()碳化物与碳化物可转变为稳定的碳化物(Fe3C)，碳化物具有正交点阵。转变初期析出的亚稳碳化物极为细小，不易分辨，而碳化物与碳化物长大成为片状。,24,参考资料#,(2) 碳化物转变方式 (a) 原位转变（原位析出、就地形核） 在原碳化物的基础上、（原碳化物）发生成分、点阵改组，新、旧相具有相同析出位置与惯习面。如的转变。 (b)

15、 独立转变（离位析出、单独形核） 原碳化物溶解，新碳化物在其它位置重新形核、长大，使马氏体中含碳量降低，为维持平衡，细小的旧相溶解，如()碳化物或碳化物。() 碳化物均匀分布在基底，惯习面为100，碳化物与碳化物集中于马氏体内孪晶面， 惯习面为112。 碳化物转变的方式取决于原碳化物和新碳化物与母相之间的晶体学关系（惯习面和位向关系）。若惯习面和位向关系相同，可以进行原位析出；若惯习面和位向关系不同则进行离位析出。 (3) 一般规律 高碳钢中碳化物的析出与回火时间、回火温度的关系。,25,参考资料#,（二） 低碳马氏体中碳化物析出 当碳含量低于0.2%时，在200以下回火，仅发生碳在位错线的偏

16、聚，而且较为稳定；在200以上回火以及淬成马氏体过程中的自回火，均析出稳定的碳化物。回火时，在板条内位错缠结处析出细针状碳化物，沿板条界析出薄片状碳化物。温度升高后，条内碳化物就溶解而使条间碳化物长大。温度达到500以上时，条内碳化物已消失，仅剩下较粗大的条间碳化物。 （三）中碳马氏体碳化物的析出 对孪晶马氏体，当温度高于200时，由亚稳()，无碳化物相出现，对位错马氏体，当温度高于200时，在位错线上直接析出碳化物，或经自回火析出；温度高时，碳化物向板条界转移。,26,参考资料#,综上所述，低碳钢淬火后回火时碳化物变化如下： 1.WC0.2% （1）WC0.40.6% MFexCFe5C2

17、Fe3C 以后发生球化。这类钢回火过程中可能出现的相的状态为：M FexC FexCFe3CFe5C2 Fe5C2Fe3C Fe3C,27,参考资料#,28,参考资料#,综上所述 1.板条马氏体 马氏体中的碳原子全部析出，在原马氏体内或晶界上析出渗碳体。相仍保持原M的形态。 2.片状马氏体 碳化物溶解，形成碳化物（Fe5C2），碳化物再转变成渗碳体。碳化物仍与基体保持共格关系。渗碳体与基体无共格关系。相中的孪晶亚结构消失。 这一阶段转变完成后, 钢的组织由饱和的针状相和细小粒状的渗碳体组成，这种组织称为回火屈氏体。回火屈氏体仍保持原马氏体的形态，但模糊不清。,29,参考资料#,45钢淬火+40

18、0回火组织（400倍）,30,参考资料#,45钢淬火+400回火组织（TEM4500倍）,31,参考资料#,五.相的回复、再结晶和碳化物的聚集长大,由于马氏体中的缺陷（如位错或形变孪晶等）密度很高，当回火温度超过400以上后，在回火过程中也发生回复和再结晶过程。该过程特征： 1.相400开始回复，位错密度下降。 2.600以下相基本上保持板条或片状M形态。 3.600以上球状渗碳体聚集和长大，进一步粗化。 相再结晶，由片状或板条状转变成无应变的、等轴状新晶粒。,32,参考资料#,（一） 相状态的变化,1.淬火内应力的变化 淬火时，由于马氏体转变引起晶内缺陷增加，表面与中心的温差造成热应力与组织

19、应力引起的塑性变形，均会引起各种内应力的增加。这些内应力，一般可分解为三类： (1) 第I类内应力：第I类内应力存在于宏观范围，如表面与心部之间，可造成变形与开裂。回火温度越高，回火时间越长，应力下降越剧烈。经550回火，第I类内应力可基本消除。,33,参考资料#,(2)第II类内应力：第II类内应力存在于晶粒间，可用a/a来表示其大小，按性质又可分为三种类型： (a) 存在于马氏体片之间，来源于淬火时的畸变，到300以上时，因碳的析出而大大减小。 (b) 析出的()碳化物与基体共格，造成与基体间的应力，但在()内消除。 (c) 因碳化物的析出而造成的与基体间的应力。,(3) 第III类内应力

20、：第III类内应力存在于晶胞内。当温度升高后，碳原子析出使单胞畸变下降。在300以上时，碳钢中的第III类应力可基本消除。,34,参考资料#,2相回复与再结晶 在400以上时，开始回复。即板条界的位错通过攀移、滑移而消失。位错密度下降，板条合并、变宽。当亚结构为孪晶时，经400回火后也消失，但片状特征仍存在。在600以上时，开始再结晶，位错密度低的板条块长大成等轴晶粒，颗粒状碳化物分布在其基体上。钢的这种由等轴的相和粗粒状渗碳体组成的组织成为回火索氏体S。 孪晶马氏体经此温度回火，片状特征也消除，得到回火索氏体。,35,参考资料#,（二）碳化物聚集长大,长期保温或提高回火温度，使碳化物聚集长大

21、。 (1) 片、杆状的第二相粒子，各处的曲率半径不同，小半径处易于溶解，而使片、杆断开，并进一步球化。 (2) 小粒子溶解，大粒子长大。,36,参考资料#,45钢淬火+600回火组织（400倍）,37,参考资料#,45钢淬火+600回火组织（TEM4500倍）,38,参考资料#,淬火碳钢在不同温度回火，可得到不同的组织：200回火，得到+碳化物(，)，即回火马氏体 (碳化物存在于板条或片内)，记作M 400回火，得到（0.25%C）+碳化物，即回火屈氏体(细小碳化物及针状)， 记作T.600回火，得到平衡态等轴+，即回火索氏体(细粒碳化物及等轴)，记作S。 回火组织（M、T、S）比较：如下图,

22、39,参考资料#,回火组织（M、T、S）比较,40,参考资料#,回火组织（M、T、S）比较,41,参考资料#,T8钢的回火组织（M、T、S）,42,参考资料#,7.2 淬火钢回火时力学性能的变化,淬火碳钢在回火时，随温度上升，力学性能发生变化，力学性能（包括强度、硬度、塑性、韧性、淬火裂纹等）的变化规律与组织的变化有密切的关系。 低碳钢力学性能的变化与回火温度的关系 中碳钢力学性能的变化与回火温度的关系 高碳钢力学性能的变化与回火温度的关系,43,参考资料#,7.2.1 低碳钢回火时力学性能的变化,低碳钢淬火后回火时，当低于200回火时，强度与硬度下降不多，塑性与韧性也基本不变。这是由于此温度

23、下仅有碳原子的偏聚而无析出。固溶强化得以保持的缘故。 当高于300回火时，硬度、强度下降明显，塑性有所上升，冲击韧性下降至最低，见上图。这是由于薄片状碳化物析出于马氏体条间并充分长大，从而降低了冲击韧性， 而基体因回复和再结晶共同作用，提高了塑性， 降低了强度。,44,参考资料#,7.2.2 高碳钢回火时的力学性能,高碳钢淬火后回火时，当低于200回火，硬度会略有上升，在100回火时硬度出现一个峰值。这是时效硬化。当300回火时，硬度下降缓慢。当高于300回火，硬度大大下降，塑性有所上升， 规律与低碳钢基本相同。高碳钢淬火裂纹在回火时可发生自动“焊合”，消除或减少裂纹。 结论：高碳钢一般采用不

24、完全淬火，使奥氏体中碳含量在0.5%左右。淬火后低温回火以获高的硬度，并生成大量弥散分布的碳化物以提高耐磨性，细化奥氏体晶粒。,45,参考资料#,7.2.3 中碳钢回火后的力学性能,中碳钢淬火后回火时，当低于200回火，析出少量的碳化物，硬化效果不大，可维持硬度不降。当高于300回火，随回火温度升高，塑性升高，断裂韧性KIC剧增。强度虽然下降，但仍比低碳钢高的多。 结论：中碳钢淬火后中温回火，可获得优良的综合机械性能。,46,参考资料#,40钢回火后的力学性能与回火温度的关系,47,参考资料#,中、高碳钢力学性能与回火温度的关系对比,48,参考资料#,碳钢淬火后回火时的力学性能的变化总结,钢在

25、回火时力学性能变化如下： （1）硬度：回火时硬度变化的总趋势是随回火温度的升高而下降但低、中碳钢在250 以下回火硬度下降不多，高碳钢在100回火时硬度略有上升，出现一个峰值。 250 以上回火硬度持续下降。 （2）强度和塑性：回火时强度变化的趋势是随回火温度的升高，强度（b、s、SK）不断下降，塑性（、）不断升高。但低温回火时强度略有上升，塑性基本不变。弹性极限e在300400有一峰值。 （3）韧性：回火时韧性变化的趋势是随回火温度的升高，韧性升高，但合金钢的韧性升高是不连续的，在T-aK和 T-KIC曲线上出现两个谷值，即回火脆性。 （4）高碳钢淬火裂纹：回火时可发生自动“焊合”，消除或减

26、少裂纹。,49,参考资料#,回火马氏体组织金相图,50,参考资料#,低温回火组织及应用,51,参考资料#,回火屈氏体组织金相图,52,参考资料#,中温回火组织及应用,53,参考资料#,回火索氏体组织金相图,54,参考资料#,高温回火组织及应用,55,参考资料#,7.2.4 合金元素对钢回火时组织转变的影响,合金元素对钢回火时组织转变的影响表现在： 1.延缓钢的软化，回火抗力提高； 2.引起二次硬化现象； 3.影响钢的回火脆性。,56,参考资料#,（一）.提高钢的回火抗力 1.合金元素对低温回火的影响较小 2.碳化物形成元素可阻碍碳的扩散，从而显著提高了马氏体的分解温度。合金元素一般都能提高残余

27、奥氏体转变的温度范围。 3.发生二次淬火现象。某些高合金钢（如高速钢）中的残余奥氏体十分稳定，在加热时残余奥氏体发生部分分解，从而使奥氏体的稳定性下降，在随后的快速冷却过程中剩余的奥氏体转变为马氏体，使钢的硬度有较大提高，这种现象称为二次淬火。,57,参考资料#,(二). 引起二次硬化现象 合金元素对碳化物的析出和聚集长大都有较大影响。一方面合金元素提高了碳化物向渗碳体的转变温度；另一方面，引起渗碳体向特殊碳化物。随着回火温度的提高，渗碳体和相中的合金元素将重新分配，非碳化物形成元素逐渐向相中富集，碳化物形成元素则不断向渗碳体中富集，引起渗碳体向特殊碳化物转变；当在560温度回火时，还可能从相

28、中直接析出特殊碳化物。这些特殊碳化物高度弥散析出，使钢的硬高显著升高，把这种现象称为“二次硬化”。W、Mo、V 等碳化物在550时,使钢达到最高硬度, 产生二次硬化。如V4C3、VC； TiC、NbC； Mo23C、Mo6C、MoC、Mo3C； W6C、W2C、W23C,Mo的二次硬化,58,参考资料#,含Mo钢中碳化物在550时产生二次硬化。,59,参考资料#,高速钢三次560回火，在560回火时 , 产生二次硬化,60,参考资料#,W18Cr4V淬火+ 一次回火组织,W18Cr4V淬火+一次回火组织 105 ,61,参考资料#,W18Cr4V淬火+ 三次回火组织,W18Cr4V淬火+ 三次

29、回火组织 420 ,62,参考资料#,合金元素对碳化物的析出和聚集长大的影响。 对()转变的影响 合金碳化物的形成 合金碳化物比碳化物稳定； 一种合金元素可以形成几种不同的合金碳化物； 合金碳化物形成有两种方式：原位转变，独立转变； 多种合金元素可以形成复杂的合金碳化物； 合金碳化物发生聚集长大； 合金碳化物形成与合金元素的含量有关。 碳化钒的形成 碳化铬的形成 碳化钨和碳化钼的形成,63,参考资料#,合金钢回火时碳化物析出序列,64,参考资料#,碳化物聚集长大:片、杆状的第二相粒子，各处的曲率半径不同，小半径处易于溶解，而使片、杆断开，并进一步球化。小粒子溶解，大粒子长大。,65,参考资料#

30、,7.2.5 回火脆性,回火脆性： 某些钢在回火时，随着回火温度的升高，冲击韧性反而降低，如图所示。由于回火引起的脆性称为回火脆性。 分类： 第一类回火脆性（低温回火脆性）：在250400温度范围内出现的回火脆性。 第二类回火脆性（高温回火脆性）：在450650温度范围内出现的回火脆性。,66,参考资料#,（一）第一类回火脆性,1.特征:不可逆回火脆性；与冷速无关，与回火时间无关；表现为aK、FATT、KIC下降，晶间断裂。 当出现了第一类回火脆性后，再加热到较高温度回火，可将脆性消除；如再在此温度范围回火，就不会出现这种脆性。故称之为不可逆回火脆性。当钢中存在Mo、W、Ti、Al，则第I类回

31、火脆性可被减弱或抑制。 2.影响因素: 影响第一类回火脆性的因素主要是化学成分。 （1）有害杂质元素：杂质元素的偏聚引起晶界弱化而导致脆断。 （2）促进第一类回火脆性的元素：包括Mn、Si、Cr、Ni、V等能够促进杂质元素在奥氏体晶界的偏聚，故能促进第一类回火脆性的发展。 （3）减弱第一类回火脆性的元素：包括Mo、W、Ti、Al等能阻止杂质元素在奥氏体晶界的偏聚，故能扼制第一类回火脆性的发展。 （4）奥氏体晶粒大小和残余奥氏体：奥氏体晶粒愈粗，残余奥氏体的量越多第一类回火脆性越严重。,67,参考资料#,3.产生机理 目前，关于引起第一类回火脆性的原因说法很多，尚无定论。看来，很可能是多种原因的

32、综合结果，而对于不同的钢料来说，也很可能是不同的原因引起的。 （1）残余奥氏体转变理论 （2）碳化物薄壳理论 （3）杂质的晶界偏聚理论 （4）杂质晶界偏聚和马氏体条间碳化物薄壳理论,68,参考资料#,（1）残余奥氏体转变理论 根据第一类回火脆性出现的温度范围正好与碳钢回火时的第二个转变，即残余奥氏体转变的温度范围相对应而认为第一类回火脆性是残余奥氏体的转变引起的，因转变的结果将使塑性相奥氏体消失。这一观点能够很好地解释Cr、Si等元素将第一类回火脆性推向高温以及残余奥氏体量增多能够促进第一类回火脆性等现象。但对于有些钢来说，第一类回火脆性与残余奥氏体转变并不完全对应。故残余奥氏体转变理论不能解

33、释各种钢的第一类回火脆性。,69,参考资料#,（2）碳化物薄壳理论 Ar转变理论又一度为碳化物薄壳理论所取代。经电镜证实，在出现第一类回火脆性时，沿晶界有碳化物薄壳形成，据此认为第一类回火脆性是由碳化物薄壳引起的。沿晶界形成脆性相能引起脆性沿晶断裂。低、中碳钢淬火后得到板条M以及沿板条条界分布的碳含量高的薄壳状Ar。低温回火时，在碳含量低于0.2% 的板条M内只发生碳的偏聚而不析出碳化物，而碳含量高于0.2% 的马氏体则有可能在M内部均匀弥散析出亚稳过渡碳化物。当回火温度超过200后，在低碳中也有可能析出细针状碳化物。同时，还在板条马氏体条界形成- 碳化物的核并长成条片状-碳化物。这一-碳化物

34、的形成即依靠残余奥氏体的分解，也依靠马氏体内已析出的弥散的亚稳过渡碳化物及细针状- 碳化物的回溶。这种条片状- 碳化物即电镜下观察到的薄壳状碳化物。由此可见，对于在板条界有较多高碳残余奥氏体的钢料来说，残余奥氏体转变理论与碳化物薄壳理论是一致的。 高碳马氏体在200以下回火时就已有亚稳过渡碳化物在片状马氏体内部弥散析出，而当回火温度高于200时将在富碳孪晶界面析出条片状及-碳化物。与此同时，已经析出的-碳化物将回溶。分布在同一个孪晶界面上的条片状及- 碳化物将连成碳化物片，故断裂易于沿这样的面发生，使钢料脆性增加。回火温度进一步提高时，薄片状碳化物通过破裂、聚集、长大而成为颗粒状碳化物，故使脆

35、性下降，冲击韧性升高。,70,参考资料#,（3）杂质的晶界偏聚理论 晶界偏聚理论即在奥氏体化时杂质元素P，Sn，Sb，As等将偏聚于晶界。杂质元素的偏聚引起晶界弱化而导致脆断。杂质元素在奥氏体晶界的偏聚已用俄歇(Auger)电子谱仪及离子探针得到证实。Mn、Si、Cr、Ni、V能够促进杂质元素在奥氏体晶界的偏聚，故能促进第一类回火脆性的发展。Mo、W、Ti、Al能阻止杂质元素在奥氏体晶界的偏聚，故能扼制第一类回火脆性的发展。 （4）杂质晶界偏聚和马氏体条间碳化物薄壳理论 4.减轻方法:,71,参考资料#,（二）第二类回火脆性,1.特征:可逆性回火脆性，与冷速有关（快冷不产生），与回火时间有关（

36、回火时间、脆性增加），表现为aK、FATT、KIC下降，晶间断裂。 2. 影响第二类回火脆性的因素 化学成分是影响第二类回火脆性的因素。按作用分为三类： (1) 杂质因素P，Sn，Sb，As，B，S； (2) 促进第二类回火脆性的元素Ni，Cr，Mn，Si，C； (3) 抑制第二类回火脆性的元素Mo，W，V，Ti及稀土元素La，Nb，Pr； 杂质元素必须与促进第二类回火脆性的元素共存时，才会引起回火脆性。,72,参考资料#,（二）第二类回火脆性,3.形成机理 （1）析出理论 （2）偏聚理论 平衡偏聚理论 二次偏聚理论 非平衡偏聚理论（相脆化理论） 4.减轻方法,73,参考资料#,回火转变产物与

37、过冷A分解产物的区别,回火转变产物与过冷奥氏体分解产物的（在组织、性能等方面的）区别： 1.回火马氏体、下贝氏体、马氏体 2.回火索氏体、索氏体 3.屈氏体、回火屈氏体 4.粒状珠光体、回火索氏体 5.回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体（来源、组织形态和结构、性能）,74,参考资料#,本 章 小 结,1. 回火的定义、目的、淬火组织为淬火亚稳组织 2. 淬火钢的回火时的组织转变的五个阶段： 马氏体中碳的偏聚 马氏体分解：类型、过程、产物， 残余奥氏体转变：过程、产物 碳化物转变：碳化物类型、方式、过程、产物 基体相回复再结晶，碳化物聚集长大：淬火内应力的变化、碳化物聚集长大方式、基体相回复再结晶的过程、产物 3. 淬火钢回火时力学性能的变化 （1）低、中、高碳钢淬火后回火时力学性能的变化 （2）回火时强度、硬度、塑性、韧性、淬火裂纹等的变化 （3）合金元素对钢回火时组织转变和性能的影响 （4）回火脆性：类型、特征、影响因素、减小和防止方法 4. 回火转变产物与过冷奥氏体分解产物在组织、性能等方面的区别 5. 一些基本概念,75,参考资料#,