金属热处理原理资料
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金属热处理原理
南京航空航天大学 材料科学与技术学院
第七章 淬火钢回火时的转变
前
言
钢件淬火后获得的组织是马氏体或马氏体
+ 残余奥氏体，此外还可能存在一些未溶碳化
物。马氏体和残余奥氏体在室温都处于亚稳定
状态，它们都有向铁素体+渗碳体的稳定状态自 发转变的趋势。
前
言
马氏体+残余奥氏体向稳定状态转变需要一
回火时钢的力学性能的变化。
本章学习难点：
合金元素对回火转变的影响；
回火脆性及其预防。
第一节 碳钢回火时的组织转变
第一节 碳钢回火时的组织转变
淬火钢回火时，随加热温度升高和时间延长，
淬火钢的组织发生多个阶段变化。
网带式回火电炉
第一节 碳钢回火时的组织转变
一、马氏体中碳的偏聚 马氏体中碳原子位于扁八面体间隙位置，使晶 格产生较大弹性畸变，且马氏体晶体中存在较多的 微观缺陷，故马氏体的能量升高，处于不稳定状态。 20~100℃温度范围内回火时，铁和合金元素难 以进行扩散，但C、N等间隙原子尚能进行短程扩 散迁移。当C、N原子扩散到上述缺陷位置后，将 降低马氏体能量，因此马氏体中的过饱和C、N原 子将自发地向晶体缺陷位置偏聚。
区，其厚度只有零点几
nm，直径约1.0nm。
第一节 碳钢回火时的组织转变
碳原子偏聚不能通过金相方法直接观察到，
但碳原子的偏聚将导致钢的电阻率升高，因此可
用电阻法等
实验方法来
验证其存在， 也可以用内 耗法来推测。
推杆式回火电炉
第一节 碳钢回火时的组织转变
二、马氏体的分解 当回火温度超过80℃时，马氏体将发生分解。 随着回火温度的升高，马氏体的碳浓度逐渐降低，
当回火温度达到500~600℃时，第一类内应力 接近全部消除。
第一节 碳钢回火时的组织转变
淬火钢在500~600℃回火时，渗碳体团聚成较大
颗粒，同时马氏体的针状形态消失，形成多边形铁 素体，这种铁素体和 粗粒状渗碳体的机械
混合物称为回火索氏
体，用S回表示。
回火索氏体
第二节 合金元素对回火转变的影响
马氏体碳浓度wc / %
1.00
0.50
150℃ 200℃ 300℃
0
0
5
10
15
20
回火时间τ / h
马氏体的碳浓度与回火 时间的关系（1.09%C）
第一节 碳钢回火时的组织转变
1、片状氏体
片状马氏体在 100~250℃ 回火时，马氏体固溶体
中的过饱和碳原子脱溶而沿马氏体的（001）晶面
沉淀析出 - 碳化物，其 晶体结构为密排六方， 常用 -FexC 来表示。 碳化物与母相共格，相
理状态不同，致使转变
的速度有所差异。 Cr 的 两种 奥 氏体 C 曲 线如 右 图。
300 开始 200 0.01 0.1 1 终了
B
10 100
时间τ / h
1.0%C, 4.0%Cr钢的两种奥氏体C曲线
第一节 碳钢回火时的组织转变
可见，残余奥氏体→贝氏 体速度 ↑ ，而残奥 → 珠光体 速度 ↓ 。在珠光体形成温度 范围内回火，残余奥氏体先 析出先共析碳化物 ，随后分 解为珠光体；在贝氏体形成 温度区间回火 ，残余奥氏体 将转变为贝氏体 。在珠光体 和贝氏体两种转变之间 ，存 在一个残余奥氏体的稳定区 。
第一节 碳钢回火时的组织转变
板条马贝氏体 内部
存在大量的位错，
碳原子倾向偏聚于 位错线附近的缺陷， 形成碳的偏聚区， 导致马氏体的弹性
畸变能降低。
第一节 碳钢回火时的组织转变
片状马贝氏体的亚结构为 孪晶，没有大量的位错位
错线容纳间隙原子，除少
量碳原子偏聚于位错线外， 大量碳原子将向垂直于马 氏体c轴的（100）晶面偏 聚，形成小圆片状的富碳
片状平行地分布于马氏体片中，与母相有共格界 面，并保持一定的位向关系。
第一节 碳钢回火时的组织转变
-碳化物与-碳化物的惯习面不同，说明-碳
化物不是由 - 碳化物直接转变来的，而是通过 -
碳化物溶解，并在其它地方重新形核、长大的方
式形成的，通常称为“离位析出”。
随着回火温度的升高，除了析出 - 碳化物以
是 -碳化物首先溶解，然后在其它地方重新形核、
长大，Hale Waihona Puke Baidu“离位析出”的方式形成的，
第一节 碳钢回火时的组织转变
刚形成的 θ- 碳化物与母相保持共格关系，当
其长大到尺寸时，共格关系被破坏， θ - 碳化物即 独立析出。回火温度与时间对淬火碳钢中碳化物 的变化的影响如下。
回火时间τ / h
5
3
+θ
过饱和碳原子几乎全部脱溶，并形成比-碳化物
更稳定的碳化物。
第一节 碳钢回火时的组织转变
回火温度升高到 250℃ 以上，在碳浓度大于
0.4% 的 马 氏 体 中 ， - 碳化 物 逐 渐 溶 解 ， 同 时 沿
（112）晶面析出-碳化物（又称Hagg碳化物），
其分子式为Fe5C2，具有单斜晶格。 -碳化物呈小
的细小粒状或片状渗
碳体组成的机械混合
物称为回火托氏体。
回火托氏体
第一节 碳钢回火时的组织转变
五、渗碳体的聚集长大和α 相的回复、再结晶 当回火温度升高到400℃以上时，析出的渗碳体
逐渐聚集，片状渗碳体的长/宽比逐渐缩小并球化，
最终形成粒状渗碳体。当回火温度＞600℃时，粒状
碳化物将迅速团聚并粗化，碳化物的球化长大过程
定的温度和时间的条件。
回火是将淬火钢加热到低于临界点A1的某
一温度并保温一定时间，使淬火组织转变为稳
定的回火组织，然后以适当的冷却方式冷却到 室温的一种热处理工艺。
前
言
螺杆表面的 淬火裂纹
回火的目的 减少或消除淬火内应 力， 防止变形或开裂。
获得所需要的力学性
能。淬火钢一般硬度
高，脆性大，回火可
回火马氏体
第一节 碳钢回火时的组织转变
2、板条马氏体 低碳钢（＜0.2%C）的板条马氏体在淬火时
已发生了自回火，绝大部分碳原子都偏聚到位错
线附近，所以在200℃ 以下回火时没有-碳化物 的析出。
第一节 碳钢回火时的组织转变
三、残余奥氏体的转变 含碳量＞0.4%的碳钢淬火后，组织中含有 一定量的残余奥氏体，在250~300℃温度范围回 火时，这些残余奥氏体将发生分解，形成低碳马
原子可以作较长距离扩散，随着 - 碳化物
析出和长大，马氏体的碳浓度持续不断地
降低，因此称为连续式分解。直至350℃左
右，α相的碳含量达到平衡浓度，正方度趋 于1，而至此马氏体的分解基本结束。
第一节 碳钢回火时的组织转变
（a）
ε
（b）
ε M’ wc / %
ε wc / %
ε
M’ M
M M’ M’
M M’ M’
马氏体的二相式分解（a）和连续式分解（b）示意图
第一节 碳钢回火时的组织转变
高碳钢在350℃ 以下回火时，马氏体分解而形成
的α相和弥散的-碳化物组成的复相组织称回火马氏 体，用M回表示。 其中 α 相仍保持针 片状形态，但由于M回
是 两相 组 成物 ， 较淬
火 马氏 体 易腐 蚀 ，故 在 金相 显 微镜 下 呈黑 色针状。
马氏体碳浓度wc / %
wc1.42% 1.2
wc1.09%
0.8
wc0.56%
0.4
0 0 100 200 300
回火温度t / ℃
马氏体的碳浓度与回火温度的关系（回火1h）
第一节 碳钢回火时的组织转变
回火时间对马 氏体中的含碳量影 响较小。马氏体的 碳浓度在回火初期 下降很快，随后趋 于平缓。回火温度 越高，回火初期马 氏体的碳浓度下降 越多。
氏体和-碳化物，即回火马氏体。回火温度越高，
残余奥氏体的数量减少。
第一节 碳钢回火时的组织转变
残余奥氏体与过冷
奥氏体并无本质区别，
温度t / ℃
700 ——残余奥氏体 ——原始奥氏体
600 开始
它们的 C 曲线也很相似， 转变温度区间也大致相 同，只是两者所处的物
P
500
终了
碳化物 开始析出
400
回火时间τ / h
5
3
+θ
θ
1 150
200
250
300
350
400
450
500
回火温度t / ℃
淬火高碳钢（1.34%C）回火时碳化物转变温度和时间的关系
第一节 碳钢回火时的组织转变
当回火温度升高到400℃，淬火马氏体完全分解，
但α相仍保持针状外形，而碳化物全部转变为 θ-碳化物，这种由针状 α 相和与其无共格关系
θ
1 150
200
250
300
350
400
450
500
回火温度t / ℃
淬火高碳钢（1.34%C）回火时碳化物转变温度和时间的关系
第一节 碳钢回火时的组织转变
由图可见，随着回火时间的延长，碳化物转变 温度逐渐降低。 注：碳含量＜0.4的马氏体回火时不形成-碳化物， 碳含量＜0.4的马氏体回火时不析出 -碳化物， 而是直接形成θ-碳化物。
第二节 合金元素对回火转变的影响
合金元素可提高耐回火 性：当回火硬度相同时，合
金钢比同含碳量碳钢回火温
度高。如果同温度回火，合
金钢硬度比碳钢高。
第二节 合金元素对回火转变的影响
一、合金元素对马氏体分解的影响
对于马氏体分解第一阶段不发生显著影响。
对于马氏体分解第二阶段有显著影响。合金元
素影响了碳化物颗粒的聚集速度，从而影响了
外，还同时析出θ-碳化物，θ-碳化物即为Fe3C。
第一节 碳钢回火时的组织转变
θ - 碳化物的惯习面有两组：
（112）晶面，与-碳化物的惯习面相同，说明这 一组碳化物是直接由-碳化物转变来的，即“原 位析出”。
（100）晶面，与-碳化物的惯习面不相同，说明
这一组碳化物不是直接由-碳化物转变来的，而
阶段。
第一阶段： 80~150℃ 回火时，由于活动能
力很低，碳原子只能在很短距离内扩散。
微小的 - 碳化物析出后，只是周围局部马
氏体贫碳，远处马氏体的碳浓度不变。这
样马氏体就变成了浓度不同的“二相”， 故称为二相式分解。
第一节 碳钢回火时的组织转变
第二阶段：约在150~350℃回火时，由于碳
的位错将重新排列成二维位错网络，α相晶粒被位
错网络分割成许多亚晶粒。回火温度高于400℃时， α相已开始发生明显的回复，回复后 α相仍具有板 条特征。当回火温度＞ 600℃ 时， α 相发生再结晶， 由位错密度很低的等轴状新晶粒逐渐取代板条状
晶粒。
第一节 碳钢回火时的组织转变
对于片状马氏体，当回火温度高于 250℃ 时， 马氏体中孪晶亚结构逐渐消失，出现位错网络。
晶格常数c减小，a增大，正方度c/a减小。
马氏体的分解一直延续到350℃ 以上，在高合
金钢中甚至可以延续到600℃。
第一节 碳钢回火时的组织转变
1.6
随着回火温度的 升高，马氏体的碳浓 度不断降低。高碳钢 的马氏体的碳浓度降 低很快，而含碳较低 的钢则降低较缓。
超过200℃回火， 各种高中碳钢马氏体 的碳浓度已几乎一样。
700 ——残余奥氏体 ——原始奥氏体
600 开始
温度t / ℃
P
500
终了
碳化物 开始析出
400
300 开始 200 0.01 0.1 1
终了
B
10 100
1.0%C, 4.0%Cr钢的 两种奥氏体C曲线
时间τ / h
第一节 碳钢回火时的组织转变
四、碳化物类型的转变 在250~400℃温度范围回火时，马氏体中的
当回火温度＞400℃时，孪晶全部消失，α相发
生回复。当回火温度超过600℃时，α相发生再 结晶，其过程与板条马氏体的变化相同。
第一节 碳钢回火时的组织转变
在回火过程中，当温度达350℃时，由于碳原 子从α相中的析出已基本完成，第三类内应力被消
除；
当温度超过 350℃ 后，由于 α 相发生回复，使
第二类内应力迅速下降，至500℃时基本消除；
是按照小颗粒溶解、大颗粒长大的机制进行的。
第一节 碳钢回火时的组织转变
由于淬火马氏体晶粒的形状为非等轴状， 而且晶内的位错密度很高，与冷变形金属相似， 所以在回火过程中也发生回复与再结晶。
第一节 碳钢回火时的组织转变
板条马氏体的回复过程主要是α相中的位错胞及胞 内位错线的逐渐消失。晶内位错密度降低，剩下
调整硬度、韧性。
前
言
回火的目的 稳定尺寸。M和A’ 有自 发向平衡组织转变的倾
向，回火使 M 与 A’ 转变
为平衡或接近平衡的组 织，防止使用时变形。
淬火钢不回火在放置使用过程中易变形或开裂。
钢经淬火后应立即进行回火。
前
言
本章学习重点：
淬火钢回火时组织转变的过程；
合金元素对回火转变的影响；
互之间有一定的晶体学
位向关系。
盐 浴 炉
第一节 碳钢回火时的组织转变
用透射电子显微镜
观察 - 碳化物，它是长
度约为 100nm 的条状薄 片，经分辨率更高的显 微镜在暗场下观察，薄 片是由许多直径为 5nm
的小粒子组成。
透射电镜下的-碳化物形貌
第一节 碳钢回火时的组织转变
回火时，片状马氏体的分解往往分为两个
南京航空航天大学 材料科学与技术学院
第七章 淬火钢回火时的转变
前
言
钢件淬火后获得的组织是马氏体或马氏体
+ 残余奥氏体，此外还可能存在一些未溶碳化
物。马氏体和残余奥氏体在室温都处于亚稳定
状态，它们都有向铁素体+渗碳体的稳定状态自 发转变的趋势。
前
言
马氏体+残余奥氏体向稳定状态转变需要一
回火时钢的力学性能的变化。
本章学习难点：
合金元素对回火转变的影响；
回火脆性及其预防。
第一节 碳钢回火时的组织转变
第一节 碳钢回火时的组织转变
淬火钢回火时，随加热温度升高和时间延长，
淬火钢的组织发生多个阶段变化。
网带式回火电炉
第一节 碳钢回火时的组织转变
一、马氏体中碳的偏聚 马氏体中碳原子位于扁八面体间隙位置，使晶 格产生较大弹性畸变，且马氏体晶体中存在较多的 微观缺陷，故马氏体的能量升高，处于不稳定状态。 20~100℃温度范围内回火时，铁和合金元素难 以进行扩散，但C、N等间隙原子尚能进行短程扩 散迁移。当C、N原子扩散到上述缺陷位置后，将 降低马氏体能量，因此马氏体中的过饱和C、N原 子将自发地向晶体缺陷位置偏聚。
区，其厚度只有零点几
nm，直径约1.0nm。
第一节 碳钢回火时的组织转变
碳原子偏聚不能通过金相方法直接观察到，
但碳原子的偏聚将导致钢的电阻率升高，因此可
用电阻法等
实验方法来
验证其存在， 也可以用内 耗法来推测。
推杆式回火电炉
第一节 碳钢回火时的组织转变
二、马氏体的分解 当回火温度超过80℃时，马氏体将发生分解。 随着回火温度的升高，马氏体的碳浓度逐渐降低，
当回火温度达到500~600℃时，第一类内应力 接近全部消除。
第一节 碳钢回火时的组织转变
淬火钢在500~600℃回火时，渗碳体团聚成较大
颗粒，同时马氏体的针状形态消失，形成多边形铁 素体，这种铁素体和 粗粒状渗碳体的机械
混合物称为回火索氏
体，用S回表示。
回火索氏体
第二节 合金元素对回火转变的影响
马氏体碳浓度wc / %
1.00
0.50
150℃ 200℃ 300℃
0
0
5
10
15
20
回火时间τ / h
马氏体的碳浓度与回火 时间的关系（1.09%C）
第一节 碳钢回火时的组织转变
1、片状氏体
片状马氏体在 100~250℃ 回火时，马氏体固溶体
中的过饱和碳原子脱溶而沿马氏体的（001）晶面
沉淀析出 - 碳化物，其 晶体结构为密排六方， 常用 -FexC 来表示。 碳化物与母相共格，相
理状态不同，致使转变
的速度有所差异。 Cr 的 两种 奥 氏体 C 曲 线如 右 图。
300 开始 200 0.01 0.1 1 终了
B
10 100
时间τ / h
1.0%C, 4.0%Cr钢的两种奥氏体C曲线
第一节 碳钢回火时的组织转变
可见，残余奥氏体→贝氏 体速度 ↑ ，而残奥 → 珠光体 速度 ↓ 。在珠光体形成温度 范围内回火，残余奥氏体先 析出先共析碳化物 ，随后分 解为珠光体；在贝氏体形成 温度区间回火 ，残余奥氏体 将转变为贝氏体 。在珠光体 和贝氏体两种转变之间 ，存 在一个残余奥氏体的稳定区 。
第一节 碳钢回火时的组织转变
板条马贝氏体 内部
存在大量的位错，
碳原子倾向偏聚于 位错线附近的缺陷， 形成碳的偏聚区， 导致马氏体的弹性
畸变能降低。
第一节 碳钢回火时的组织转变
片状马贝氏体的亚结构为 孪晶，没有大量的位错位
错线容纳间隙原子，除少
量碳原子偏聚于位错线外， 大量碳原子将向垂直于马 氏体c轴的（100）晶面偏 聚，形成小圆片状的富碳
片状平行地分布于马氏体片中，与母相有共格界 面，并保持一定的位向关系。
第一节 碳钢回火时的组织转变
-碳化物与-碳化物的惯习面不同，说明-碳
化物不是由 - 碳化物直接转变来的，而是通过 -
碳化物溶解，并在其它地方重新形核、长大的方
式形成的，通常称为“离位析出”。
随着回火温度的升高，除了析出 - 碳化物以
是 -碳化物首先溶解，然后在其它地方重新形核、
长大，Hale Waihona Puke Baidu“离位析出”的方式形成的，
第一节 碳钢回火时的组织转变
刚形成的 θ- 碳化物与母相保持共格关系，当
其长大到尺寸时，共格关系被破坏， θ - 碳化物即 独立析出。回火温度与时间对淬火碳钢中碳化物 的变化的影响如下。
回火时间τ / h
5
3
+θ
过饱和碳原子几乎全部脱溶，并形成比-碳化物
更稳定的碳化物。
第一节 碳钢回火时的组织转变
回火温度升高到 250℃ 以上，在碳浓度大于
0.4% 的 马 氏 体 中 ， - 碳化 物 逐 渐 溶 解 ， 同 时 沿
（112）晶面析出-碳化物（又称Hagg碳化物），
其分子式为Fe5C2，具有单斜晶格。 -碳化物呈小
的细小粒状或片状渗
碳体组成的机械混合
物称为回火托氏体。
回火托氏体
第一节 碳钢回火时的组织转变
五、渗碳体的聚集长大和α 相的回复、再结晶 当回火温度升高到400℃以上时，析出的渗碳体
逐渐聚集，片状渗碳体的长/宽比逐渐缩小并球化，
最终形成粒状渗碳体。当回火温度＞600℃时，粒状
碳化物将迅速团聚并粗化，碳化物的球化长大过程
定的温度和时间的条件。
回火是将淬火钢加热到低于临界点A1的某
一温度并保温一定时间，使淬火组织转变为稳
定的回火组织，然后以适当的冷却方式冷却到 室温的一种热处理工艺。
前
言
螺杆表面的 淬火裂纹
回火的目的 减少或消除淬火内应 力， 防止变形或开裂。
获得所需要的力学性
能。淬火钢一般硬度
高，脆性大，回火可
回火马氏体
第一节 碳钢回火时的组织转变
2、板条马氏体 低碳钢（＜0.2%C）的板条马氏体在淬火时
已发生了自回火，绝大部分碳原子都偏聚到位错
线附近，所以在200℃ 以下回火时没有-碳化物 的析出。
第一节 碳钢回火时的组织转变
三、残余奥氏体的转变 含碳量＞0.4%的碳钢淬火后，组织中含有 一定量的残余奥氏体，在250~300℃温度范围回 火时，这些残余奥氏体将发生分解，形成低碳马
原子可以作较长距离扩散，随着 - 碳化物
析出和长大，马氏体的碳浓度持续不断地
降低，因此称为连续式分解。直至350℃左
右，α相的碳含量达到平衡浓度，正方度趋 于1，而至此马氏体的分解基本结束。
第一节 碳钢回火时的组织转变
（a）
ε
（b）
ε M’ wc / %
ε wc / %
ε
M’ M
M M’ M’
M M’ M’
马氏体的二相式分解（a）和连续式分解（b）示意图
第一节 碳钢回火时的组织转变
高碳钢在350℃ 以下回火时，马氏体分解而形成
的α相和弥散的-碳化物组成的复相组织称回火马氏 体，用M回表示。 其中 α 相仍保持针 片状形态，但由于M回
是 两相 组 成物 ， 较淬
火 马氏 体 易腐 蚀 ，故 在 金相 显 微镜 下 呈黑 色针状。
马氏体碳浓度wc / %
wc1.42% 1.2
wc1.09%
0.8
wc0.56%
0.4
0 0 100 200 300
回火温度t / ℃
马氏体的碳浓度与回火温度的关系（回火1h）
第一节 碳钢回火时的组织转变
回火时间对马 氏体中的含碳量影 响较小。马氏体的 碳浓度在回火初期 下降很快，随后趋 于平缓。回火温度 越高，回火初期马 氏体的碳浓度下降 越多。
氏体和-碳化物，即回火马氏体。回火温度越高，
残余奥氏体的数量减少。
第一节 碳钢回火时的组织转变
残余奥氏体与过冷
奥氏体并无本质区别，
温度t / ℃
700 ——残余奥氏体 ——原始奥氏体
600 开始
它们的 C 曲线也很相似， 转变温度区间也大致相 同，只是两者所处的物
P
500
终了
碳化物 开始析出
400
回火时间τ / h
5
3
+θ
θ
1 150
200
250
300
350
400
450
500
回火温度t / ℃
淬火高碳钢（1.34%C）回火时碳化物转变温度和时间的关系
第一节 碳钢回火时的组织转变
当回火温度升高到400℃，淬火马氏体完全分解，
但α相仍保持针状外形，而碳化物全部转变为 θ-碳化物，这种由针状 α 相和与其无共格关系
θ
1 150
200
250
300
350
400
450
500
回火温度t / ℃
淬火高碳钢（1.34%C）回火时碳化物转变温度和时间的关系
第一节 碳钢回火时的组织转变
由图可见，随着回火时间的延长，碳化物转变 温度逐渐降低。 注：碳含量＜0.4的马氏体回火时不形成-碳化物， 碳含量＜0.4的马氏体回火时不析出 -碳化物， 而是直接形成θ-碳化物。
第二节 合金元素对回火转变的影响
合金元素可提高耐回火 性：当回火硬度相同时，合
金钢比同含碳量碳钢回火温
度高。如果同温度回火，合
金钢硬度比碳钢高。
第二节 合金元素对回火转变的影响
一、合金元素对马氏体分解的影响
对于马氏体分解第一阶段不发生显著影响。
对于马氏体分解第二阶段有显著影响。合金元
素影响了碳化物颗粒的聚集速度，从而影响了
外，还同时析出θ-碳化物，θ-碳化物即为Fe3C。
第一节 碳钢回火时的组织转变
θ - 碳化物的惯习面有两组：
（112）晶面，与-碳化物的惯习面相同，说明这 一组碳化物是直接由-碳化物转变来的，即“原 位析出”。
（100）晶面，与-碳化物的惯习面不相同，说明
这一组碳化物不是直接由-碳化物转变来的，而
阶段。
第一阶段： 80~150℃ 回火时，由于活动能
力很低，碳原子只能在很短距离内扩散。
微小的 - 碳化物析出后，只是周围局部马
氏体贫碳，远处马氏体的碳浓度不变。这
样马氏体就变成了浓度不同的“二相”， 故称为二相式分解。
第一节 碳钢回火时的组织转变
第二阶段：约在150~350℃回火时，由于碳
的位错将重新排列成二维位错网络，α相晶粒被位
错网络分割成许多亚晶粒。回火温度高于400℃时， α相已开始发生明显的回复，回复后 α相仍具有板 条特征。当回火温度＞ 600℃ 时， α 相发生再结晶， 由位错密度很低的等轴状新晶粒逐渐取代板条状
晶粒。
第一节 碳钢回火时的组织转变
对于片状马氏体，当回火温度高于 250℃ 时， 马氏体中孪晶亚结构逐渐消失，出现位错网络。
晶格常数c减小，a增大，正方度c/a减小。
马氏体的分解一直延续到350℃ 以上，在高合
金钢中甚至可以延续到600℃。
第一节 碳钢回火时的组织转变
1.6
随着回火温度的 升高，马氏体的碳浓 度不断降低。高碳钢 的马氏体的碳浓度降 低很快，而含碳较低 的钢则降低较缓。
超过200℃回火， 各种高中碳钢马氏体 的碳浓度已几乎一样。
700 ——残余奥氏体 ——原始奥氏体
600 开始
温度t / ℃
P
500
终了
碳化物 开始析出
400
300 开始 200 0.01 0.1 1
终了
B
10 100
1.0%C, 4.0%Cr钢的 两种奥氏体C曲线
时间τ / h
第一节 碳钢回火时的组织转变
四、碳化物类型的转变 在250~400℃温度范围回火时，马氏体中的
当回火温度＞400℃时，孪晶全部消失，α相发
生回复。当回火温度超过600℃时，α相发生再 结晶，其过程与板条马氏体的变化相同。
第一节 碳钢回火时的组织转变
在回火过程中，当温度达350℃时，由于碳原 子从α相中的析出已基本完成，第三类内应力被消
除；
当温度超过 350℃ 后，由于 α 相发生回复，使
第二类内应力迅速下降，至500℃时基本消除；
是按照小颗粒溶解、大颗粒长大的机制进行的。
第一节 碳钢回火时的组织转变
由于淬火马氏体晶粒的形状为非等轴状， 而且晶内的位错密度很高，与冷变形金属相似， 所以在回火过程中也发生回复与再结晶。
第一节 碳钢回火时的组织转变
板条马氏体的回复过程主要是α相中的位错胞及胞 内位错线的逐渐消失。晶内位错密度降低，剩下
调整硬度、韧性。
前
言
回火的目的 稳定尺寸。M和A’ 有自 发向平衡组织转变的倾
向，回火使 M 与 A’ 转变
为平衡或接近平衡的组 织，防止使用时变形。
淬火钢不回火在放置使用过程中易变形或开裂。
钢经淬火后应立即进行回火。
前
言
本章学习重点：
淬火钢回火时组织转变的过程；
合金元素对回火转变的影响；
互之间有一定的晶体学
位向关系。
盐 浴 炉
第一节 碳钢回火时的组织转变
用透射电子显微镜
观察 - 碳化物，它是长
度约为 100nm 的条状薄 片，经分辨率更高的显 微镜在暗场下观察，薄 片是由许多直径为 5nm
的小粒子组成。
透射电镜下的-碳化物形貌
第一节 碳钢回火时的组织转变
回火时，片状马氏体的分解往往分为两个