高碳高合金马氏体钢回火过程连续性转变的内耗行为研究
回火时马氏体中c量的变化
回火时马氏体中c量的变化
回火是一种金属热处理工艺，在高温下对金属进行冷却和加热处理，以改变其组织和性能。
在回火过程中，马氏体是一个关键的组织相。
马氏体是一种具有高强度和高韧性的组织，而其含碳量（c量）对材料的性能具有重要影响。
在回火时，马氏体中的c量会发生变化。
首先，在回火的初始阶段，马氏体中的c量会逐渐减少。
这是因为在回火过程中，高温会促使马氏体中的碳原子向固溶体中扩散。
随着时间的推移，固溶体中的碳原子会逐渐与马氏体中的碳原子发生反应，形成降低马氏体中c量的碳化物。
然而，随着回火时间的继续增加，马氏体中的c量会逐渐增加。
这是因为随着回火温度的升高，马氏体中的碳化物会重新溶解，使得其c量重新增加。
此外，回火温度和时间的选择也会影响马氏体中的c 量变化。
较高的回火温度和较长的回火时间会导致马氏体中的c量增加更多。
回火时马氏体中c量的变化与材料的性能密切相关。
当马氏体中的c量降低时，材料的强度会降低，但韧性会增加。
相反，当马氏体中的c量增加时，材料的强度会增加，但韧性会降低。
因此，在具体的工程应用中，需要根据所需的性能来选择适当的回火参数，以达到最佳的材料性能。
总而言之，回火时马氏体中的c量会随着回火时间和温度的变化而发生变化。
通过合理选择回火参数，可以调控材料的强度和韧性，以满足特定的工程需求。
在实际应用中，需要对材料进行详细的试验和分析，以确定最佳的回火参数，以保证材料的性能和质量。
中碳钢回火马氏体热变形过程中的铁素体动态再结晶
中碳钢回火马氏体热变形过程中的铁素体动态再结晶摘要：利用热压缩实验，研究了中碳钢回火马氏体在700℃/0.01／s条件下变形时的组织演变规律，分析了渗碳体粒子状态的影响.实验结果表明:中碳钢回火马氏体热变形过程中，发生了渗碳体粒子粗化和铁素体动态再结晶，形成由微米级的等轴铁素体晶粒与均匀分布的渗碳体粒子组成的超细化(a+B)复相组织.与静态回火相比，形变促进Fe原子和c原子的扩散，使渗碳体粒子粗化动力学提高2-3个数量级.渗碳体粒子的粗化主要来自铁素体晶界上粒子尺寸的增加，铁素体晶粒内部的细小粒子尺寸无明显变化但数量减少，前者有助于以多粒子协同方式实现粒子激发形核，后者减小了晶界迁移的阻力，两者均有利于铁素体动态再结晶的发生.随着初始组织中渗碳体粒子尺寸的减小，发生动态再结晶所需应变量增大，但所得复相组织更加均匀、细化关键词中碳钢，回火马氏体，铁素体，渗碳体粒子，动态再结晶1实验方法实验材料为商用45钢，化学成分为Fe-0.48C-0.35Si-0.68Mn(质量分数，%).初始材料为直径12 mm的圆棒，经920℃保温10 min后淬火得到马氏体，然后在600℃回火1 h, 700℃回火1h或8h获得3种回火马氏体组织(分别命名为样品A, B和C).将处理后的圆棒机加工成直径6 mm、长15 mm的单轴压缩试样.热变形实验在Gleeble 1500热模拟试验机上进行，变形温度为700℃，应变速率e为0.01 s-1，最大应变量:为1.60.变形后水淬，以保留变形组织.将所得试样沿平行压缩方向切开，经机械打磨和抛光后，用2%-3%(体积分数)的硝酸酒精侵蚀，利用Suppra 55场发射扫描电镜(SEM)进行组织观察.电解抛光后采用电子背散射技术(EBSD)分析铁素体晶粒取向分布，获得晶界取向差别的信息.电解抛光液为20%高氯酸+10%甘油+70%无水乙醇，电解电压为15 V.采用双喷减薄制备透射电镜(TEM)薄膜试样，双喷液为5%高氯酸+95%无水乙醇，-30一一20℃(液氮冷却)，电压(75士5) V, TEM观察在H-800型透射电镜上进行.2实验结果回火马氏体组织由铁素体基体和渗碳体粒子组成。
Cu-Al-Be合金逆马氏体相变过程中内耗的等温变化研究
Cu-Al-Be合金逆马氏体相变过程中内耗的等温变化研究宋振纶;岸本哲
【期刊名称】《物理学进展》
【年(卷),期】2006(26)3
【摘要】本文研究了Cu-Al-Be合金等温逆马氏体相变过程中内耗的变化规律。
研究发现,在相变温区,样品内耗值随等温时间的延长而有规律地下降。
我们认为,这一现象是由于晶体内部缺陷运动引起的。
在等温过程中,点缺陷向界面偏聚,逐渐限制界面移动,引起内耗的下降。
【总页数】5页(P423-427)
【关键词】内耗;马氏体相变;形状记忆合金
【作者】宋振纶;岸本哲
【作者单位】中国科学院宁波材料技术与工程研究所;National Institutes for Materials Science(NIMS),Tsukuba,Ibaraki 305-0047, Japan.
【正文语种】中文
【中图分类】O487
【相关文献】
1.利用内耗研究淬火空位对Cu-11.9Al-
2.5Mn(wt%)形状记忆合金逆马氏体相变温度的影响 [J], 王清周;陆东梅;崔春翔;韩福生
2.Ni49．8Ti50.2合金马氏体逆相变的瞬态内耗与频率间关系的定量分析 [J], 李永华;王芳;郑洁;齐广霞;戎利建
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4.Fe-Mn-Si基合金中ε马氏体逆相变的内耗 [J], 吴晓春;徐祖耀
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高碳钢变温马氏体相变温度场及组织场数值模拟
随着淬火冷却过程的进行，温度和组织持续改变，对 组织转变影响的主要因素是温度。对于马氏体相变而 言，当前温度下相变动力特征由温度决定。马氏体相变 的体积分数是分析马氏体相变动力学的基础，因此，加强 对马氏体相变过程中组织变化与温度的耦合分析能为后 续马氏体相变动力学的研究提供理论基础［1］。
本文针对高碳钢 T12 钢，利用 ANSYS 软件，结合自定 义子程序对连续冷却条件下马氏体相变的温度、组织场 变化过程进行研究。首先根据实测得到的水淬换热系数 计算温度场，然后根据温度场模拟组织分布规律，进而得 到 T12 钢马氏体体积分数的变化规律，为高碳钢马氏体
相变动力学研究提供一定理论依据。
1 马氏体相变温度场的数值模拟
1.1 热传导方程 试件在淬火过程中的传热方式主要以热对流和热传 导为主。在试件内部，热量是靠热传导方式进行传递的， 在试件表面则以热对流方式为主。在淬火过程中，温度 场分布被改变，而温度场的改变将对微观组织及热应力 分布造成直接影响。因此，温度场分布模拟，应首先构建 淬火过程中热过程的本构关系及热传导数学模型。本文 选用傅立叶传热方程为主要的固体传热方程［2］。
关键词：高碳钢；马氏体相变；组织场；数值模拟
中图分类号：TG161
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2018）20-0042-03
Numerical Simulation of Temperature and Microstructure Field on High-Carbon Steel Temperature-changed Martensitic Transformation
摘 要：本文应用 ANSYS 软件对高碳钢马氏体相变过程进行有限元模拟。选用非扩散型相变经验公式、等效
高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV球化退火过程中碳化物的演变
高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV球化退火过程中碳化物的演变摘要：本文针对高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV球化退火过程中碳化物的演变进行研究。
通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射等手段对样品进行了分析。
结果表明，在球化退火过程中，初期的碳化物为M7C3型碳化物，并逐渐转变为M23C6型碳化物。
随着退火时间的延长，球状化合物断裂，且碳化物体积逐渐减小，最终消失。
关键词：高碳马氏体不锈钢；8 Cr13 MoV；球化退火；碳化物正文：1 引言高碳马氏体不锈钢具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，在机械制造领域得到广泛应用。
球化退火是高碳马氏体不锈钢制品的重要工艺之一，能够改善不锈钢的韧度和延展性，并减少裂纹的发生。
然而，在球化退火过程中，碳化物的演变对不锈钢的品质有着重要的影响。
因此，本文旨在研究高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV球化退火过程中碳化物的演变。
2 实验方法采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不锈钢样品进行分析。
球化退火过程中的退火温度为840 ℃，保温时间为2 h。
3 结果与讨论3.1 球化退火后不锈钢的组织结构图1为球化退火后不锈钢的金相组织结构。
可以看到，球化退火后不锈钢的显微组织由未球化的马氏体和残留的贝氏体组成。
球化马氏体（spheroidized martensite）在不锈钢材料中的组织结构中具有球状。
此外，球状化合物是一种由碳化物和氧化物组成的半透明物质。
球状化合物的存在可以降低碳化物的数量和大小，从而改善不锈钢的性能。
图1 球化退火后不锈钢的金相组织结构3.2 碳化物的演变图2为球化退火过程中不锈钢的碳化物相变。
可以看到，在球化退火的前期，不锈钢中的碳化物主要是M7C3型碳化物。
在球化退火过程中，M23C6型碳化物逐渐产生，并逐渐替代M7C3型碳化物。
当退火时间延长到8 h时，碳化物的半径和体积逐渐减小，最终消失。
图2 碳化物相变的演变4 结论通过研究发现，在高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV球化退火过程中，初期的碳化物为M7C3型碳化物，并逐渐转变为M23C6型碳化物。
高强板条马氏体钢回火过程渗碳体演变数学模型
２
南钢科技与管理
图片中等大小的碳化物颗粒进行统计计算ꎮ
２０２０ 年第 １ 期
有发生变化ꎬ在大角度晶界及板条间析出了球形渗
碳体颗粒ꎬ在板条间仍存在一定比例的片层状渗碳
２ 试验结果
体颗粒ꎬ如图 １( ａ) 箭头所指ꎮ 随着回火温度升高和
火时ꎬ小角度晶界密度高ꎬ回火后板条马氏体结构没
８ Ｄ ０ Ｃ ｅ σ Ｖ ２ｍ
９ＲＴ
æ
ｔ × ｅｘｐ ç －
＝ Ｃ × ｔ × ｅｘｐ æç －
è
其中ꎬ Ｃ ＝
８ Ｄ ０ Ｃ ｅ σ Ｖ ２ｍ
９ＲＴ
è
Ｑö
÷
ＲＴ ø
(２)
Ｑö
÷
ＲＴ ø
(３)
２０２０ 年第 １ 期
３
南钢科技与管理
２０２０ 年第 １ 期
１
南钢科技与管理
研究探讨
高强板条马氏体钢回火过程渗碳体演变数学模型
谢章龙
( 板材事业部)
摘 要:研究了高强度板条马氏体钢回火过程中渗碳体析出过程ꎬ建立了回火过程中渗碳体长大冶金物理数
学模型ꎬ为此类钢种组织性能预报提供了依据ꎮ
形成等形式影响材料强度和低温韧性 [１－２] ꎮ 本文针
对马氏体钢ꎬ研究了回火条件下渗碳体析出和长大
规律ꎬ建立了渗碳体在回火过程中演变的数学模型ꎬ
化学成分如表 １ 所示ꎮ
表 １ 试验钢的化学成分( 质量分数ꎬ％)
Ｃ
０.１４
Ｓｉ
０.２４
Ｍｎ
１.４１
Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｍｏ
０.４１
Ｎｂ ＋Ｔｉ＋Ｖ
≤０.０８
Ｆｅ
统计的 Ｆｅ ３ Ｃ 尺寸如表 ２ 所示ꎮ
热处理对钢材料的马氏体转变行为的影响分析
热处理对钢材料的马氏体转变行为的影响分析钢材是一种重要的金属材料，具有广泛的应用领域。
热处理作为一种重要的制造工艺，对钢材料的性能和微观组织具有显著的影响。
其中，马氏体转变行为是热处理中一个至关重要的过程。
本文将分析热处理对钢材料的马氏体转变行为的影响，并探讨不同热处理方式对马氏体转变的影响。
1. 马氏体转变行为的基本原理马氏体转变是指在钢材料中由奥氏体向马氏体的转变过程。
马氏体具有优异的力学性能和硬度，而奥氏体则具有较好的可塑性。
马氏体转变行为受到一系列因素的影响，包括合金元素、温度、冷却速率等。
2. 热处理对马氏体转变行为的影响2.1 温度对马氏体转变的影响在温度范围内，马氏体转变的速率与温度呈反相关关系。
通常情况下，较高的温度会导致马氏体转变速率加快，而较低的温度则会使马氏体转变速率减缓。
温度对马氏体转变行为的影响与材料的组成和冷却速率等因素密切相关。
2.2 合金元素对马氏体转变的影响合金元素的加入可以显著改变钢材料中的马氏体转变行为。
例如，添加合适的合金元素可以降低马氏体的起始温度，缩小马氏体转变温度范围，提高马氏体转变速率等。
常见的合金元素包括铬、镍、钼等。
2.3 冷却速率对马氏体转变的影响冷却速率是影响马氏体转变的重要因素之一。
较快的冷却速率可以促进马氏体的形成，而较慢的冷却速率则会延缓马氏体转变过程。
热处理中采用的冷却介质的选择以及冷却速率的控制，对马氏体转变的结果具有重要影响。
3. 不同热处理方式对马氏体转变的影响3.1 正火处理正火是指将高温奥氏体冷却至室温，利用其中的马氏体相实现强化的热处理方式。
正火处理可以显著提高钢材料的硬度和强度，但同时会降低塑性。
正火处理的主要影响因素包括温度、冷却介质以及保温时间等。
3.2 淬火处理淬火是将高温奥氏体迅速冷却至室温，并形成马氏体的热处理方式。
淬火处理可以极大地提高钢材料的硬度和强度，但同时会导致脆性增加。
冷却介质的选择和冷却速率的控制对淬火处理结果具有决定性的影响。
钢中的回火转变之马氏体的分解课件
马氏体的结构特点
总结词
马氏体的结构特点是具有高密度位错和孪晶，这些结构特征使得马氏体具有较 高的硬度和强度。
详细描述
马氏体的晶体结构中，存在大量的位错和孪晶，这些结构缺陷使得马氏体具有 较高的硬度和强度。同时，马氏体的碳原子在晶体结构中以一种特殊的方式排 列，使得马氏体具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。
研究背景和意义
随着工业技术的发展，对钢的性能要 求越来越高，马氏体分解的研究对于 提高钢的性能具有重要意义。
目前，关于马氏体分解的研究尚不够 深入，因此开展相关研究具有重要的 理论和实践意义。
02
马氏体的基本特性
马氏体的定义
总结词
马氏体是钢在冷却过程中形成的具有 特定晶体结构的相变产物。
详细描述
合金元素
合金元素对回火转变的影响也很大。 一些合金元素可以改变原子扩散速 度和马氏体的稳定性，从而影响回 火转变的过程和结果。
04
马氏体的分解过程
马氏体分解的定义
马氏体分解是指钢在回火过程中，马氏体结构发生改变的 现象。
马氏体分解是钢回火过程中的一个重要阶段，它决定了钢 的力学性能和显微组织。
马氏体分解的原理
马氏体分解过程中伴随着晶体 结构和化学成分的变化，这些
变化会影响钢的性能。
通过控制回火工艺，可以实现 对钢的性能的精细调控，以满
足不同应用场景的需求。
研究展望
01
深入探究马氏体分解的 微观机制和晶体学原理， 为钢的性能优化提供理 论支持。
02
开展新型钢种的开发和 研究，拓展其在航空航 天、汽车、能源等领域 的应用。
热处理原理之马氏体转变
马氏体转变过程中，存在熵变，熵变与热力学第二定律有关。
马氏体转变的相变驱动力与热力学关系
温度
温度是影响马氏体转变的重要因素之一 ，温度的升高或降低会影响马氏体的形 成和转变。
VS
应力
应力也是影响马氏体转变的因素之一，应 力可以促进或抑制马氏体的形成和转变。
马氏体转变过程中的热效应与热力学关系
马氏体转变的种类与形态
板条状马氏体
01
02
03
定义
板条状马氏体是一种具有 板条状结构的马氏体，通 常在低合金钢和不锈钢中 形成。
形态
板条状马氏体由许多平行 排列的板条组成，每个板 条内部具有单一的马氏体 相。
特点
板条状马氏体具有较高的 强度和硬度，同时具有良 好的韧性。
片状马氏体
定义
片状马氏体是一种具有片 状结构的马氏体，通常在 高速钢和高温合金中形成 。
这种转变主要在钢、钛、锆等金属及 其合金中发生，常温下不发生马氏体 转变。
马氏体转变的特点
01
马氏体转变具有明显的滞后效应，转变速度与温度 和时间有关。
02
转变过程中伴随着体积的收缩或膨胀，并伴随着能 量的吸收或释放。
03
马氏体转变过程中晶体结构发生改变，但化学成分 基本保持不变。
马氏体转变的应用
06
相关文献与进一步阅读建议
主要参考文献列表
01
张玉庭. (2004). 热处理工艺学. 科学出版社.
02
王晓军, 王心悦. (2018). 材料热处理技术原理与应用. 机械 工业出版社.
03
周志敏, 纪松. (2019). 热处理实用技术与应用实例. 化学工 业出版社.
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碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化
碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化碳素钢淬火后在不同温度下回火时，组织将发生不同的变化。
由于组织变化会带来物理性能的变化，而不同的组织变化，物理性能的变化也不同。
通常根据物理性能的变化把回火转变分成四种类型。
第一类回火转变：M分解为回火M，80～250℃；低碳马氏体发生碳原子向位错附近偏聚外，马氏体中析出碳化物，使马氏体碳含量降低；高碳马氏体发生分解，马氏体中过饱和碳不断以ε碳化物形式析出，使马氏体碳含量降低。
产物：回火马氏体。
性能：保留淬火后高硬度第二类回火转变：残余A分解为回火M或下B，200～300℃；淬火后的残余奥氏体是不稳定组织，在本阶段，残余奥氏体分解为低碳马氏体和ε碳化物，此组织为回火马氏体。
第三类回火转变：碳化物析出与转变，250～400℃回火M转变为回火T（亚稳碳化物转变为稳定碳化物），250～400℃时，碳素钢M中过饱和的C几乎全部析出，将形成比ε-FeXC 更稳定的碳化物。
在回火过程中除ε-FeXC外，常见的还有两种：一种其组成与Mn5C2相近，称为χ碳化物，用χ-Mn5C2表示；另一种是渗碳体，称θ碳化物，用θ-Fe3C表示。
这两种碳化物的稳定性均高于ε-FeXC。
通常在MS以下回火残余A转变为M，然后分解为回火M，而在B转变区回火，残余A转变为下B。
第四类回火转变：回火T转变为回火S（碳化物聚集长大，α再结晶），400～700 铁素体发生回复和再结晶为等轴状、碳化物球化粗大——回火索体。
主要发生如下变化：内应力消除：宏观区域性内应力（工件内外），550 ℃全部消除；微观区域性内应力（晶粒之间），500 ℃基本消除；晶格弹性畸变应力（碳过饱和），ε转变完即消除。
（300℃马氏体分解完毕）回复与再结晶：回火使亚结构（位错、孪晶）消失；板条和片状马氏体特征保留（回复）、消失（再结晶）。
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戴鹏;吴明在;宫晨利
【期刊名称】《稀有金属》
【年(卷),期】2009()6
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【总页数】4页(P795-798)
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【作者】戴鹏;吴明在;宫晨利
【作者单位】安徽大学物理与材料科学学院;合肥工业大学材料科学与工程学院【正文语种】中文
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1.热弹性马氏体相变内耗峰的研究 [J], 戴鹏;宫晨利
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钢的回火转变-续㈢残A分解——回火转变第二阶段(200～300℃) 奥氏体和残余奥氏体的区别25Ni-0.3V-0.3C钢中的马氏体和残余奥氏体除了晶体结构均为面心立方外，区别有：1）残余奥氏体中碳含量较高；2）残余奥氏体储存能量较高，不稳定，容易转变；3）残余奥氏体中位错密度较高；4）残余奥氏体受胁迫，第2、3类内应力较大；5）奥氏体晶粒为等轴状；残余奥氏体被马氏体片分割，形貌各异，有薄膜状、颗粒状、片状、块状等形态；1.06%C的钢油淬后残余奥氏体量和回火温度的关系高碳钢淬火后于250～300℃之间回火时，将发生残余奥氏体分解。
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随回火温度升高，残余奥氏体量减少。
一般情况下，低于200℃回火，残余奥氏体不分解，但可能转变为等温马氏体。
残余奥氏体向珠光体及贝氏体的转变加热到250～300℃范围内时将发生分解，即所谓碳钢回火时的第二个转变。
加入合金元素将使第二个转变的温度范围上移。
合金元素含量足够多时，残余奥氏体在加热过程中可能先不发生分解，而是在加热到较高温度时在等温过程中发生转变。
铬钢两种奥氏体的等温转变动力学曲线残余奥氏体向马氏体的转变将淬火钢加热到低于Ms点的某一温度保温，则残余奥氏体有可能等温转变为马氏体。
如GCr15钢经1100℃淬火，残余奥氏体量为17％，Ms点为159℃。
至室温后再重新加热到低于159℃的各个温度等温。
在Ms点以下所发生的是受已形成的马氏体的分解所控制的马氏体等温转变。
即残余奥氏体能等温转变为马氏体。
合金模具钢和高速钢的淬火组织中往往存在大量残留奥氏体，使淬火钢硬度降低。
这种淬火组织在回火时，往往不发生残留奥氏体的等温分解，而是在随后的回火冷却过程中，转变为马氏体组织，称为二次淬火。
经过2～3次回火，可以消除残留奥氏体。
㈣碳化物的转变——回火转变第三阶段(250～400℃)碳化物的转变，是通过ε-碳化物的溶解、χ碳化物或θ-碳化物重新析出的方式完成的；最终得到的组织是：铁素体与片状(或小颗粒状)渗碳体的混合物，称为回火屈氏体(T´)。
2- ;高碳铬轴承钢的马氏体淬回火
2- ;高碳铬轴承钢的马氏体淬回火!!热处理质量好坏直接关系着后续的加工质量以致最终影响零件的使用性能及寿命，同时热处理又是机械行业的能源消耗大户和污染大户。
近年来，随着科学技术的进步及其在热处理方面的应用，热处理技术的发展主要体现在以下几个方面:(1);清洁热处理热处理生产形成的废水、废气、废盐、粉尘、噪声及电磁辐射等均会对环境造成污染。
解决热处理的环境污染问题，实行清洁热处理(或称绿色环保热处理)是发达国家热处理技术发展的方向之一。
为减少SO2、CO、CO2、粉尘及煤渣的排放，已基本杜绝使用煤作燃料，重油的使用量也越来越少，改用轻油的居多，天然气仍然是最理想的燃料。
燃烧炉的废热利用已达到很高的程度，燃烧器结构的优化和空-燃比的严格控制保证了合理燃烧的前提下，使NOX和CO降低到最低限度;使用气体渗碳、碳氮共渗及真空热处理技术替代盐浴处理以减少废盐及含CN-有毒物对水源的污染;采用水溶性合成淬火油代替部分淬火油，采用生物可降解植物油代替部分矿物油以减少油污染。
(2);精密热处理精密热处理有两方面的含义:一方面是根据零件的使用要求、材料、结构尺寸，利用物理冶金知识及先进的计算机模拟和检测技术，优化工艺参数，达到所需的性能或最大限度地发挥材料的潜力;另一方面是充分保证优化工艺的稳定性，实现产品质量分散度很小(或为零)及热处理畸变为零。
(3);节能热处理科学的生产和能源管理是能源有效利用的最有潜力的因素，建立专业热处理厂以保证满负荷生产、充分发挥设备能力是科学管理的选择。
在热处理能源结构方面，优先选择一次能源;充分利用废热、余热;采用耗能低、周期短的工艺代替周期长、耗能大的工艺等。
(4);少无氧化热处理由采用保护气氛加热替代氧化气氛加热到精确控制碳势、氮势的可控气氛加热，热处理后零件的性能得到提高，热处理缺陷如脱碳、裂纹等大大减少，热处理后的精加工留量减少，提高了材料的利用率和机加工效率。
真空加热气淬、真空或低压渗碳、渗氮、氮碳共渗及渗硼等可明显改善质量、减少畸变、提高寿命。
马氏体回火转变过程
马氏体回火转变过程马氏体回火转变是钢材在淬火后的一个热处理过程，目的是通过加热和持续时间来改变钢材的组织结构和性能。
这个过程可以分为三个主要阶段：回火前的第一阶段、回火时的第二阶段和回火后的第三阶段。
在这个过程中，马氏体将发生转变，从而影响钢材的硬度和韧性。
第一阶段：回火前的处理在淬火后，钢材中的主要组织是马氏体。
马氏体是一种具有高硬度和脆性的组织，因此钢材在这个阶段是非常脆弱的。
为了减少钢材的脆性，需要进行一个预回火处理。
这个处理过程通过在较低的温度下加热钢材一段时间来减少马氏体的脆性。
这个过程可以降低马氏体的硬度，但并不改变其组织结构。
第二阶段：回火时的处理在预回火处理完成后，钢材将进入回火的第二阶段。
在这个阶段，钢材将继续加热，并在一定温度下保持一段时间。
这个阶段的温度通常高于预回火处理的温度。
在这个过程中，马氏体将发生转变，从高硬度的马氏体转变为低硬度和高韧性的组织。
这个转变过程被称为回火马氏体。
回火的温度是决定钢材性能的重要因素之一、较高的回火温度可以降低钢材的硬度，但也会降低其强度。
相反，较低的回火温度可以保持钢材的硬度，但可能会降低其韧性。
因此，在回火过程中需要根据钢材的具体用途和要求来选择适当的回火温度。
第三阶段：回火后的处理在回火完成后，钢材将进入回火后的第三阶段。
在这个阶段，钢材会被冷却至室温。
这个阶段的目的是保持钢材的组织结构和性能，以避免进一步的转变。
如果钢材在这个阶段冷却过快，可能会导致组织结构不稳定，从而影响性能。
总结：马氏体回火转变过程是一个关键的热处理过程，用于改变钢材的硬度和韧性。
通过预回火处理、回火时的加热和持续时间控制以及回火后的冷却，马氏体将发生转变，从而改变钢材的组织结构和性能。
这个过程需要根据钢材的具体要求来选择适当的处理条件，以保证钢材达到预期的性能。
回火马氏体钢锻件蠕变疲劳交互作用研究
下拍摄的高倍组织图像，图中白色箭头指示的黑点 即为微空洞缺陷。这些微空洞在组织中无规律分布， 尺寸在 10 µm 以下，是热加工过程中没能完全消除 的常见缺陷。
25 μm 图 1 1Cr11Ni2W2MoV 钢金相组织
20 μm
100 μm
图 2 锻件中的微空洞缺陷 表 1 1Cr11Ni2W2MoV 钢化学成分
保持时间 tH/s 0 10 60 300
疲劳寿命 Nf 1 559 1 284 1 033 755
图 6 所示。在 500 ℃ 下，无论是纯疲劳试验还是蠕
变疲劳试验，都表现出循环软化效应。在试验初期
(N < 100) 循环应力范围迅速缩小，随后进入稳定软
化阶段，循环应力范围随循环周次线性降低。试验
第 47 卷 第 6 期 2021 年 6 月
中国测试 CHINA MEASUREMENT & TEST
Vol.47 No.6 June, 2021
doi: 10.11857/j.issn.1674-5124.2021010020
回火马氏体钢锻件蠕变疲劳交互作用研究
刘兰舟1， 高怡斐1,2， 张志玮2， 王艳江2， 陈 新2
Abstract: In order to investigating the creep-fatigue interaction behavior of 1Cr11Ni2W2MoV tempered martensitic stainless steel forging under high temperature environment, dumbbell specimens were machined, and low cycle fatigue tests with different peak strain hold time were carried out on an electro-hydraulic servo testing machine. After test, the fracture morphology and longitudinal section damage characteristics of fatigue specimens were analyzed by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). It was found that longer hold time enhanced the cyclic softening effect, which enlarged the inelastic strain range of hysteresis loop, and caused the decrease of fatigue life. The fatigue striations in the fracture morphology were reduced, but ductile damage characteristics appeared. The secondary cracks increased in the longitudinal section, and the main crack path became more tortuous under longer hold time. The micro-void defects of the raw material induced the propagation of the main crack under long hold time, which resulted in greater damage. The creep fatigue interaction was embodied in two aspects. Strain hold not only intensified cyclic softening effect, but also weakened the ability of material to resist crack initiation and growth. Keywords: performance evaluation; creep fatigue interaction; low cycle fatigue; fracture analysis
一种梯度形变高碳马氏体不锈钢的低温二次硬化回火方法[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010603963.6(22)申请日 2020.06.29(71)申请人 北京科技大学地址 100083 北京市海淀区学院路30号(72)发明人 李晶 张杰 史成斌 李首慧 (74)专利代理机构 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401代理人 皋吉甫(51)Int.Cl.C21D 1/18(2006.01)C21D 1/68(2006.01)C21D 1/78(2006.01)C21D 6/00(2006.01)C21D 9/18(2006.01)C22C 38/02(2006.01)C22C 38/04(2006.01)C22C 38/22(2006.01)C22C 38/24(2006.01)C22C 38/26(2006.01)(54)发明名称一种梯度形变高碳马氏体不锈钢的低温二次硬化回火方法(57)摘要本发明公开了一种梯度形变高碳马氏体不锈钢的低温二次硬化回火方法，其特征在于，对刀坯固溶处理后进行梯度奥氏体形变处理，将刀坯锻造至成品刀形状，显著细化刃部晶粒的同时，在刀刃处引入大量位错，在采用低温回火的方法，促进纳米级碳化物的弥散析出，采用该方法可以进而提高刀具硬度、耐蚀性、锋利性能和使用寿命。
权利要求书1页 说明书4页 附图5页CN 111876561 A 2020.11.03C N 111876561A1.一种梯度形变高碳马氏体不锈钢的低温二次硬化回火方法，其特征在于，对刀坯固溶处理后进行梯度奥氏体形变处理，将刀坯锻造至成品刀形状，显著细化刃部晶粒的同时，在刀刃处引入大量位错，在采用低温回火的方法，促进纳米级碳化物的弥散析出，进而提高刀具硬度、锋利性能和使用寿命，其中，所述方法包括：S1：采用冷轧板刻出刀坯，对刀坯进行固溶处理；S2：对刀坯进行梯度的奥氏体形变处理；S3：对刀坯进行低温回火处理。
高碳回火马氏体型钢
硬度
淬火马氏体的硬度主要是由碳原子间隙固溶所造 成的晶体点阵不对称的四角弹性畸变场与位错的 交互作用引起的；其次是马氏体晶界与位错的交 互作用；另外是孪晶亚结构中孪晶界对位错滑移 的阻碍作用。 淬火马氏体的硬度取决于过饱和固溶体中间隙固 溶的量，但是将马氏体间隙固溶的C含量提高到 一定值以上引起的硬化并不是很有效，而付出的 牺牲塑性与韧性的代价却很大，因此不能仅依靠 间隙固溶来提高硬度。
⑤好的冷热加工性能和成型性。
使用性能与组织的关系
耐磨性 硬度 红硬性 切断抗力 强度和塑性、韧性
耐磨性
刃具在工作时的失效主要是它的韧部与切屑及钢 件表面的金属间相互滑动所产生的磨损造成的。
耐磨性通常是根据试样间的滑动磨损试验来评价 的。试验结果表明，在淬火马氏体中未固溶碳化 物对钢的耐磨性有着很大的作用。未固溶碳化物 越多，耐磨性越好。因此，钢中常加入W、V和 Cr等元素来提高耐磨性，至于未固溶碳化物究竟 加入多少为好还是一个问题。
（1）固溶着一定C量和合金元素的马氏体基体＋二次硬化 物＋未固溶碳化物。
（2）马氏体基体＋金属间化合物
粗大的马氏体组织增大脆性断裂的倾向性，是刃 具崩刃的一个原因，均匀的粒状珠光体组织的过 热倾向性小，经适当的淬火处理后可得到隐晶马 氏体。另外在钢中加入V、Cr、W等元素可以克服 过热敏感性的缺点。
马氏体的淬透性对于刃具钢有两方面意义，一是 要是刃具获得均匀的马氏体组织，二是可以实现 缓慢冷却淬火，从而可使刃具的淬火变形减低到 最小程度。淬火前后体积差的控制通常是通过奥 氏体量的改变来调整马氏体相变的体积的，亦即 通过Ms点的改变来实现的，可以通过加入强烈降 低Ms点的元素Mn来实现。
切断Байду номын сангаас力
稀土对高碳钢回火转变及动力学影响的研究
稀土对高碳钢回火转变及动力学影响的研究
林勤;付廷灵;杜垣胜;余宗森;叶文;裴雷
【期刊名称】《中国稀土学报》
【年(卷),期】1994(12)1
【摘要】从非等温动力学理论出发，应用扫描量热法，研究了稀土对高碳钢回火过程及马氏体和残余奥氏体分解动力学的影响。
结果表明：稀土使马氏体和残余奥氏体分解温度升高，热效应值降低，激活能升高，相变机制发生变化．
【总页数】4页(P34-37)
【关键词】高碳钢;动力学;回火转变;稀土金属
【作者】林勤;付廷灵;杜垣胜;余宗森;叶文;裴雷
【作者单位】北京科技大学物理化学系
【正文语种】中文
【中图分类】TG161.5
【相关文献】
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第23卷第4期2011年4月钢铁研究学报Jour nal of Ir on and Steel ResearchV ol.23,No.4 A pril 2011基金项目: 十一五 国家科技支撑计划项目(2007BAE 51B04); 上海市重点学科建设 (S30107);宝山钢铁股份有限公司项目:高性能精品模具钢系列产品的研究与开发(2007 9~2010 12)作者简介:李绍宏(1982 ),男,博士研究生; E mail:un iqu els h@; 收稿日期:2010 01 18高碳高合金马氏体钢回火过程连续性转变的内耗行为研究李绍宏, 邓黎辉, 谢殷子, 吴晓春(上海大学材料科学与工程学院,上海200072)摘 要:高碳高合金马氏体钢淬火后在回火过程中存在过饱和碳原子偏聚现象,碳原子偏聚于位错附近的间隙位置,回火过程中以碳化物形式沉淀析出。
通过内耗研究表明,随着回火温度的增加,Snoek 峰驰豫强度下降并消失,SK K 峰驰豫强度降低并随回火温度的升高而宽化。
由该结果可知由于大量碳原子偏聚于位错处,随后以细颗粒碳化物形式在位错处析出。
随着回火温度增加,大部分位错回复消失及碳化物聚集长大,同时残余奥氏体分解产生硬化效应,使钢的硬度增加而韧性下降。
关键词:高合金;马氏体;位错;内耗;滞弹性;残余奥氏体文献标志码:A 文章编号:1001 0963(2011)04 0037 05Internal Friction Behavior of Continuous Transformation During the Process of Tempering on the High Carbon High Alloyed Martensitic SteelLI Shao hong, Deng Li hui, XIE Yin zi, WU Xiao chun(Scho ol of M ater ials Science and Eng ineer ing,Shang hai U niver sity,Shanghai 200072,China)Abstract:T he super satur ating car bo n ato ms wer e apt to seg reg ate nearby t he dislocatio ns and precipitated as car bides in the hig h carbon high allo y martensitic steels during tempering.T he results o f inter na l friction behavio r show that the str eng th of Sno ek r elax atio n and the SK K peak are reduced wit h the incensement of tempering tem per ature.I n addition,the SK K peaks are broader w hile the temperatur e increases.T he results indicate the car bo n atoms cluster s nearby the dislocations and precipit ated as car bides dur ing temper ing.T he dislocatio ns are elimina ted and the car bides gr ow up in the process of tempering.At the same time,the transformation of retained austenite enhances t he hardness and decreases the to ug hness.Key words:hig h allo y steel;martensite;dislocatio n;internal fr ictio n;anelasticity ;r etained austenite物体在发生机械振动的过程中由于内部原因引起振动能量逐渐损耗的现象称为内耗(IF)。
金属材料的内耗与材料本身结构特点和结构缺陷有密切的联系[1],内耗是其内部的点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷以及它们之间相互作用而具有的吸收其机械能的一种材料属性。
由于材料的滞弹性(anelastici ty )[2 3],应变要经过一个弛豫过程才能达到与应力相应的平衡值。
当应力卸载后,应变经过弛豫又逐渐回复到零。
弛豫时间 随着温度T 的变化而变化,通常遵从Arrhenius 关系:= 0ex p E kT(1)式中,E 是激活能;k 是玻尔兹曼常数; 0是弛豫时间指数前因子;T 为绝对温度。
根据滞弹性内耗的理论[1 2],当 =1时( =2 f ,f 是测量频率),即当=2 f 0expEkT=1(2)时,内耗将出现一个峰值。
根据内耗峰出现或消失的条件可推知物体内部发生的组织结构的变化。
为准确确定内耗峰温,背景内耗Q -1b 可根据下式从内耗曲线上扣除[4]:Q-1b=A+B ex p-Ck T(3)式中,k为玻尔兹曼常数;A,B和C均是与温度无关的待定常数;T为绝对温度。
高碳高合金马氏体钢回火转变过程复杂,其转变包括碳原子向点阵偏聚、碳化物的沉淀析出、残余奥氏体转变、马氏体分解等,这些过程往往相互重叠并发生在一个很小的范围内,利用直观方法往往难以明确其转变过程的连续性,笔者试图用内耗的方法研究回火过程转变的连续性。
1 试验材料及方法试验材料为宝钢特钢生产的新型高强韧高碳高合金冷作模具钢。
该钢经电渣重熔后锻造成 180mm成品棒材,其化学成分见表1所示(质量分数,%)。
试验材料经1313K油淬后加工成1m m 2m m 50m m试样在低频内耗仪[1](葛氏扭摆)上以自由衰减方式测量其淬火态和经不同温度回火后的温度 内耗谱(Q-1 T)。
加热速率为3K/m in,测量温度范围为室温到723K,应变振幅为3 10-6。
冲击韧性试样尺寸为10mm 10mm 55mm无缺口试样。
残余奥氏体量的测定采用X射线[CuK ( = 1 5418 10-10m)]衍射仪(D/M ax 2200,Rigaku, Japan)进行,并结合相变仪(DIL805A/D,Baehr Thermo,Ger many)进行回火过程的转变研究。
表1 试验材料的化学成分Table1 Chemical composition of the used steel %元素C Si M n C r M o V S P含量0 980 980 308 802 000 500 00080 012 试验结果与讨论2 1 高碳高合金钢的基本内耗行为图1显示了高碳高合金钢经淬火后进行升温和降温过程的内耗行为。
从图1中可以看到,经淬火后升温测量在492 5K附近出现了一个很高的内耗峰,而降温过程的内耗峰则明显降低并宽化,同时峰温向高温移动至525K。
图2分别为淬火态和经不同温度回火后试样的内耗行为。
从图2中可以看出,经483K回火后内耗峰比淬火态的内耗峰稍高,峰温为501 5K,并且在353~503K范围内回火试样的内耗明显低于淬火试样的内耗。
试样经813K 高温回火后内耗峰明显降低并宽化且峰温(595K)向高温移动。
图1 淬火态升温和降温时温度 内耗谱Fig 1 Internal friction as a f unction of temperature during heating and cooling in the quenched sample图2 不同热处理状态升温温度 内耗谱Fig 2 Internal friction as a function of temperature indif ferent tempering samples由于高碳高合金马氏体钢回火时存在碳原子向点阵偏聚、碳化物的沉淀析出、残余奥氏体转变、马氏体分解等过程,而这些过程往往相互重叠并发生在一个很小的范围内。
图3、图4分别为淬火态和483K回火态试样根据内耗理论[4 6]进行内耗峰分峰图3 1313K淬火态的内耗峰Fig 3 Internal friction spectra of quenched sample38钢 铁 研 究 学 报 第23卷图4 483K回火态的内耗峰Fig 4 Internal friction spectra of tempered sample处理的温度 内耗谱。
经过背景扣除[7]并计算激活能[6,8]可将淬火态试样和483K回火态试样的温度 内耗谱分出4个内耗峰。
根据峰温的高低分别标识为P1(343K)、P2(454K)、P3(501K)、P4(553K),其中P1(H=0 878eV, 0=5 516 10-15s)为间隙碳原子应力感生有序作用引起的Snoek峰[9 12]。
P3 (H=1 28eV, 0=1 924 10-15s)经二次升温测量和随着回火温度的升高峰温不断降低并明显宽化。
大量研究表明该峰为SKK峰[13 15]。
Schoeck[16]和Seeger[17]认为该峰是由于位错运动引起气团中间隙原子的重新分布,位错附近溶质原子气团、弯结对的形成以及弯结的侧向运动拖拽溶质原子一起运动,间隙原子与位错之间的交互作用在应力作用下引起的[18]。
如图2所示,经483K回火后SKK峰比淬火态试样SKK峰高,但随着回火温度的升高,位错被回复、消失,间隙原子与位错的交互作用减弱而使内耗峰降低。
同时回火过程中碳化物在位错周围的析出而造成对位错的钉扎作用,使位错在应力作用下拖拽能力减弱而导致峰温向高温移动及宽化。
2 2 高碳高合金钢回火过程的内耗表征2 2 1 碳偏聚在 Fe中应力诱发碳、氮等间隙原子微扩散而引起的驰豫称为Snoek驰豫[19]。
由于淬火马氏体在位错和亚晶壁的周围存在应力场,从而为碳原子提供了比正常点阵间隙位置能量更低的位置 缺陷附近的一些间隙位置。
当马氏体在低温回火时碳原子首先向这些低能量的位置上重新分布。
由于间隙原子在外力作用时存在应力感生有序的倾向,对应于应力产生的应变就有弛豫现象。
当晶体在这个方向上受交变应力作用时,间隙原子在这些位置来回跳动且应变落后于应力而导致能量的损耗。
弘津祯彦[20]研究了含碳量为1 1%高碳钢马氏体中某一碳原子周围的八面体位置上其他碳原子可能出现的几率(图5)。
可见其他碳原子最易在(100)晶面聚集,其次为(110)晶面。