6.2 马氏体分解时α

孪晶的消失


高碳钢淬火马氏体中的亚结构主要是孪晶 +位错。当回火温度高于250℃时，孪晶开 始消失。 GCr15淬火态经过350℃回火后，大部分 孪晶已经消失，出现胞块。但片状马氏体 的形貌特征仍然保持。
2.2α 相中内应力的消除
1)淬火冷却的不均匀，钢件各部位冷却不均，温 度不均，造成热应力； 2)同时，由于组织转变不同时性，而造成相变应 力。 3)热应力和组织应力合并成为淬火钢件的内应力。
位错密度下降，回复。
淬火马氏体中存在大量位错，位错密度可高达 0.3~0.9×1012cm-2，存在较高的位错能，故在回火时 将发生回复。回复初期，部分位错，其中包括小角度 晶界，即板条界面上的位错将通过滑移与攀移而相消。 从而位错密度下降，部分板条界面消失。向相邻板条 合并而成宽的板条。剩余的位错也将重新排列形成位 错缠结，逐渐转化为胞块。 在400℃以上回火时，回复已经清晰可见。由于板 条合并变宽，再也看不清完整的板条，但能看到边界 不清的亚晶块 。

②第二类内应力的消失


在晶粒或亚晶范围内处于平衡的内应力能够引起点阵常 数的改变，因此可以用点阵常数的变化表示，也称第二 类畸变。 在高碳马氏体中应力可高达约为150Mpa.相当于马氏体 的屈服极限。随着回火温度的升高和时间的延长，淬火 第二类内应力，第二类畸变将不断地下降。
第二类畸变随着回火温度的变化 1－综合影响；2－淬火畸变；3－ε碳化物共格畸变； 4.5－ε碳化物转变为θ渗碳体的转化畸变。
双相分解的学说应当摒弃

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据研究测定[9]，碳原子的扩散速度足以跟得上马氏体 长大速度，那么，在η-Fe2C, ε- Fe2.4C碳化物的析出 时，碳原子能够进行远距离的扩散，即α相中的碳含 量不断连续降低，不可能形成两个α相，即不存在双 相分解。 因此，双相分解的学说应当摒弃。
300℃时，正方度接近于1


250℃回火时，正方度已经降低到1.003.一般认为回 火温度达到300℃时，正方度接近于1，α相中的碳含 量已经接近平衡态，这时Fe-C马氏体分解过程基本结 束。 即300℃以上，α相实际上为体心立方的铁素体组织。 但铁素体的形貌仍然为条片状。
2、α相物理状态的变化
2.1亚结构的变化 马氏体中的高密度位错、精细孪晶等亚结 构在回火时将发生一系列的变化 。



近年来的研究测定表明，在100℃以下，高碳马氏体 和中碳马氏体中均形成了碳原子偏聚气团DC 、HC 。 试验证明，此回火温度下尚未析出碳化物，只有碳原 子气团。 弘津气团趋向于在同一晶面上出现，并形成若干个小 片组成的碳原子片状畴，畴的尺寸约为几个nm，已 经为透射电子束的点阵条纹所证实。 在100℃以下,组织结构为：α相+ DC 、HC
①第一类内应力的消失


经过200℃、500℃回火1小时，随着马氏体分 解和α相的回复，内应力显著降低。 回火温度愈高，内应力消除率愈高。到550℃ 回火一定时间，第一类内应力可以基本上消除。
0.7%C钢圆柱体（ф18mm）从900℃淬火时
热处理应力及与回火温度的关系
。
0.3%C钢淬火－回火内应力的变化
718钢(瑞典钢号)回火托氏体中的亚晶
再结晶，回火索氏体。



碳素钢的α相由于杂质和化学元素的作用，再结晶 温度需高于600℃。在此温度下，一些位错密度低 的胞块将长大成等轴的铁素体晶粒。碳化物也聚集 成颗粒状，并且均匀地分布在铁素体晶粒内。 再结晶后，原来板条状马氏体的特征完全消失。这 种组织称为回火索氏体。 合金钢中，由于合金元素的作用，提高了再结晶温 度例如，30CrMnSi钢马氏体经过700℃、回火500h， 再结晶才刚刚开始。



在100℃及100℃以上才有η-Fe2C, ε- Fe2.4C碳化物的析出。在 100℃以上，为 α相+ DC 、HC＋ η-Fe2C或 ε- Fe2.4C 随着回火温度升高，正方度越来越小。说明随着η-Fe2C, ε- Fe2.4C 碳化物的析出，马氏体中的碳含量连续的不断降低，而且只有一 个正方度。 碳化物的析出过程中，碳原子来得及远程扩散，马氏体进行单相 分解过程。因此在η-Fe2C, ε- Fe2.4C碳化物的析出时不应当存在两 个α相。
回火时间对
a 的影响 a
③第三类内应力的消失
1)这个存在于一个原子集团范围内的处于平衡的内 应力，是由于碳原子间隙溶入马氏体晶格而引起的。 因此，随着马氏体的分解，碳原子不断从α相中析出， 则第三类内应力不断下降。 2)对于碳素钢而言，马氏体在300℃左右分解完毕， 那么，第三类内应力应当在此温度消失。
6.3 马氏体分解时α相的变化
随着回火温度的提高和时间的 延长，碳原子富集区中的碳原子将 发生有序化，然后转变为碳化物。 马氏体中碳化物的析出，马氏体 中的含碳量则不断降低，使得马氏 体的正方度不断下降。
1、马氏体的分解

早在20世纪30年代Курдмов，Г.В.等应用 X射线结构分析方法测定了高碳马氏体经 不同温度回火后的正方度，结果如表6－3 所示[8] 。
内应力按平衡范围的大小分为三类

第一类内应力：即存在于钢件整体范围内，各个部位之 间的内应力； 第二类内应力：在晶粒或亚晶范围内处于平衡的内应力： 第三类内应力：存在于一个原子集团范围内的处于平衡 的内应力。 回火过程中，随着回火温度的升高，原子活动能力增加， 位错和孪晶的运动而密度减少，使得内应力不断降低直 至消除。
含碳量为1.4%的马氏体回火后点阵常数、
正方度与含碳量的关系
双相分解的假说


从表中可见，当回火温度在室温至100℃时，出现了两个不 同的正方度（125℃回火时为一个正方度）。认为是出现了 两种不同含碳量的α 相。据此提出了马氏体双相分解的假说。 此数据太陈旧，而且是1.4%C高碳钢；其假说与近年来的测 定结果不符。