机械工程材料 第12讲 钢的普通热处理

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回火索氏体
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图 淬火钢在回火过程中的变化
图 含碳量为0.2、0.35、0.6、0.8和1.2的钢回火时硬度变化
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图 40钢各种力学性能与回火温度的关系
三、回火的分类
低温回火
中温回火
高温回火
回火温度 回火组织 回火目的
应用
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四、回火脆性 淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高。 在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，
称回火脆性。
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1.低温回火脆性 又称不可逆回火脆性。是指淬火钢在250-350℃回火时出
现的脆性。 这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会
出现脆性，目前尚无有效消除办法。 回火时应避开这一温度范围。
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三、影响淬透性的因素 C曲线右移，↑淬透性 ↓ Vk， ↑淬透性 ①碳含量 在碳钢中，共析钢的临界冷速最小，淬透性最好。 ②合金元素 除钴以外，其余合金元素溶于奥氏体后，降低临界冷却速
度，使C曲线右移，提高钢的淬透性。 ③奥氏体化温度钢中未溶第二相
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四、淬透性的测定及其方法 1.末端淬火法
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图 淬硬层的显示
二、淬硬性 淬硬性是钢在淬火后所能达到的最高硬度。 淬硬性主要与钢的碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬
性越高。 淬硬性与淬透性的区别 淬透性表示钢淬火时获得马氏体的能力，它反映钢的过冷
奥氏体稳定性，即与钢的临界冷却速度有关。过冷奥氏体 越稳定，临界淬火速度越小，钢在一定条件下淬透层深度 越深，则钢的淬透性越好。 淬硬性是钢在理想条件下所能达到的最大硬度，主要取决 于马氏体的含碳量，与钢中合金元素的含量关系不大。
150-250℃
350-500℃
500-650℃
M回ຫໍສະໝຸດ Baidu
在保留高硬度、高 耐磨性的同时，降 低内应力。
适用于各种高碳 钢、渗碳件及表面 淬火件。
T回
提高e及s，同时 使工件具有一定韧 性。
S回
获得良好的综合力学性能，即在 保持较高的强度同时，具有良好 的塑性和韧性。
适用于 弹簧热处理
广泛用于各种结构件如轴、齿轮 等热处理。也可作为要求较高精 密件、量具等预备热处理。
回火马氏体
回火马氏体是马氏体分解得到极细的过渡型碳化物ε碳化 物与过饱（含碳较低）的a-相的混合组织 。
这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织。 因马氏体中碳的过饱和降低，使淬火钢的体积减小，内应
力降低，韧性略有增加； ε碳化物的弥散析出则使淬火钢 在这一阶段的硬度降低很少或基本保持不变。
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2.高温回火脆性 又称可逆回火脆性。是指淬火钢在500-650℃范围内回火
后缓冷时出现的脆性，回火后快冷不出现，是可逆的。 防止办法： ⑴ 回火后快冷。 ⑵ 加入合金元素W (约1%)、 Mo(约0.5%)。该法更适用
于大截面的零部件。 ⑶减少杂质元素含量。
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第四节 钢的淬透性
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二、回火时的组织转变和性能变化 ⑴马氏体的分解（＜200℃） 在80℃～200℃回火时，马氏体中过饱和的碳原子将以亚
稳定的ε碳化物形式细小弥散地析出在基体上。经过这一 阶段回火后的组织由过饱和的α固溶体和亚稳定的ε碳化物 组成，称为回火马氏体。
透射电镜下的回火马氏体形貌
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一、淬透性的概念 淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是
用规定条件下淬硬层深度来表示。
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图 大截面工件的不同冷速与淬透情况示意图 （a）零件截面的不同冷却速度；（b）未淬透区的示意图
当淬火组织中马氏体和非马氏体组织各占一半，即所谓半 马氏体区时，显微观察极为方便，硬度变化最为剧烈为测 试方便，通常采用从淬火工件表面至半马氏体区距离作为 淬透层的深度。
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回火托氏体
由于回火屈氏体中铁素体的碳含量已经降到了平衡浓度， 晶格畸变大大减少，使得碳的固溶强化作用基本消失，导 致钢的强度、硬度降低，淬火内应力基本消除，塑性和韧 性则有所提高；
另一方面，由于铁素体仍保持马氏体的强化形态，同时渗 碳体颗粒分布在铁素体基体上也起弥散强化的作用，所以 回火屈氏体具有高弹性极限和较高的强度。
⑵残余奥氏体的分解（200℃～300℃） 当回火温度在200℃～300℃时，残余奥氏体分解为马氏体
或下贝氏体组织。马氏体继续分解到350℃左右，淬火应 力进一步降低，但硬度下降不明显。
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⑶碳化物的转变（250℃～400℃）
当回火温度在250℃以上时，ε碳化物随温度升高逐步转变 为Fe3C。这一阶段的组织为铁素体和颗粒状的渗碳体复合 组织，称回火托氏体（回火屈氏体）。淬火应力已基本消 除，硬度明显下降。
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第一第节三钢节的钢退的火回和火正火
一、回火的定义和目的 将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，保温一定
时间后再冷却到室温的热处理工艺称为回火。
一般淬火后的钢件都要进行回火处理。回火的目的在于： ⑴减少或消除内应力，降低钢的脆性，以防止工件进一步
变形和开裂；⑵促进马氏体和残余奥氏体的分解，稳定组 织，以稳定工件的尺寸和形状；⑶调整工件的内部组织， 以获得所需要的力学性能。
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复习上节内容
一、钢的退火与正火 退火的种类 正火的目的 二、钢的淬火
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第七章 钢的普通热处理
第一节 钢的退火和正火（上次课已讲） 第二节 钢的淬火（上次课已讲） 第三节 钢的回火 第四节 钢的淬透性 第五节 普通热处理的技术条件标注与工序安排
弹簧钢通常经中温回火得到回火屈氏 体，为什么？
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⑷渗碳体的聚集长大与α相的再结晶（＞400℃）
当回火温度升至400℃以上时，渗碳体发生聚集，长大成为较大的颗 粒状。同时铁素体形态在600℃以下回火保持淬火时的板条状或片状； 而在600℃以上时，铁素体的形态变成了近似等轴的多边形晶粒，称 铁素体发生了再结晶。于是得到了由经过再结晶的多边形铁素体和较 大颗粒的渗碳体组成的组织，称为回火索氏体。