钢中的回火转变(金属)
合集下载
钢的回火转变.pptx
Si—可有效提高钢回火抗力
原
因
：
硅
能
溶
解
到
-
碳
化
物
中
，增加了它
第9页/共24页
的稳定
性
，
2.合金元素对AR转变的影响
1）ARB、 ARP 、AR M
二次淬火—当AR在B和P之间的A稳定区域保持，AR不发生分解，在随 后冷
却转变为M。
2）回火时的二次淬火和稳定化、催化现象
催化—回火时二次淬火的Ms’Ms产生的二次M的量较多
高碳钢中回火马氏体与下贝氏体的区别
第7页/共24页
从显微组织的形态和分布来看，下贝氏体与高碳钢回火马氏体很 相似，
都是暗黑色针状，各个针状物之间都有一定的交角，而它们的区别是 ：
1）高碳钢的回火马氏体表面浮凸呈N字形，下贝氏体的表面浮凸是不 平行
的，相交成“v”形或“Λ”形；
2）高碳钢回火马氏体中存在位错与孪晶，下贝氏体中铁素体也有位 错缠结
片状M形成—产生显微裂纹
回火--应力消除和在裂纹中析出碳化物--部分显微裂纹
自动焊合
第15页/共24页
三、中碳钢回火时机械性能的变化 1.T250℃ T--、塑性不变、HRC 2.200~300℃ T--HRC 3. 300℃ 与低碳钢相似，韧性、强度 弹簧钢：淬火+中温回火
第16页/共24页
§7-3 回火脆化现象
缺点：不能解释为什么钢中同时存在某些合金元素和杂质才会发生脆 性
修正： ①二次偏聚理论； ②三元固溶体的平衡偏聚理论
2）非平衡偏聚理论
Fe3C析出，杂质元素在其周围富集—脆化 4.抑制TE的措施
①在钢中加入适量的Mo、W等元素；
淬火钢回火时的组织转变
3 残余奥氏体的转变
200~300℃范围属于回火的第二阶段。在这个阶段，将发生残余奥氏体的
分解。含碳量w（C）低于0.4%的钢淬火后不出现残余奥氏体，故不存在残余奥 氏体的分解转变问题。含碳量w（C）大于0.4%的钢淬火后可能得到马氏体和残
余奥氏体。残余奥氏体或者在较高温度范围内（下贝氏体转变区）转变为下贝氏 体；或者在Ms点以下较低温度范围内转变为马氏体。
含碳量w（C）低于0.2%的板条马氏体在100~ 200℃之间回火时没有ε碳化物的
析出，C原子仍然偏聚在位错线附近。这是由于C原子偏聚的能量状态低于析出 碳化物的能量状态。当回火温度高于200℃时，才有可能通过单相分解析出碳化 物，使a基体中的碳含量降低。
2.3 中碳钢马氏体的分解
中碳钢在正常淬火时得到低碳板条位错马氏体与高碳片状孪晶马氏体的混合组织， 故回火时也兼具低碳马氏体与高碳马氏体的分解特征。
• 回火第一阶段转变后，钢的组织由过饱和度 降低了的a固溶体和高度弥散分布、与母相a 保持共格联系的ε亚稳碳化物组成，这种组 织称为回火马氏体。
• 体心立方马氏体的含碳量与淬火钢的原含碳 量无关，如前所述，均为
w(C)0.25%~0.30%。
图7 不同碳含量马氏体回火时碳浓度的变化
图8 w(C)1.84%高碳马氏体回火时三种碳化物的析出范围
图4 Fe-15Ni-1C马氏体150℃×lh回火后ε-FexC的TEM照片
2.1 高碳马氏体的分解——(1) 高碳马氏体的双相分解
(a) (a)
(b) (b)
图5 图马1氏1.1体5 双马相氏分体双解相示分意解图示意图
((cc) )
图6图马11氏.16体马双氏相体分双解相时分碳解的时分碳布的分布
钢的热处理——钢的回火转变
四 碳化物转变(250~400℃) ——转变第三阶段
（一）高碳马氏体
碳钢中马氏体过饱和的C几乎全部脱溶，但仍 具有一定的正方度。形成两种比ε-FexC更加稳定 的碳化物： 一种是c-Fe5C2——单斜晶系
一种是θ-Fe3C——正交晶系
(1)碳化物转变取决于回火温度，也和时间有关， 随着回火时间的延长，转变温度可以降低。 (2)是否出现χ-Fe5C2与钢的C%有关，C%增加有利 于χ-Fe5C2产生(板条马氏体不易产生χ-Fe5C2)。
c
c/a
3.02 3.02 2.886 2.886 2.884 2.878 2.874
1.062 1.062 1.013 1.012 1.009 1.006 1.004
碳含量 (%) 1.4
1.2 0.29 0.27 0.21 0.14 0.08
250
1h
2.863
2.872
1.003
0.06
2. 马氏体单相分解 当温度高于150℃时，碳原子扩散能力 加大，a-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a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。
淬火碳钢在不同温度回火，可得到不同的 组织： 250℃以下回火，得到α+碳化物(ε,η)， 即回火马氏体 (碳化物存在于板条或片内)， 记作M‘ ----低温回火 350~500℃回火，得到α （0.25%C）+θ 碳 化物，即回火屈氏体(细小碳化物及针状 α )， 记作T‘。----中温回火 500~650℃回火，得到平衡态等轴α+θ碳 化物，即回火索氏体(细粒碳化物及等轴 α)，记作S‘。-----高温回火
退火、正火和回火时的组织转变、性能变化及实际应用
退火、正火和回火时的组织转变、性能变化及实际应用一、退火时的组织转变、性能变化及实际应用1、扩散退火是为了消除化学成分的不均匀，改善组织。
扩散退火是一种加热温度高、保温时间长的热处理方法。
其生产效率低，热能消耗大，工件氧化及脱碳也很严重，以致金属损失大。
故只有在必要时才使用，一般只用于高合金钢铸锭和大型铸件。
2、完全退火在加热过程中，使钢的组织全部转变的奥氏体，在冷却过程中，奥氏体转变为细小而均匀的平衡组织，从而降低钢的强度，细化晶粒，充分消除内应力。
完全退火主要用于亚共析钢，过共析钢不宜采用完全退火。
由于完全退火工艺往往需要很长时间，生产中多采用等温退火来代替完全退火。
3、球化退火是使钢获得球状组织的工艺方法。
所谓球状组织是指呈球状小颗粒的渗碳体，均匀地分布在铁素体基体中的混合物。
在球化退火前，若钢的原始组织中有明显网状渗碳体时，应先进行正火处理。
球化退火后的性能和应用范围见初级部分。
4、去应力退火详见初级部分。
二、正火时的组织转变、性能变化及实际应用详见初级部分。
三、回火时的组织转变、性能变化及实际应用1、低温回火（＜250℃）低温回火得到的组织是回火马氏体，其性能是：具有高的硬度（HRC58～64）和高的耐磨性，和一定的韧性。
主要用于刀具、量具、拉丝模以及其它要求硬而耐磨的零件。
2、中温回火（250℃～500℃）中温回火得到的组织是回火托氏体，其性能是：具有高的弹性极限、屈服点和适当的韧性，硬度可达HRC40～50。
主要用于弹性零件及热锻模等。
3、高温回火（＞500℃）高温回火得到的组织是回火索氏体，具有良好的综合力学性能（足够的强度与高韧性相配合），硬度达HRC25～40。
生产中常把淬火及高温回火的复合热处理工艺称为“调质”。
调质处理广泛用于受力构件，如螺栓、连杆、齿轮、曲轴等零件。
调质与正火相比较，不仅强度较高，而且塑性和韧性远高于正火钢，这是由于调质钢的组织是回火索氏体。
因此，重要零件应采用调质。
钢中的回火转变之马氏体的分解课件
马氏体是钢在冷却过程中，当温度低 于某一特定点时，奥氏体转变成的一 种晶体结构，其晶体结构与奥氏体不 同，呈现出特定的晶体学特征。
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。
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。
钢的回火转变知识点总结
抑制回火脆性。
8.哪些机械性能产生变化？
（1）硬度。 （2）强度和韧性。
9.回火脆性
[例题]将共析钢加热至 780℃，经保温后，请回答：
第2页共3页
（1）若以图示的 V1、V2、V3、V4、V5 和 V6 的速度进行冷却，各得到什么组织？ （2）如将 V1 冷却后的钢重新加热至 530℃，经保温后冷却又将得到什么组织？力学性 能有何变化？
①离位析出；原位析出。（本质：扩散）
回火第三阶段 （250-400℃）
碳化物的转变
②一般规律：随温度升高，碳化物由亚稳态向稳态 转变。
③随时间的延长，碳化物转变温度逐渐降低。
回火第四阶段 渗碳体的聚集长大 亚结构全部消失。
（400℃以上） 和α相回复、再结晶
第1页共3页
4.回火的目的
稳定组织，减小或消除淬火应力，提高钢的塑韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适
具有强度、塑性和 韧性都较好的综 合机械性能。
中碳结构钢和低合金结 构钢（发动机曲轴、连杆、 连杆螺栓、汽车半轴、机 床主轴、齿轮）
6.回火时间
一般不超过 2h。
7.回火后的冷却 （1）一般采用空冷，防止重新产生内应力和变形、开裂。
（2）对于具有第二类回火脆性的某些合金钢工件，高温回火后应进行油冷或水冷，以
马氏体的分解
钢降低较缓。 ③回火时间对马氏体中含碳量影响较小，初期下降
很快，随后趋于平缓。
④较低温时，二相式分解（两种正方度的马氏体）；
较高温时，连续式分解（一种正方度的马氏体）。
回火第二阶段 （200-300℃）
残余奥氏体的转变
①随回火温度的升高，残余奥氏体的数量逐渐减少。 ②残余奥氏体和过冷奥氏体无本质区别，只是两者 所处的物理状态不同，使转变速度有所差异。
第六章钢的回火转变
一、合金元素对马氏体分解的影响
• 在马氏体分解阶段要发生马氏体中过饱和 碳的脱溶和碳化物粒子的析出与聚集长大， 同时基体α相中的碳含量下降。
• 合金元素的作用主要在于通过影响碳的扩 散而影响马氏体的分解过程以及碳化物粒 子的聚集长大速度，从而影响α相中碳浓度 的下降速度。这种作用的大小因合金元素 与碳的结合力的大小不同而异。
一、马氏体中C 原子偏聚(＜100℃)
• 当碳含量超过0.2%时，偏聚于位错等晶体缺陷处 的碳原子已经达到饱和状态，多余的碳原子只能 处于无缺陷晶格的扁八面体间隙位置，即处于非 偏聚状态，从而导致对电阻率有较大贡献。
• 用碳原子在晶体缺陷处偏聚的观点能够较圆满地 解释碳含量小于0.2%时，马氏体不呈现正方度， 为立方点阵结构，而当碳含量高于0.2%时，才可 能测出正方度的现象。
• （1）马氏体的双相分解
125-150℃以下，随碳化物的析出，出现两 种正方度不同的α相，即具有高正方度的保持原 始碳含量的未分解的马氏体以及具有低正方度的 碳已部分析出的α相。
随着回火时间的延长，即随着碳化物析出， 两种α相的碳含量均不发生改变，只是高碳区愈 来愈少，低碳区愈来愈多。
（1）马氏体的单相分解
(2)再结晶： 回火温度高于600℃发生再结晶，板条马氏体形成
位错密度很低的等轴α相取代板条α晶粒——再结晶；
片状马氏体回火温度高于400℃孪晶全部消失，出 现胞块组织，温度高于600℃发生再结晶。这一过程也 是形核(亚晶界为核心)、长大过程。
(3)碳化物长大： 温度高于400℃，碳化物已与α相脱离共格关系而
• 板条状马氏体
• 低碳(＜0.2%C)板条马氏体在100-200℃回 火，C原子仍偏聚在位错线附近处于稳定状 态，不析出ε-FexC。
回火
ε
通过回火可以单相分解的形式从马氏体中直接析出 θ 。
ε
碳化物。 碳化物。
碳化物聚焦长大
a相状态变化及碳化物聚焦长大 回火温度高于400度 片状渗碳体逐渐球化并聚集长大， 回火温度高于400度，片状渗碳体逐渐球化并聚集长大， 400 铁素体基体也将发生回复和再结晶。 铁素体基体也将发生回复和再结晶。 一般将等轴铁素体加尺寸较大 尺寸较大的粒状渗碳体的混合组织 一般将等轴铁素体加尺寸较大的粒状渗碳体的混合组织 称为回火索氏体。 称为回火索氏体。 1、内应力消失 第一类应力（宏观应力） 第一类应力（宏观应力） 第二类应力（微观应力） 第二类应力（微观应力） 第三类应力（微观应力） 第三类应力（微观应力） 2、回复与再结晶 当温度高于550度消除。 当温度高于 度消除。 当温度高于500度消除。 度消除。 当温度高于 当温度高于300度消除。 当温度高于 度消除。
第一类回火脆性： 第一类回火脆性： 度之间出现的回火脆性称为第一类回火脆性， 在250-400度之间出现的回火脆性称为第一类回火脆性，也称 度之间出现的回火脆性称为第一类回火脆性 低温回火脆性。（所有钢都有回火脆性） 低温回火脆性。（所有钢都有回火脆性） 。（所有钢都有回火脆性 主要特征： 主要特征： 将已经产生第一类回火脆性的工件加热到更高温度回火，则可 将已经产生第一类回火脆性的工件加热到更高温度回火， 以消除脆性，使冲击韧性重新升高。 以消除脆性，使冲击韧性重新升高。再将该工件在产生这种回火 脆性的温度区间内回火，也不会重新产生这种脆性。（不可逆回 脆性的温度区间内回火，也不会重新产生这种脆性。（不可逆回 。（ 火脆性） 火脆性） 在产生回火脆性的温度保温后，不论随后是快冷还是慢冷， 在产生回火脆性的温度保温后，不论随后是快冷还是慢冷，钢 件都会产生脆化。（从断口上可以观察，多为晶间断裂） 件都会产生脆化。（从断口上可以观察，多为晶间断裂） 。（从断口上可以观察
通过回火可以单相分解的形式从马氏体中直接析出 θ 。
ε
碳化物。 碳化物。
碳化物聚焦长大
a相状态变化及碳化物聚焦长大 回火温度高于400度 片状渗碳体逐渐球化并聚集长大， 回火温度高于400度，片状渗碳体逐渐球化并聚集长大， 400 铁素体基体也将发生回复和再结晶。 铁素体基体也将发生回复和再结晶。 一般将等轴铁素体加尺寸较大 尺寸较大的粒状渗碳体的混合组织 一般将等轴铁素体加尺寸较大的粒状渗碳体的混合组织 称为回火索氏体。 称为回火索氏体。 1、内应力消失 第一类应力（宏观应力） 第一类应力（宏观应力） 第二类应力（微观应力） 第二类应力（微观应力） 第三类应力（微观应力） 第三类应力（微观应力） 2、回复与再结晶 当温度高于550度消除。 当温度高于 度消除。 当温度高于500度消除。 度消除。 当温度高于 当温度高于300度消除。 当温度高于 度消除。
第一类回火脆性： 第一类回火脆性： 度之间出现的回火脆性称为第一类回火脆性， 在250-400度之间出现的回火脆性称为第一类回火脆性，也称 度之间出现的回火脆性称为第一类回火脆性 低温回火脆性。（所有钢都有回火脆性） 低温回火脆性。（所有钢都有回火脆性） 。（所有钢都有回火脆性 主要特征： 主要特征： 将已经产生第一类回火脆性的工件加热到更高温度回火，则可 将已经产生第一类回火脆性的工件加热到更高温度回火， 以消除脆性，使冲击韧性重新升高。 以消除脆性，使冲击韧性重新升高。再将该工件在产生这种回火 脆性的温度区间内回火，也不会重新产生这种脆性。（不可逆回 脆性的温度区间内回火，也不会重新产生这种脆性。（不可逆回 。（ 火脆性） 火脆性） 在产生回火脆性的温度保温后，不论随后是快冷还是慢冷， 在产生回火脆性的温度保温后，不论随后是快冷还是慢冷，钢 件都会产生脆化。（从断口上可以观察，多为晶间断裂） 件都会产生脆化。（从断口上可以观察，多为晶间断裂） 。（从断口上可以观察
钢的热处理工艺
2)200~300℃回火时出现硬度平台是由于残余 奥氏体转变(使硬度上升)和马氏体大量分解(使硬度 下降)两个因素综合作用的结果。
3)合金元素能够不同程度上阻碍回火硬度的降低， 同时回火时(500~600℃)可以造成二次硬化。
（2）强度和塑性 回火温度升高，强度不断下降，塑性不断上升。
电子显微镜下可以观察到ε-FexC为长1000条状Å(空间 形态为薄片状)
此时马氏体点阵常数a增加，c减小，正方度c℃ 碳钢中马氏体过饱和的C 几乎全部脱溶，但仍具有
一定的正方度。
形成两种比ε-FexC更加稳定的碳化物 *一种是χ-Fe5C2—单斜晶系 *一种是θ-Fe3C——正交晶系。 具体形成过程可表示为：
α′→α相+ε-FexC →α相+χ-Fe5C2+ε-FexC →α相+θ-Fe3C+χ-Fe5C2+ε-FexC →α相+θ-Fe3C+χ-Fe5C2 →α相+θ-Fe3C。
3.碳化物析出与转变规律
(1)是否出现χ-Fe5C2与钢的C%有关，C%增加有利于χ-Fe5C2产生 (板条马氏体不易产生χ-Fe5C2)。
(3)碳化物转变取决于回火温度，也和时间有关。 随着回火时间的延长，转变温度可以降低。
4. 最终组织：回火屈氏体 具有一定过饱和度的α 相和与其无共格关系的θ-
Fe3C 碳化物混合组织。 对于合金钢，回火过程中形成细小弥散的与α 相共格
的特殊碳化物，导致钢的硬度增加称为二次硬化。
（三）残余奥氏体转变(200~300℃）
1. 残余奥氏体与过冷奥氏体相比 ①两者都是C在α-Fe中的固溶体，转变的动力学曲线
很相似。 ②物理状态不同，残余奥氏体在淬火过程中发生了高
3)合金元素能够不同程度上阻碍回火硬度的降低， 同时回火时(500~600℃)可以造成二次硬化。
（2）强度和塑性 回火温度升高，强度不断下降，塑性不断上升。
电子显微镜下可以观察到ε-FexC为长1000条状Å(空间 形态为薄片状)
此时马氏体点阵常数a增加，c减小，正方度c℃ 碳钢中马氏体过饱和的C 几乎全部脱溶，但仍具有
一定的正方度。
形成两种比ε-FexC更加稳定的碳化物 *一种是χ-Fe5C2—单斜晶系 *一种是θ-Fe3C——正交晶系。 具体形成过程可表示为：
α′→α相+ε-FexC →α相+χ-Fe5C2+ε-FexC →α相+θ-Fe3C+χ-Fe5C2+ε-FexC →α相+θ-Fe3C+χ-Fe5C2 →α相+θ-Fe3C。
3.碳化物析出与转变规律
(1)是否出现χ-Fe5C2与钢的C%有关，C%增加有利于χ-Fe5C2产生 (板条马氏体不易产生χ-Fe5C2)。
(3)碳化物转变取决于回火温度，也和时间有关。 随着回火时间的延长，转变温度可以降低。
4. 最终组织：回火屈氏体 具有一定过饱和度的α 相和与其无共格关系的θ-
Fe3C 碳化物混合组织。 对于合金钢，回火过程中形成细小弥散的与α 相共格
的特殊碳化物，导致钢的硬度增加称为二次硬化。
（三）残余奥氏体转变(200~300℃）
1. 残余奥氏体与过冷奥氏体相比 ①两者都是C在α-Fe中的固溶体，转变的动力学曲线
很相似。 ②物理状态不同，残余奥氏体在淬火过程中发生了高
金属学原理与热处理 第七章
学习要求： 一、钢的热处理原理
1. 掌握等温转变曲线和连续冷却转变曲线 2.掌握碳钢在加热和冷却时的组织转变过程
和转变产物的性能 3.掌握合金的时效和调幅分解过程 二、热处理工艺 掌握退火、正火、淬火和回火工艺的目的、
温度和冷却方式，正确制定工艺
第七章钢在加热和冷却时的转变
§7.1 概述 §7.2 钢在加热时的转变 §7.3 钢的过冷奥氏体转变曲线
入γ的终了温度 Arcm---冷却时γ开始析出二次渗
碳体的开始温度
推荐钢号
40Cr 45﹟钢 GCr6 GCr15 65Mn 60Si2Mn
T8A T10A 9SiCr CrWMn 5CrMnMo
典型零件用钢的化学成分及临界温度
C 0.37～0.45 0.42～0.50 1.05～1.15 0.95～1.05 0.57～0.65 0.62～0.70 0.75～0.84 0.95～1.04 0.85～0.95 0.90～1.05 0.50～0.60
改变钢的临界点，从而改变过热度 本身扩散系数低，均匀化过程显著减缓。
奥氏体形成速度的因素
加热温度 原始组织 化学成分
扩散速度，相变驱动力 形核位置，碳扩散距离
碳，合金元素
§7.2 钢在加热时的转变
奥氏体晶粒度：奥氏体晶粒的大小。
1-4级：粗晶 5-8级：细晶
§7.2 钢在加热时的转变
起始晶粒度 实际晶粒度
概述
概述
热处理作用（P177）：
1. 改变钢的内部组织、结构，以改善其性能，延长零件 使用寿命；
2. 消除铸造、锻压、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷， 细化晶粒，消除偏析，降低内应力，使钢的组织和性能 更加均匀。
3. 预备热处理可以可以为后序加工及最终热处理作好 组织准备。
1. 掌握等温转变曲线和连续冷却转变曲线 2.掌握碳钢在加热和冷却时的组织转变过程
和转变产物的性能 3.掌握合金的时效和调幅分解过程 二、热处理工艺 掌握退火、正火、淬火和回火工艺的目的、
温度和冷却方式，正确制定工艺
第七章钢在加热和冷却时的转变
§7.1 概述 §7.2 钢在加热时的转变 §7.3 钢的过冷奥氏体转变曲线
入γ的终了温度 Arcm---冷却时γ开始析出二次渗
碳体的开始温度
推荐钢号
40Cr 45﹟钢 GCr6 GCr15 65Mn 60Si2Mn
T8A T10A 9SiCr CrWMn 5CrMnMo
典型零件用钢的化学成分及临界温度
C 0.37～0.45 0.42～0.50 1.05～1.15 0.95～1.05 0.57～0.65 0.62～0.70 0.75～0.84 0.95～1.04 0.85～0.95 0.90～1.05 0.50～0.60
改变钢的临界点，从而改变过热度 本身扩散系数低，均匀化过程显著减缓。
奥氏体形成速度的因素
加热温度 原始组织 化学成分
扩散速度，相变驱动力 形核位置，碳扩散距离
碳，合金元素
§7.2 钢在加热时的转变
奥氏体晶粒度：奥氏体晶粒的大小。
1-4级：粗晶 5-8级：细晶
§7.2 钢在加热时的转变
起始晶粒度 实际晶粒度
概述
概述
热处理作用（P177）：
1. 改变钢的内部组织、结构，以改善其性能，延长零件 使用寿命；
2. 消除铸造、锻压、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷， 细化晶粒，消除偏析，降低内应力，使钢的组织和性能 更加均匀。
3. 预备热处理可以可以为后序加工及最终热处理作好 组织准备。
材料热处理第7章钢的回火转变
特征：
低碳钢的Ms点较高，淬火时发生自回火。
在淬火形成马氏体的过程中，除了可能发生碳原子向位错的偏聚外，在最先形成
的马氏体中还可能发生自回火，析出碳化物。钢的Ms点愈高，淬火冷却速度愈慢， 则自回火析出的碳化物就愈多。
回火温度较低不析出碳化物，高于200℃的回火析出碳化物。 淬火后在100～200℃之间回火时，低碳板条状马氏体不析出碳化物，C原子仍然 偏聚在位错线附近，这是由于C原子偏聚的能量状态低于析出碳化物的能量状态。 当回火温度高于200℃时，才有可能通过单相分解析出碳化物，使α基体中的碳含 量降低。
560 ℃ 如Ta= 250℃
等温 停留
二次淬火现象产生的原因：
a. C 、N原子气团作用。
一定温度 （如560℃）保温，破坏了柯氏气团，C、N原子将从位错逸出而使
原子气团“蒸发”，从而减小相变阻力，起到催化（反稳定化）作用。
b. 碳化物的析出提高了残余奥氏体的Ms点。
碳化物析出使其碳含量和合金元素含量下降。
马氏体分解（回火第一阶段转变）
总结：
随着回火温度↑——→不断析出过饱和碳——→马氏体的 碳含量↓ ——→立方马氏体＋ε碳化物
淬火＋低温回火
回火M B下组织相似
不同碳含量马 氏体回火时碳 浓度的变化
（三） 残余奥氏体转变（200～300℃）
残余奥氏体转变
1）残余奥氏体向珠光体及贝氏体的转变
2）残余奥氏体向马氏体的转变
a. 马氏体的双相分解
温度： 回火温度在125～150℃以下; 特征：
C0
碳化物
C1
碳化物
随着碳化物的析出，出现两种正方度不同的α相：
具有高正方度的保持原始碳含量的未分解的M； 具有低正方度的碳已部分析出的M。
低碳钢的Ms点较高，淬火时发生自回火。
在淬火形成马氏体的过程中，除了可能发生碳原子向位错的偏聚外，在最先形成
的马氏体中还可能发生自回火，析出碳化物。钢的Ms点愈高，淬火冷却速度愈慢， 则自回火析出的碳化物就愈多。
回火温度较低不析出碳化物，高于200℃的回火析出碳化物。 淬火后在100～200℃之间回火时，低碳板条状马氏体不析出碳化物，C原子仍然 偏聚在位错线附近，这是由于C原子偏聚的能量状态低于析出碳化物的能量状态。 当回火温度高于200℃时，才有可能通过单相分解析出碳化物，使α基体中的碳含 量降低。
560 ℃ 如Ta= 250℃
等温 停留
二次淬火现象产生的原因：
a. C 、N原子气团作用。
一定温度 （如560℃）保温，破坏了柯氏气团，C、N原子将从位错逸出而使
原子气团“蒸发”，从而减小相变阻力，起到催化（反稳定化）作用。
b. 碳化物的析出提高了残余奥氏体的Ms点。
碳化物析出使其碳含量和合金元素含量下降。
马氏体分解（回火第一阶段转变）
总结：
随着回火温度↑——→不断析出过饱和碳——→马氏体的 碳含量↓ ——→立方马氏体＋ε碳化物
淬火＋低温回火
回火M B下组织相似
不同碳含量马 氏体回火时碳 浓度的变化
（三） 残余奥氏体转变（200～300℃）
残余奥氏体转变
1）残余奥氏体向珠光体及贝氏体的转变
2）残余奥氏体向马氏体的转变
a. 马氏体的双相分解
温度： 回火温度在125～150℃以下; 特征：
C0
碳化物
C1
碳化物
随着碳化物的析出，出现两种正方度不同的α相：
具有高正方度的保持原始碳含量的未分解的M； 具有低正方度的碳已部分析出的M。
合金元素对钢回火转变的影响(干货)
合金元素对钢回火转变的影响合金元素对回火转变的影响，包括对回火转变的四个主要阶段的影响，即：马氏体分解；残余奥氏体分解；碳化物析出与转变；渗碳体的聚集长大与α相的再结晶。
总的规律是：合金元素的加入，都会使回火转变推迟、转变温度升高。
㈠合金元素对M分解的影响合金钢中的M分解与碳素钢相似，但其分解速度受合金元素的影响非常显著，尤其是M分解的后期。
合金元素对M分解的影响，主要是通过影响C的扩散来实现的。
因此，合金元素对C的偏聚、双相式分解的影响不大，而对单相分解的影响较大。
⑴非碳化物形成元素Ni、Mn与C的结合力与Fe相差不大，所以对C的扩散影响不大，对M分解的影响也不大；Si、Co虽不形成碳化物，但可溶入ε-FeXC中而提高其稳定性，使ε-FeXC不易聚集而推迟M的分解.⑵强碳化物形成元素Cr、Mo、W、V、Ti等强碳化物形成元素与碳原子结合力强，增大C在M中的扩散激活能，阻碍C原子的扩散，可以将M分解温度提高100～150℃。
在合金钢中，由于合金元素的作用，M分解的温度将提高，通常把合金元素这种阻碍α相中碳含量降低和碳化物颗粒长大，从而使钢件保持高强度和高硬度的性质，称为回火稳定性或抗回火性。
㈡合金元素对残余奥氏体转变的影响合金钢中的残A转变与碳素钢基本相似，只是合金元素可以改变残余A分解的温度和速度，从而可能对残余A转变的性质和类型产生影响⑴合金元素对残A转变的影响淬火合金钢回火时，残A的转变与回火温度和残A的稳定性有关。
通常，合金元素的加入提高残A的稳定性。
在Ms点以下温度回火，残A将转变为M。
若Ms点较高(＞100℃)，随后还将发生M的分解，形成M回。
Ms点以上温度回火时，残A可能发生以下转变：残A在B区域内转变为贝氏体；残A在P区域内转变为珠光体；残A在回火加热和保温过程中不发生分解，而在随后的冷却过程中转变为M⑵回火的二次淬火、稳定化及催化现象①二次淬火由于残A本身的稳定性高，或在P和B区之间比较稳定的区域保温时，残A可以不发生分解，而在随后冷却时转变为M，从而提高材料的强度和硬度的现象。
钢在回火时的转变
原碳化物回溶到母相中，而新的、更稳定的碳化物在其他部位重新形核长 大。
ε转变为χ或θ时只能按独立形核长大方式，而χ转变为θ时可以独立形 核，也可以原位转变。
.
第六章 钢在回火时的转变
2）温度及时间对碳化物转变的影响
碳化物类型的转变与回火温度有关，随回火温度的升高，由亚稳定状态 向稳定状态过渡。另外，碳化物类型的转变与回火时间也有一定的关系，通 常随回火保温时间的延长，碳化物类型的转变温度降低。
由于回火温度不同，碳化物析出可以有两种不同方式，即双相分解和单 相分解。
.
第六章 钢在回火时的转变
表 6.1 高碳（1.4%C）马氏体正方度和碳含量及回火温度的关系
.
第六章 钢在回火时的转变
（1）马氏体的双相分解
回火温度在 125～150℃以下，马氏体以双相分解方式进行分解。此时， 随着碳化物的析出，出现两种正方度不同的相，即具有高正方度的保持原 始碳含量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。
随着回火时间延长，即随着碳化物析出，两种相的碳含量均不发生改 变，只是高碳区愈来愈少，而低碳区愈来愈多。
.
第六章 钢在回火时的转变
马氏体双相分解示意图
.
第六章 钢在回火时的转变
马氏体双相分解时碳的分布
.
第六章 钢在回火时的转变
为什么会出现两种正方度？
由于温度较低，碳原子扩散能力很弱，ε-FeXC在马氏体某些碳的富集区 通过能量、结构和成分起伏形核，并向马氏体中长大。在长大时，要吸收碳， 所以碳化物附近的马氏体向其提供碳原子，而远离ε-FeXC的马氏体中碳原子 保持不变。这样在同一片马氏体出现了成分不同，而结构相同的两个区域， 每个区域相当于一相，所以称之为两相分解。合金元素对马氏体的两相式分 解没有影响。
ε转变为χ或θ时只能按独立形核长大方式，而χ转变为θ时可以独立形 核，也可以原位转变。
.
第六章 钢在回火时的转变
2）温度及时间对碳化物转变的影响
碳化物类型的转变与回火温度有关，随回火温度的升高，由亚稳定状态 向稳定状态过渡。另外，碳化物类型的转变与回火时间也有一定的关系，通 常随回火保温时间的延长，碳化物类型的转变温度降低。
由于回火温度不同，碳化物析出可以有两种不同方式，即双相分解和单 相分解。
.
第六章 钢在回火时的转变
表 6.1 高碳（1.4%C）马氏体正方度和碳含量及回火温度的关系
.
第六章 钢在回火时的转变
（1）马氏体的双相分解
回火温度在 125～150℃以下，马氏体以双相分解方式进行分解。此时， 随着碳化物的析出，出现两种正方度不同的相，即具有高正方度的保持原 始碳含量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。
随着回火时间延长，即随着碳化物析出，两种相的碳含量均不发生改 变，只是高碳区愈来愈少，而低碳区愈来愈多。
.
第六章 钢在回火时的转变
马氏体双相分解示意图
.
第六章 钢在回火时的转变
马氏体双相分解时碳的分布
.
第六章 钢在回火时的转变
为什么会出现两种正方度？
由于温度较低，碳原子扩散能力很弱，ε-FeXC在马氏体某些碳的富集区 通过能量、结构和成分起伏形核，并向马氏体中长大。在长大时，要吸收碳， 所以碳化物附近的马氏体向其提供碳原子，而远离ε-FeXC的马氏体中碳原子 保持不变。这样在同一片马氏体出现了成分不同，而结构相同的两个区域， 每个区域相当于一相，所以称之为两相分解。合金元素对马氏体的两相式分 解没有影响。
钢中的回火转变之马氏体的分解
在分解过程中，不再存在两种不同碳含量 的α相，其碳含量和正方度不断下降，当 温度达到300℃时，正方度c/a接近1。此 时α相中的碳含量ห้องสมุดไป่ตู้基本接近平衡状态， 马氏体脱溶分解过程基本上结束。
二.低碳、 中碳马氏 体的分解
低碳马氏体与高碳马氏体相比，其更不容易 析出碳化物，其碳原子在100℃~200℃时 几乎完全偏聚在位错线附近(生成位错气 团）。回火温度高于200℃时，才有可能析 出碳化物（直接析出平衡相渗碳体）。
马氏体中的碳原子含量越高，马氏体的过 饱和程度越高，碳化物的析出就更容易.
疑惑
有一本书上说双相分解 是不会有的……
它说，在100℃下，马 氏体中只有碳原子偏聚 团，尚未析出碳化物； 碳化物开始析出时，碳 原子已经可以远程扩散。 因此双向分解是一个错 误的、不会存在的东西。
疑惑
另一本书上说生成的不是ε碳化物，而是 η碳化物…… “过渡相ε碳化物是20世纪50年代初测定的，直到70年代 人们也未加怀疑。后来认为εFe2.4C就是ηFe2C，出现争论， 目前尚不能得出确切结论……”
202X
谢谢大家！
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅的阐 述观点。
2：单相分解
与双相分解相比，单相分解的 不同点在于：温度更高的情况 下，碳原子能够长程扩散，因 此已析出的碳化物可以从较远 区域获得碳原子而长大，α相 中的碳浓度梯度也会因此而消 除，也就是单相分解。
个人感觉，双向分解时马氏体中碳化物的 长大被抑制了，因此双向分解时马氏体的 形核更多，更可能获得分布均匀、细腻的 碳化物，或许性能也会更好……
总结
对于钢中的回火转变，马氏体分解是回火第一阶段转变(T1)，发 生在80℃~250℃之间；
二.低碳、 中碳马氏 体的分解
低碳马氏体与高碳马氏体相比，其更不容易 析出碳化物，其碳原子在100℃~200℃时 几乎完全偏聚在位错线附近(生成位错气 团）。回火温度高于200℃时，才有可能析 出碳化物（直接析出平衡相渗碳体）。
马氏体中的碳原子含量越高，马氏体的过 饱和程度越高，碳化物的析出就更容易.
疑惑
有一本书上说双相分解 是不会有的……
它说，在100℃下，马 氏体中只有碳原子偏聚 团，尚未析出碳化物； 碳化物开始析出时，碳 原子已经可以远程扩散。 因此双向分解是一个错 误的、不会存在的东西。
疑惑
另一本书上说生成的不是ε碳化物，而是 η碳化物…… “过渡相ε碳化物是20世纪50年代初测定的，直到70年代 人们也未加怀疑。后来认为εFe2.4C就是ηFe2C，出现争论， 目前尚不能得出确切结论……”
202X
谢谢大家！
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅的阐 述观点。
2：单相分解
与双相分解相比，单相分解的 不同点在于：温度更高的情况 下，碳原子能够长程扩散，因 此已析出的碳化物可以从较远 区域获得碳原子而长大，α相 中的碳浓度梯度也会因此而消 除，也就是单相分解。
个人感觉，双向分解时马氏体中碳化物的 长大被抑制了，因此双向分解时马氏体的 形核更多，更可能获得分布均匀、细腻的 碳化物，或许性能也会更好……
总结
对于钢中的回火转变，马氏体分解是回火第一阶段转变(T1)，发 生在80℃~250℃之间；
金属热处理工艺(退火、正火、淬火、回火)
化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理 与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、 氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入 碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制 冷却速度。一般退火的冷却速度最慢， 正火的冷却速度较快 ，淬火的冷却速度更快。但还 因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理、 局部热处理和化学热处理等 。 根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。 同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业 上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。 早在公元前 770～前 222 年中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压 变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。 中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过 淬火的。
三 钢的分类
钢是以铁、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于 2.11% 。钢是经济建设中极为 重要的金属材料。 钢按化学成分分为碳素钢（简称碳钢） 与合金钢两大类 。碳钢是由生铁 冶炼获得的合金，除铁、碳为其主要成分外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具 有一定的机械性能，又有良好的工艺性能， 且价格低廉。因此，碳钢获得了广泛的应用。 但随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不能完全满足需要，于是人们研制了 各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上， 有目的地加入某些元素（称为合金元素） 而得到的 多元合金。与碳钢比，合金钢的性能有显著的提高，故应用日益广泛。
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制 冷却速度。一般退火的冷却速度最慢， 正火的冷却速度较快 ，淬火的冷却速度更快。但还 因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理、 局部热处理和化学热处理等 。 根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。 同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业 上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。 早在公元前 770～前 222 年中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压 变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。 中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过 淬火的。
三 钢的分类
钢是以铁、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于 2.11% 。钢是经济建设中极为 重要的金属材料。 钢按化学成分分为碳素钢（简称碳钢） 与合金钢两大类 。碳钢是由生铁 冶炼获得的合金，除铁、碳为其主要成分外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具 有一定的机械性能，又有良好的工艺性能， 且价格低廉。因此，碳钢获得了广泛的应用。 但随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不能完全满足需要，于是人们研制了 各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上， 有目的地加入某些元素（称为合金元素） 而得到的 多元合金。与碳钢比，合金钢的性能有显著的提高，故应用日益广泛。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
回火过程中（T>200～300℃），马氏体分解，对残奥压力 降低，影响到残余奥氏体的转变。
a)在A1～MS之间回火，马氏体的分解可大大促进贝氏体转变 b)在MS以下回火，Ar可能转变为M，然后分解为回火M c)如加热回火时 Ar未分解，而在冷却过程中转变为 M，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，残余奥氏体又变得稳定，这一过程称为稳定 化。
固态相变 , SMSE,CUMT 本章首页 上一页 下一页 返 回 学习指南
原理篇——7 回火转变
淬火钢的组织是马氏体＋残余奥氏体。 对于碳钢，当碳含量小于0.5％时，AR量常小于2％； 当碳含量为0.8％时，AR量约为6％； 当碳含量为1.25％时，AR量超过30％； 合金钢，随着合金元素种类和数量的不同，AR的变化更大
>200℃回火时，发生单相分解析出碳化物。
中碳钢正常淬火得到(板+片)混合马氏体，回火也兼有
低碳、高碳马氏体分解特征。
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
2.886 ，3.02 1.062 ，1.012
100
125 150
1h
1h 1h
2.846
2.846 2.852
2.882 ， 3.02 1.054 ，1.013
2.886 2.886 1.013 1.012
1.2 ,0.29
0.29 0.27
175
200 225 250
1h
1h 1h 1h
2.857
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
7.1、淬火碳钢回火时的组织转变
按回火温度划分如下阶段，但各阶段也不是单独发生， 而是相互重叠的。 1.碳原子偏聚（时效阶段） ——(100℃以下) 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。 位错马氏体，低温下C、N原子短程扩散到位错线附近偏聚 孪晶马氏体，低温下C 、N原子短程扩散富集到某一晶面
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
7.1、淬火碳钢回火时的组织转变
回火时组织和性能的转变称为回火转变。 随温度升高，淬火组织将发生五个阶段变化： 时效阶段（100℃以下）： 马氏体中碳原子偏聚 回火第一阶段(80～250℃)： 马氏体分解 回火第二阶段(200～300℃)：残余奥氏体分解 回火第三阶段(250～400℃)：碳化物析出与转变 回火第四阶段(400℃以上)：渗碳体的聚集长大与 α相的再结晶。
M → M´（过饱和α＋ε-碳化物）
在普通金相显微镜下，观察不出回火马氏体中的ε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，呈黑色组织。 产物： 回火马氏体。 性能： 保留高硬度
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
20钢980℃淬火+20 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
T12钢1100℃淬火+200℃回火组织（400倍） M´+Ar
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
T12钢780℃淬火+200℃回火组织（400倍） M´+碳化物+Ar
Ar → M回或 B下（BF＋碳化物）
碳化物可能是ε－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， 本质相同，但Ar存在于M之间，受马氏体影响： (1) 马氏体条间的残奥含碳量高于平均含碳量，已转 变的马氏体会使残奥处于三向压应力状态。（使Ar在低温 较难分解） (2) 回火过程中（ T>200 ～ 300℃），马氏体分解，对 残奥压力降低，影响到残余奥氏体的转变。
700
600 500 温 度 ℃
400 300 200
100 0 -100 -200 0 Mf 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Wc 100 Ms
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
总之，这一阶段主要发生的转变是马氏体分解，得到的 组织是：有一定过饱和度的α固溶体（立方马氏体）和与其 有共格关系的ε碳化物所组成的复相混合组织，称为回火马 氏体(如图)。
第七章 淬火钢的回火转变
7.1、淬火碳钢回火时的组织转变
7.2、淬火钢回火时的力学性能变化
7.3、合金元素对回火的影响 7.4、回火脆性
固态相变 , SMSE,CUMT 本章首页 上一页 下一页 返 回 学习指南
原理篇——7 回火转变
第七章 淬火钢的回火转变
钢淬火形成M组织后不能直接使用，因为： 淬火组织（M+Ar）亚稳 M（片状）脆性大 淬火组织残余应力高 回火——将淬火零件重新加热到低于临界点A1某一温度保温， 使淬火亚稳组织转变为稳定的回火组织，并以适当的冷却 速度冷却到室温的热处理工艺过程。 回火目的：使淬火得到的亚稳组织转变为稳定的回火组织； 提高淬火钢塑性和韧性，降低其脆性； 降低或消除淬火引起的残余应力, 稳定尺寸 回火过程为何可以发生？
2.859 2.861 2.863
2.884
2.878 2.874 2.872
1.009
1.006 1.004 1.003
下一页 返 回
0.21
0.14 0.08 0.06
学习指南
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
原理篇——7 回火转变
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相，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，平均成分降至 0.250.3% ，与原始碳量、 分解温度无关。
淬火组织是高度不稳定的，原因有三： ①马氏体中的碳是高度过饱和的； ②马氏体有很高的应变能； ③与马氏体并存的还有一定数量的残余奥氏体。
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
正是由于马氏体和残余奥氏体的不稳定状态与平衡状态的
自由能差，为转变提供了驱动力，使得马氏体可自发的向平 衡状态转变，一旦动力学条件具备，转变就会自发进行。 这个动力学条件就是使原子具有足够的活动能力，回火处 理就是通过提高原子活动能力（加热）、使转变能以适当的 速度进行，或在适当时间内使转变达到所需要的程度。 根据在不同温度范围内发生的组织转变，可以将碳钢的整 个回火过程分为以下5个有区别而又相互重叠的阶段。
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
固态相变 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返 回
学习指南
原理篇——7 回火转变
2.马氏体分解（80--250 ℃ ）
马氏体的分解－－过渡型碳化物析出阶段。
随回火温度的升高及时间的延长，富集区的碳原子发生 有序化然后转变为过渡型ε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。 ε碳化物为ε-FexC（x=2～3），密排六方结构，与基体 马氏体保持共格关系。ε不是平衡相，而是向渗碳体转变前 的一个过渡相。 马氏体的分解有两种分解方式(双相分解和单相分解) 。
固态相变 , SMSE,CUMT 本章首页 上一页 下一页 返 回 学习指南
原理篇——7 回火转变
残余奥氏体等温转变动力学图
Fe-0.7C-1Cr-3Ni钢奥氏体等温转变动力学图
固态相变 , SMSE,CUMT 本章首页 上一页 下一页 返 回 学习指南
原理篇——7 回火转变
稳定化和催化的机理： 稳定化： 碳、氮原子通过扩散进入位错膨胀区形成柯氏气团并对 位错起钉扎作用，使位错难以运动，增大马氏体转变阻力， A稳定化。 催化现象是热稳定化的逆过程： 碳、氮等间隙原子进入位错形成柯氏气团有一温度上限MC。 在MC点以上停留不会引起热稳定化，不仅如此，如将已经发 生热稳定化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稳定化； 在MC点以上回火则将引起催化。