热处理工艺学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第七章 钢的热处理原理,钢的热处理是通过钢在固态下的加热、保温和冷却改变钢的内部组织，从而改变性能的一种工艺方法.,钢经热处理后，内部组织的转变-相变，是热处理的基础。制定热处理工艺的根据，就是通过钢中固有的内在相变，确保获得相应于预期性的的组织。要掌握钢的热处理工艺，必须掌握钢的相变规律以及它和外界工艺条件间的相互关系,第一节 钢在加热时的组织相变,由铁碳相图可知 PSK(A1)、GS(A3) 、 ES (A c m)是在极其缓慢加热或冷却时的组织转变温度。而在实际生产中，其组织转变温度随加热或冷却速度的变化而变化的。加热速度愈大，其临界温度升高愈多，反之，冷却速度愈大，则临界温度也降低愈多。所以，实际发生组织转变的温度和状态图所示的临界点 A1、A3、 A c m 二之间是有一定偏离的。通常，把加热时的临界点标为 A c1、Ac3 、 A c c m ；冷却时的临界点标为 A r1 、 A r 3、 A r c m 。,一、钢在加热时奥氏体的形成,以共析钢为例,当加热温度在A c1以上,珠光体转为奥氏体.由于铁素体、渗碳体与奥氏体不仅晶格类型不同,而且含碳量也相差较大。因此， 这一转变过程必然伴随着晶格改变和碳原子的重新分布，而这两者之间又是依靠铁原子和碳原子的扩散过程来完成的。为此，奥氏体的为形成过程也遵循金属结晶的一般规律即生核及长大过程。具体转变过程通过以下三个步骤完成的：,1.奥氏体晶核的形成和长大,珠光体向奥氏体的转变，首先在铁素体和渗淡体相界面处形成奥氏体晶核。因为，相界面处约原子是按铁素体与渗碳沐两种晶格的过渡结构排列着，很不规则，原子偏离平衡位置处于畸变而具有较高能量状态。这就有利于铁原子的扩散和碳原子的扩散和聚集，为新相奥氏体形核提供了良好的条件，奥氏体晶核形成后，其长大在两个方向上进行。,铁素体方向上奥氏体的长大依靠奥氏体-铁素体相界面的推移来完成。这种相界面的推移引起铁素体向奥氏体溶解，使铁素体相对量不断减少；在渗碳体方向上也发生相界面的推移和长大，引起渗碳体的溶解使渗碳体相对量不断减少。而新相奥氏体的相界面的推移是通过铁原子和碳原子的扩散来进行的。,2.剩余渗碳体的溶解,由于渗碳体的晶体结构和含量碳都与奥氏体差别很大，故渗碳体溶解入奥氏休，必然落后于铁素体向奥氏体的转变。在铁素体完全转变为奥氏体后，仍有部分渗碳体尚未溶解。这部分渗碳体还需要经过一段时间才能溶解完毕。,3.奥氏体成分的均匀化,在刚形成的奥氏体晶粒中，由于原来是渗碳体片层的地方比原来是铁素体片层地方的碳浓度要高些，碳原子的扩散就需要一定的时间，最后才能得到均匀的奥氏体晶粒。因此，钢在加热时需要一定的保温时间。这不仅是为了使工件烧透（心部和表面温度一致），而且是为了获得成分均匀的奥氏体晶粒，以便在冷却时获得良好的组织和性能。,亚共析钢和过共析钢不同的是，在组织中除了珠光体外，正有铁素体或二次渗碳体。所以，亚共析和过共析钢加热时，在珠光体转变成奥氏体后，还有铁素体或二次渗碳体向奥氏体转变或溶解的过程。,二、影晌珠光体向奥氏体转变速度的因素,1.加热温度、加热速度的影响,加热温度越高，奥氏体形成越迅速，珠光体向奥氏体转变所需的时间越短 . 这是因为加热温度高，原子扩散速度增大。与此同时，残余碳化物的溶解以及奥氏体均匀化的时间也将大大缩短。,加热速度越快，珠光体向奥氏体转变开始温度越高，转变所经历的时间越短。高温快速加热时，由于奥氏体形成时间极短，又加之随着温度的升高形核率的增加远大于其长大线速度的增加，所以只要正确地控制加热时间，尽管加热温度很高依然可以得到细晶粒的组织.,2 .碳和合金元素的影响,钢中的含碳量越高，渗碳体的数量越多，铁素体与渗碳体的相界面也越多，使奥氏体生核的基地增多，从而使奥氏体形成的速度加快。,钢中的合金元素除钴外，大多数合金元素都会减慢碳在奥氏休中的扩散速度，大大延缓了奥氏体的形成速度。碳化物形成元素，将会增加碳化物的稳定性，使碳化物不易溶解，而增加残余碳化物的数量。它的溶解只有在更高的温度和更长的时间内才能完戎。如果碳化物聚集成大块状，或形成特殊碳化物，则即使延长加热时向也不能使其充分溶解，将造成奥氏体中含碳量及合金化程度的降低。,由于不同的合金元素和铁、碳的亲和力不同，因而它们在铁素体和碳化物中的分布也不同。非碳化物形成元素倾向集中在铁素体内；碳化物形成元素倾向集中在碳化物内。在奥氏体形成过程中，合金元素的这种不均匀分布，当残余碳化物完全溶解后，还明显地保留在奥氏体中。奥氏体均匀化过程，除了碳的均匀化外，还包括合金元素的均匀化过程.由于合金元素在钢中的扩散速度大大落后于碳的扩散速度，所以合金钢奥氏体均匀化所需的时间比碳钢长得多.,3.原始组织的影响,新相奥氏体晶核大多在铁素体与渗碳体相界面上形成。对同一成分的钢，原始组织越细，相界面越多，形成奥氏体晶核的基地越多，转变速度就越快。片状珠光休较球状珠光体有较多的相界面，故转变速度较球状珠光体快。,三、奥氏体晶拉的长大,1 晶粒度,晶粒度是表示晶粒大小的尺度。一般来说，在珠光体向奥氏体的转变刚完成时，所获得的奥氏体晶粒是比较细小的，此瞬间的奥氏体晶粒大小，称奥氏体起始晶粒度。,如果加热温度较高或保温时间较长，奥氏体晶粒就易长大，这是因为在较高温度下，原子扩散速度快，相邻的晶粒相互并吞的结果。如果加热时奥氏体晶粒越粗大，则冷却后所形成的组织也粗大，机械性能降低，特别是冲击韧性变坏。,通常，把奥氏体晶粒随温度的升高而迅速长大的钢，称本质粗晶粒钢，而把奥氏体晶粒长大倾向较小，只有加热到 930950 时晶粒才显著长大的钢，称本质细晶粒钢。为了测定钢在加热时的晶粒长大倾向和实际形成奥氏体晶粒的尺寸，将钢加热至 930 的奥氏体晶粒度分为八级, 14 级为粗晶粒,58 级为细晶粒。,2 .影响奥氏体晶粒长大的因素,奥氏体晶粒长大是个自发过程,不同的外界因素可以在不同程度上促进或抑制其长大过程的进行。,(1)加热温度、保温时间的影响,奥氏体晶粒的长大是通过原子扩散来实现的。原子的扩散能力又是随温度按指数规律递增的。因此，奥氏体晶粒也将随温度的增高而急剧长大。在一定加热温度下，奥氏体晶粒一开始随保温时间的延长长大较快，然后逐渐减慢，到一定时间后，即使再延长保温时间，其晶粒变化不大。,(2)未溶第二相质点的影响,奥氏体状态一下，如果存在未溶第二相质点，如碳化物、不溶于奥氏体的氧化物、氧化物杂质等将阻碍奥氏体晶粒长大的晶界迁移。质点数量越多，越细小，其阻碍奥氏体晶拉长大的作用愈强烈。,(3)含碳量的影响,奥氏体的晶粒长大倾向随钢中含碳量的增加而增大。因为随着含碳量增加，碳在奥氏体中的扩散速度增加。只有含碳量超过一定限时,由于未溶渗碳体质点在晶界上起,了阻碍作用，使晶粒长大倾向减小。,(4)合金元素的影响,合金元素除M n、P外，大多数合金元素都不同程度地阻止奥氏休晶粒长大。特别是碳化物形成元素在钢中形成难溶于奥氏体的特殊碳化物并分布在晶界上，阻碍奥氏体晶垃的长大。,第二节 钢在冷却时的组织转变,钢在室温时的组织与机械性能不仅与加热时获得的奥奥氏体状态有关，而且与奥氏体在冷却时的转变有关。奥氏休冷却方式有等温冷却和连续冷却.,一、奥氏体等温转变,表示过冷奥氏体转变时的转变量与等温时间之间的关系曲线,称为奥氏体等温转变曲线。,它是将许多共析钢制成的小薄片圆试样加热到 A c 1以上某个温度，使之获得均匀的奥氏体，然后将试样分别投入到不同温度(650 、600 、550 、 450 、 360 ,）的盐浴(或金属浴)中，进行等温转变，并测定奥氏体的转变开始与转变结束的时间，将其描绘在温度-时间坐标图上，再把奥氏体转变开始点、结束点分别连接起来所得的曲线。通常，把曲线称“ c ”曲线或称“ s ”曲线。,2 奥氏体等温转变产物及性能,将奥氏体过冷至（ A 1M,S,）温度区间内进行等温转,变。根据其转变产物及转变温度大致可分为三个转变区域。,(1)高温转变(珠光体型转变）,高温转变温度范围大约在 Ar1至鼻尖（ 5 00 ）范围。奥氏体转变产物都是珠光体。等温温度越低，所得珠光体越细.在 700 等温，由于过冷度较小，所得的是片距为0.40.5微米的片状珠光体，其硬度约为 HB190；在 650 等温，得到片距为0.25微米的珠光体，又称索氏体，其硬度为 HRC30;在 500 等温,过冷度增大，得到片距为 0 . 1 微米的极细珠光体又称屈氏体，其硬度约为 HRC38 .珠光体都是渗碳体和铁素体的片状组织，其本质没有区别，只是珠光体愈细，强度和硬度愈高,(2)中温转变（贝氏体型转变）,中温转变温度范围约在 500 至M,S,之间。,在 350 500 范围内等温，其转变产物呈密集平行的白亮条状组织，形若羽毛，这种组织称为上氏体，其硬度约为HRC4045 ，塑性很差.,在 350 M,S,( 230 左右）范围内等温，其转产物呈黑色竹叶状，这种组织称下贝氏佩其硬度约为 H RG45 55 ，韧性较好.,3.奥氏体等温转变的特点,由于钢种及奥氏体化条件不同，等温转变曲线的形状及其位置也不相同，但转变的基本规律大致相同，共特点如下：,(1)当奥氏体过冷到临界点以下时，总要经过一定时间的间隔才开始转变，这段时间间隔称孕育期。钢的成分不同，等温温度不同，孕育期长短也各不相同。,(2)奥氏体等温转变过程，必须经过一段时间才能完成。钢种及等温温度不同，其完成转变所需的时间也不同。,(3)随着等温温度的降低,其孕育期先缩短，到某一温度(鼻尖)后，又逐渐加长.处于鼻尖下的奥氏体最不稳定,极易分解,而且完成转变所需的时间最短.,4.影响奥氏体等温转变的因紊,(1)含碳量的影响,含碳量在共析成分以下，增加含碳量将使整个曲线右移.含碳量超过共析成分时，由于过剩碳化物质点增多，增加含碳量反使曲线左移。但增加含碳量总是使曲线“鼻尖”及 Ms 点下降.,(2)合金元素的影响,除钴外，大多数合金元素都不同程度地增加过冷奥氏体的稳定性。一般来说，非碳化物形成元素 Ni 、M n 、Si、 Cu 、Al 等及少量碳化物形成元素,对珠光体和贝氏体的转变的影响不大,但他们的使曲线右移,加入量越大,右移越甚.强碳化物形成元素如Ti 、 V 、 Mo 、 Cr等含量较多时,将强烈延缓珠光体转变但不同样强烈延缓贝氏体转变,以致使珠光体转变与贝氏体转变彼此分离,形成两个鼻子.而且当这些元素达到一定量后,甚至可以在高温和低,温两个区域之间出现一个过冷奥氏体不易转变的亚稳定区.,(3)加热温度和保温时间的影响,加热温度越高，保温时间越长，过冷奥氏体越稳定， C 曲线越向右移这是因为加热温度越高，保温时间越长，奥氏体成分越均匀，晶粒越粗大未溶质点减少，而使新相形核困难，使过冷奥氏体不易分解。为此，即使同一成分的钢，加热温度或原组织的晶粒度不同，所测得的“ C ”曲线也有较大区别。故钢的“ C ”曲线都必须注明成分、加热温度和原始晶粒度。,二、奥氏休在连续冷却时的组织转变,等温转变曲线反映了过冷奥氏体等温转变规律，但是，实际生产中热处理的冷却过程多是连续冷却，如炉冷、空冷、油冷、水冷等。尽管连续冷却时，过冷奥氏体的转变规律并无根本的改变，而且也可以利用等温转变曲线粗略地估计连续冷却时的转变，但毕竟与等温过程不同。为此，要精确定性定量地说明连续冷却时奥氏体的转变过程，必须借助于所谓奥氏体连续冷却转变曲线。,1.奥氏体连续冷却转变曲线,表示过冷奥氏体以不同速度连续冷却时的转变产物及其转变量与时间关系的曲线，称为奥氏体连续冷却转变曲线,线 1 为先共析铁素休析出开始线，线 2 为铁素体析出终止线，或珠光体形成开始线；线1、2的包围区域即为从过冷奥氏体中析出先共析铁素体的区域，线3为过冷奥氏体转变终止线，线 2 、 3 的包围的区域为珠光体转变区域，线 4 为贝氏体形成开始线，线 5 为贝氏体转变终止线； 3 、 4 、 5 的包围区域为贝氏体转变区域，线 5 以下的区域为马氏体转变区域此外，图中冷却曲线与各转变终止线相交处的数字表示所形成转变产物的相对量.冷却曲线末端的数字表示冷却后得到的转变产物的硬度.,2过冷奥氏休连续冷却转变产物的组织和性能,由于过冷奥氏体连续冷却时，其转变不是在恒温下进行的，而是在一个温度范围内进行的，因此往往不易获得均一的转变产物。即使得到相同组织，也由于先后转变温度的不同，其分散度也不同，因而性能也有差异,此外，还由于工件表面和心部的冷却速度不同，常常会使表面和心部得到不同的组织.,碳钢连续冷却时，不可能获得单一的贝氏体组织。往往只是在连续冷却过程中，经过中温区域时附带生成少量或根本不生成贝氏休。这是因为冷却速度较慢时，过冷奥氏体在冷至中温区域前，已全部转变为珠光体。而当冷却速度较快时，由于在中温区域的停留时间不足，以使其转变为贝氏体。,低温转变（马氏体转变）,当奥氏体以大于临界冷却速度(与鼻子相切)连续冷却至 Ms 点（共析钠为 2 30)以下时,过冷奥氏体转变产物为马氏体.由于转变温度很低，过冷度很大、铁原子和碳原子的护散被抑制，奥氏体向马氏体的转变只发生,的晶格改变而没有碳原子的扩散，因此这种转变也称非扩散型转变,。,马氏体中的含碳量就是原奥氏体中的含碳量。由Fe- Fe3C 状态图知道，a-Fe 溶解碳能力最大只有0. 0218 % ( 727 ).因此，马氏体实质上是碳在 a-Fe 中的过饱和固溶体。,马氏体由于溶入过多的碳而使a-Fe晶格严重歪扭，从而增加了塑性变形的抗力，故马氏体具有很高的硬度。马氏体含碳量愈多，晶格歪扭愈严重，马氏体硬度就愈高。,马氏体转变是在一定温度范围内（ Ms 一 Mz)进行的。从马氏体转变开始温度Ms起,随着温度的下降，不断形成马氏体，直到马氏体转变终止温度 Mz 结束,依靠温度的降低而增加。,马氏体的显微组织:,含碳量高的（1.2）高碳马氏体。其空间形态为薄片状，在显微镜下呈针伏（或竹叶状）又称针状马氏体。其性能特点是硬度高，脆性大.,含碳量较低（ 0.12)的低碳马氏体，其空间形态为一束束相互平行的细条状，又称条状马氏体。其性能特点是具有良好的强度和较好的塑性和韧性。,3.过冷奥氏体连续冷却转变的特点,1 .根据过冷奥氏体转变曲线及工件的技术要求,可以确定热处理方法及其工艺规范，如确定等温退火，等温淬火，分级淬火的等温温度、等温时间和冷却规范。,2.根据过冷奥氏体转变曲线可以判断工件热处理后的组织和性能以及工件冷却后其截面上各部分所得到的组织和硬度。,3.根据过冷奥氏体转变曲线，即可以近似地计算出临界冷却速度(V,0,).为保证工件淬火时，能全部转变为马氏体,可根据临界冷却速度的大小选择冷却介质及评定钢的淬透性,第三节 钢的退火与正火,一、退火与正火的自的,1 、制造各种机械零件需要经过各种不同的冷、热加工工序。因此，其内部成分和组织很不均匀，而且还会在零件内部留下内应力。这样不仅使其机械性能降低 , 而且在最后热处理过程中产生变形和开裂。退火与正火的目的大致相同，主要是:,1.改善或消除在热加工过程中所造成的组织缺陷;,2.消除内应力,降低硬度,便于切削加工;,3.改善组织，细化晶粒为最后热处理做好组织准备。,退火与正火通常多是作为预备热处理的，如果零件性能要求不高时，正火也可作为最终热处理.,二、钢在退火和正火时的组织转变-珠光体转变,1,.珠光体的形成,珠光体是奥氏体冷却时共析转变产物。它是铁素体和渗碳体的机械混合物。,含碳量为0.77 的奥氏体转变为合碳量及晶格类型截然不同的渗碳依和铁素体。其转变过程必然通过晶格的改组和碳原子铁原子的扩散转移才能完成。因此，珠光体转变必须在A1以下的高温区域（对碳钢来说约为 500 ）进行。故珠光体转变是扩散型的相变。,奥氏体向珠光体的转变，和其它相变一样也是一个形核和核长大的过程。当奥氏体被过冷到 A 1温度以下，经过一定时间，首先在奥氏体晶界或其它既存物（未溶碳化物质点、杂质物）表面上，形成渗碳体晶核.其晶核的长大靠邻近碳原子的扩散而逐渐长大，与此同时渗碳体晶核周围奥氏体中的碳含量必然不断降低,当降到足够低时，在渗碳体晶核两侧形成了铁素体片，这就相当于珠光体晶核。此时，渗碳体片侧面不再增厚，只是依靠其前沿及两侧碳原子的扩散不断向晶粒内部纵向伸长，而两侧的铁素体则是不断增厚和伸长。但是，铁素体的长大又导致周围奥氏体中含碳量的不断增加，而促使新的渗碳体片产生。如此连续地交替进行，结果形成了相互交替，位向基本相同的片层状珠光体组织。当一个珠光体团长大时，必然又会产生另外新的渗碳体晶核，形成其它珠光体团。它们各自不断长大直至披此相遇，使奥氏体全部转变为珠光体。,珠光休转变随着转变条件不同，既可以在同一奥氏体晶粒内形成很多个珠光体团，也可以出现一个珠光体团和一直扩展到好几个奥氏体晶粒内的情况。,2 .影响珠光体形成的因素,珠光体转变是扩散型转变，其转变过程是通过形核和长大完成的，故一切影响原子扩散和形核、长大的因素都将影响珠光体的形成。,(1)转变温度的影响,一般来说，在碳钢中转变温度愈低，珠光体的形核率及长大速度愈大,珠光体形成速度也愈快。这主要是因为转变温度的降低，形核率的急剧增加而使珠光休形成速度大大增加.这祥，珠光体中铁素体和渗碳体的片层厚度及片的长度将随温度的降低而变薄变短，即珠光体变细。,(2)合金元素的影响,几乎所有的合金元素都迟缓珠光休的形成，这是因为合金元素改变 了临界点，从而减小了过冷度，降低了碳的扩散速度，加以合金元素本身扩散速度低,影响了珠光体的形核率。当几种合金元索综合作用时，对珠光体转变的抑制作用更甚.所以合金钢完成珠光体转变要比碳钢所需的时间长。,(3)奥氏体化规范的影响,奥氏体化温度愈高，加热时间愈长，则碳化物溶解多，奥氏体均匀化程度愈高，晶粒越粗大这些将使珠光体形核率和长大速度降低，因而迟缓了珠光体的形成过程。反之，则加快珠光体形成过程。此外等温转变，将减慢珠光体的形成速度。,3.珠光体转变时先共析相的析出,共析钢在 A1以下高温转变区域中，奥氏体将全转变为珠光体。但对于亚共析钢和过共析钢，在形成珠光体之前,将先行析出铁素体或渗碳体。随着钢的成分、转变温度等的不同，转变时所先析出的铁素体和渗碳体的数量和形态极不相同。图示的阴影范围内转变时，即使是非共析成分的奥氏体也将全部变为珠光体，形成所谓“伪共析组织”。,含碳量较低的亚共析钢，在 M 范围内转变时，先共析铁素体将沿晶界长大并变厚，聚集成块状。但在过共析钢中，则不会出现块状渗碳体.当奥氏体在 GBA范围内进行转变时，则先共析铁素体或渗碳体，将沿奥氏体晶界析出长大，而形成铁素体网和渗碳体网.如在 W 范围进行转变，则铁素体或渗碳体将自晶界以一定位向向晶内伸长，形成伪共析组织.,三、珠光体转变产物的组织形态及其性能,由于珠光体形成过程的特点，故形成铁素体和渗碳体相间的片层状组织。随冷却速度的增大，形核率也随之急剧增加，加上碳原子扩散速度的降低，致使片层间距变小。转变温度愈低，则片层愈薄，片的长度也愈短，平直度也愈差，组织更为细小。,珠光体并非全是片状的。在一定的转变条件下，也可以形成在铁素体基体上均匀分布着细小颗粒状碳化物的球状珠光体或粒状珠光体。片状珠光体的片间距对其机械性能的影响较大。强度和硬度随片间距的减小而升高，塑性有所改善。,在相同的含碳量情况下，颗粒状珠光体，由于碳化物呈颗粒状，而且相界而较片状珠光体少，故其强度和硬度低寸片状珠光体，但塑性较好.颗粒状珠光体，随碳化物颗粒度的减小，强度和硬度增高。,四、退火,所谓退火，通常是将钢加热至临界点以上(一般在,Ac3或 A cm以上 150 300 范围)，保温一定时间，使纲全部或部分奥氏体化，随后缓慢冷却，以获得接近平衡状态的珠光体组织。,根据退火的工艺特点和目的，退火分为：扩散退火、完全退火、球化退火、等温退火和低温去应力退火等。,1 .扩散退火,合金铸锭及大型铸件在铸造结晶讨程中，往往会发生较严重的枝晶偏析,为消除枝晶偏析，改善工艺性能和机械性能，必须将工件加热到高温(1050 1150 )下进行长时间(1520小时)的加热，随后随炉缓慢冷却到 350 以下，出炉空冷。高温长时间加热是为了使合金元素得到充分的扩散，从而消除枝晶偏析。由于高温长时间加热使奥氏体晶粒粗大，故工件经扩散退火后，需要进行一次完全退火或正火，细化晶粒，改善机械性能。,2.完全退火,完全退火又称重结晶退火。一般简称为退火，主要用于亚共析钢铸件、锻件、热轧型材及焊接件等。,完全退火的工艺是将钢件加热至 Ac3以上 3050 ，保温一定时间后，随炉级慢冷却（或埋在沙中冷却）至 500 以下，然后空冷。由于加热温度超过Ac3，使钢的组织完全重结晶，所以可以达到均匀组织、细化晶粒、消除内应力、降低硬度的目的。,3.球化退火,球化退火主要用于过共析钢及合金工具钢。球化退火是使钢获得球状小颗粒碳化物组织的工艺方法。,由于过共析钢经轧制、锻造空冷后，组织中会出现层片状珠光体与网状渗碳体。这样的组织不仅硬而脆，切削加工时刀具容易磨损，而且在以后的淬火过程中易于变形开裂。为了克服这些缺点，通过球化退火，使渗碳体呈球状（或小颗粒状），均匀分布在铁素体基体上，这种组织称球状珠光体。它的硬度较层片状珠光体与网状渗碳体组织的硬度低。,一般球化退火工艺是将钢件加热至 AC1以上 20-30 （或在 Ar1以下 2 0 左右) ，保温一定时间后(等温 46小时）随炉进行冷却。,其原理是:原始片状珠光体在加热至 Ac1以上20-30 温度时，渗碳体开始溶解但又未完全溶解,一些碳化物断开为许多细的片状碳化物，弥散地分布在奥氏体基体上。同时，由于加热温度低，保温时间短，奥氏体的成分极不均匀，在随后的缓慢冷却过程中，或以原有的细的碳化物质点为核心，或在奥氏体中碳聚集区产生新的碳化物核心，形成均匀的颗粒状碳化物。同时，由于球形具有最小的表面能，在保温和缓冷过程中，碳化物自发地成长为球状。,4.等温退火,完全退火的生产周期长，特别对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，其退火工艺往在需要几十小时，如果在珠光体形成温度进行奥氏体的等温转变处理，这样做可在等温,处理的前后稍快地进行冷却，以便缩短整个退火周期，而且所获得的组织也比较均匀。这种退火方法称“等温退火”。等温退火的等温温度一般为该钢的 Ar1以下 30 左右。等温时间应按等温转变曲线，以保证奥氏体全部转变。一般碳钢为 12 小时，合金钢为34 小时。,下图是高速钢的普通退火与等温退火的工艺比较，可以看出，退火周期从1520小时缩短到几个小时左右。,5.去应力退火,去应力退火、又称低温退火，主要用于消除铸件、锻件、焊接件、热轧件以及冷冲、冲挤压件等的内应力。如不消除其内部的残余应力，必将引起工件在一定时间后，或在随后的切削加工过程中产生变形或开裂。,去应力退火的工艺是将钢件加热至A1以下，一般为 5 00650 ，经一段时间(2-4)小时的保温，然后缓慢冷却至 300 以下出炉。钢件在退火过程中不发生组织变化，钢件中的内应力是在加热、保温和缓慢冷却过程中消除的。,对于某些体积庞大的焊接构件如无法在加热炉内进行，可用火焰或工频感应加热,对焊缝及热影响区进行局部去应力退火处理。,五、正火,正火是将钢加热至 Ac3或Accm以上 3040 ，保温后从炉中取出在空气中冷却的一种工艺方法。由于正火的冷却速度比退火冷却速度稍快所得组织较退火细，强度和硬度有所提高。,正火工艺简单、经济、应用较广,可作为：,1.普通结构零件的最终热处理。,2.比较重要零件的预备热处理。,3.消除过共析钢中的网状渗碳体。,4.代替含碳量小于0.5的锻件的退火处理,六、退火与正火的选择,由于退火与正火的目的大致相同，多数都是作为预备热处理，在生产上有时可以相互代替.在实际生产中如何进行选择，可以从以下几方面进行考虑:,1 .从改善切削加工性能方面考虑,钢的硬度在HB160230 范围内,组织中没有大块柔韧的铁素体时，切削加工比较方便。为此，对于低碳钢应以正火作为预备热处理。对于高碳钢则必须采用退火，对于含碳量不超过0.45 的碳钢以及某些低合金结构钢则以采用退火为好.,2 .从使用性能方面考虑:对于亚共析钢来说，一般总是正火处理比经退火的具有更为良好的机械性能。如工件性能要求不高时，可用正火作为最终处理。,3.从最后热处理方面考虑:从减少最后热处理淬火时的变形开裂倾向方面看，正火不如退火.对于准备进行快速加热的工件，正火组织比退火组织更有助于加快奥氏体化过程。,4.从经济方面考虑:由于正火比退火的生产周期短得多，设备利用率高，且操作简单，姑在可能的条件下，应尽量以正火代替退火。,第四节 钢的淬火,一、淬火及其目的,将钢加热至临界区(Ac 1或 Ac3)以上 3050 ，保温一段时间,然后快速（超过该种钢的临界冷却速度）冷却，使过冷奥氏体转变成马氏体的一种操作方法。,淬火的目的如下：,1.提高工件的硬度及耐磨性.对于各种工具、模具、量具以及要求表面耐磨的零件用淬火方法获得高的硬度和耐磨性，以保证使用寿命。,2.与回火配合获得所需要的机械性能.淬火后，一般获得最高的硬度，如配以不同的温度回火，可以大幅度地提高钢的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的各种配合，以满足不同的使用要求。此外，对于某些待殊钢，用淬火方法获得一定的物理化学性能.,二、钢淬火时的组织转变和性能特点,1.马氏体形成条件,淬火之所以能强化钢件的主要原因在于淬火时的快速冷却而获得马氏体组织。由钢的连续冷却转变曲线可知要获得马氏体组织，就必须以大于临界冷却速度，把奥氏休过冷至 Ms 以下的较低温度，使之向马氏体转变。为此，马氏体的形成条件是快冷和深度过冷，两者缺一不可。 2.马氏体的晶体结构,淬火钢的组织主要是马氏体。马氏体是碳在 a-Fe 中的过饱和固溶体。由于碳的过饱和,使a-Fe晶格由体心立方变为体心正方,使晶格常数发生相应变化，而且随着含碳量的增加，其正方度(C a 的比值)也愈大，晶格的畸变增大.一般认为，含碳量大于0.25 的马氏体都具有正方度，即C a 1 ,3.马氏体组织形态及影响因素,由于钢种及热处理的不同,钢中马氏体可以有两种不同的组织形态。,(1)板条状马氏体,这种马氏体是由尺寸大致相同薄而细长的板条定向排列组成的马氏体束，同一束内各板条近于平行。同一奥氏体晶粒内，可以形成位向不同的多个马氏体束，束与束之间的位向差别较大。在电子显微镜下观察板条状马氏体，其晶体内存在着大量高密度的位错，故板条马长体反称位错型马氏体。,(2)针状(片状)马氏体,针状马氏体其空间形状呈双凸透镜状，针与针之间相互不平行，常呈一定角度相交。在原始奥氏休晶粒内，首先形成的马氏体针往往比较粗大，并横贯整个晶粒，使随后形成的马氏体的长大受到限制而大小不一。在电子显微镜下观察针状马氏休，针内的亚结构主要为孪晶，针(片)状马氏体又称孪晶马氏体.,钢淬火后的组织形态，一般认为主要取决于奥氏体的化学成分和马氏体的形成温度。奥氏体含碳量0. 25 时，其淬火组织几乎全部为板条马氏体，故低碳钢淬火后都为板条状马氏体。当奥氏体含碳量1.2 时，则几乎全部为针状马氏体，故高碳工具钢淬火后都为针状马氏体，而中碳钢淬火后则为板条马氏体和少量针状马氏体的混合组织。马氏体形成温度越高，则易于形成板条马氏体;马氏体形成温度低，则易于形成针状马氏体。此外，合金元素都促使形成针状马氏体。在马氏体形成温度以上不太高的温度下进行塑性变形，也会促使形成板条马氏体。,4 .马氏体的性能,(1)硬度高,硬度高是马氏体的主要性能特点。其所以具有较高的硬度主要是马氏体中过饱和的碳原子引起固溶强化的结果，而且其强化效果随含碳量的增加而增强。此外，板条状马氏体中的大量位错，针状马氏体中的大量细小孪晶都能阻碍工件受力时的滑移变形，从而引起硬化,特别是孪晶的硬化作用更大。,(2)强度,马氏体有很高的强度，其强度随含碳量的增加而提高。当马氏体含碳量超过0.5后，其强度的提高就更明显了。此外，原始奥氏体的晶粒愈细，得到的细小马氏体强度愈高。,(3)塑性和韧性,低碳板条状马氏体具有较高的强度，同时还兼有相当好的塑性和韧性。片状(针状)马氏体由于其中有大量细小孪晶使滑移变形不易进行，故降低了塑性和韧性.此外由于针状马氏体呈一定角度相交，在高速长大时，马氏体片间常因互相撞击而形成显微裂纹，故也增加其脆性。,综上所述，马氏体的机械性能取决于含碳量、组织结构和马氏体组织形态。低碳板条状马氏体兼有很高的强度和良好的韧性。高碳针状马氏体虽具有极高的硬度，但脆性大而韧性差。因此，在保证足够的强度和硬度的前提下，尽可能多获得板条状马氏体。这就是所谓钢的强韧化处理的方法之一。,(4)马氏体的比容,在钢的组织中，马氏体具有最大的比容，且含碳量愈高，两者相差愈大，因此淬火前后工件体积变化也愈大。这是钢淬火时产生变形、开裂的根本原因之一.,三、马氏体转变的基本规律,1.恒定的转变温度,马氏体转变除快速冷却外，还必须过冷到某一特定温度 Ms 点以下。它与冷却速度的大小无关，而主要取决于钢加热后所获奥氏体的成分及状态。即使同钢种，也因其奥氏体化程度的不同， Ms 点也不同。,2 马氏体的变温形成,马氏体转变必须在连续冷却过程中才能基本完成。如过冷奥氏体冷却至 Ms 以下某一温度时，会高速地形成一定数量的马氏体，此时如不继续冷却，马氏量就不再增加。,如在此温度恒温停留，一般也只能形成少量马氏体，此后转变不再进行.只有再继续冷却,才形成新的马氏体,马氏体的数量才能不断增加,直至冷却到Mf温度,马氏体的转变停止.一般钢的Mf温度都低于室温,因此通常冷却到室温时,其淬火组织中还存在较多的未转变的残余马氏体.,3.无扩散型相变,马氏体的转变温度低,在转变过程中没有成分的变化,而只有晶格的改变,即 ,且晶格的改变不是通过扩散.而是通过铁原子集团地、协同地定向有规律的移动.因此,转变过程中新旧晶格保持着共格关系,即界面上的原子为新旧共有,这种共格关系才使得马氏体得以长大.,4.相变的不完全性,当钢冷至 Mf 点时，马氏体转变终止。然而，所得到的组织并不是100的马氏体，有少量奥氏体被保留下来(残留奥氏体)。淬火组织中的残留奥氏体对工件淬火时的变形、开裂及其机械性能有相当的影响。,四、奥氏体的稳定化现象,在马氏体转变过程中，如冷至 Ms 附近某一温度作等温停留，将使过冷奥氏体继续转变为马氏体的能力减弱。在随后的冷却过程中，转变不会立即开始，而要滞后一个温度间隔再行开始，最终所得马氏体量也将减少，使残余奥界体量增多。这种由于在 Ms 附近作恒温停留引起奥氏体稳定化的现象称为奥氏体的陈化稳定。,恒温停留时间越长，冷却速度越小，巳转变的马氏体量越多，则其稳定化愈强烈。此外，应力和形变的作用也会引起奥氏体稳定化（机械稳定化）。实际生产中，也常利用奥氏体陈化稳定现象来防止工件的变形和开裂。,五、钢的淬火工艺,1.淬火加热规范的选择,各种钢的淬火加热温度主要由其组织类型及临界点来确定。亚共析钢淬火加热温度一般应在 AC3以上3050 ，淬火后的组织为均匀的马氏体。如淬火加热温度过低（ AC3 ) ，则铁素体未全部溶于奥氏体，使淬火组织中因含铁素体而硬度不足。过共析钢淬火加热温度一般应在 Ac 1以上3050 ，淬火后的组织为隐晶马氏体基体上均匀分布着细小碳化物质点。该组织不仅耐磨性好，脆性也小。如加热温度超过 Ac 1 ，则碳化物溶解使奥氏体含碳量增加，使淬火后的针状马氏体增多, 脆性和变形开裂倾向增大，同时还会使残余奥氏体量增多。,目前，生产实践中广泛使用的淬火加热温度范围大多超过上述范围。碳钢和低合金钢的淬火加热温度为 Ac3以上3070 及 Ac1以上3070 。合金钢由于合金元素的扩散速度慢等原因，其淬火温度可取上限或更高些。,此外，在具体选择时还必须考虑工件的形状和大小、所选择的冷却介质和原始组织及其状态等因素。对于形状简单截面尺寸较大工件宜采用下限，形状复杂截面尺寸较小取下限。采用急冷介质的取下限，采用缓冷介质的取上限。工件原始组织较细小（分散度大）的，取淬火温度的下限，原始组织中有带状组织和断续网状碳化物的工件，则采用较高的淬火温度。如工件是已经淬过火的返修件，其淬火温度应低一些.,2 淬火冷却介质,淬火要求获得马氏休组织，为此冷却速度必须大于临界冷却速度。然而，过快的冷却会引起很大的内应力，造成工件的变形和开裂。,由钢的过冷奥氏体等温转变曲线可知，为了获得马氏体的组织，只要在奥氏体最不稳定区域，即曲线的鼻尖部（一般为 500650 ）必须快冷，此后的慢冷基本上不妨碍获得马氏体。相反，可以减少内应力，减小变形和开裂倾向。,(1)水和盐水溶液,其优点是龙 500650 范围内冷却速度快。但在 300 200 范围内冷却速度仍很快，容易引起变形和开裂。一般用于形状简单碳钢零件的淬火。,(2)油,在 650500 温度范围内冷却速度不大，但在 300200 温度范围内冷却速度较慢,一般用于合金钢零件的淬火。但油的价格比水及其溶液高，而且易燃，零件不易清洗.,(3)水玻璃,水溶液,它是以水为基，加入 30 左右的水玻璃并加入一些盐和碱。其冷却特点是:在高温区冷却能力与水相似，在低温区域冷却时，由于工件表面形成水玻璃膜而具有较小的冷却速度。,(4)碱浴,各类碱浴在高温区的冷却能力介于水和油之间。为了提高其冷却能力，通常加入 36 的水。,(5)硝盐浴,硝盐浴的冷却能力小于碱浴，在高温区的冷却能力略小于油。为了提高其冷却能力，常在低温使用的硝盐浴中加入 3 5 的水。,水玻璃水溶液、碱浴、硝盐浴在使用过程中由于高温氯化盐的带入和吸收空气中的 CO 2 ，使冷却性能改变而老化。使用中，还必须经常补充水。由于水的蒸发使含水量降低影响冷却能力。硝盐浴使用过程中，必须严格控制其使用温度（不得超过 500 ）和石墨炭进入浴槽内，以防事故发生。,(6)中性盐浴,当使用温度超过500 时，必须使用中性的氯化盐浴。它主要用于高合金钢(如高速钢)的分级淬火。,3 淬火冷却方法,为实现淬火目的又能最大限度地减小变形和开裂,除正确进行加热和合适的合理选择冷却介质外,还必须根据工件的化学成分、形状、大小和技术要求选择淬火冷却方法。,(1)单液淬火,将加热好的工件淬入某一种冷却介质中连续冷却的方法.一般讲，碳钢多用水或水溶液淬火，合金钢大多用油淬。单液淬火操作简便，易于掌握，但水淬变形开裂倾向大；油淬财不一定能保证淬透。随着新型淬火介质的出现，扩大了单液淬火的适用范围。,(2)双液淬火,将加热好的工件淬入水中冷却一定时间，以抑制奥氏体转变，当冷却到鼻部温度以下时，转入油中，完成马氏体的转变，这种方法常称作水淬油冷,即双液淬火.,双液淬火常用于形状复杂碳钢工件或某些大截面合金钢工件。双液淬火的关键是控制工件在水中的停留时间。一般根据经验估计，工件厚度为 5- 30 毫米的碳钢，每 3- 4 毫米，在水中停留 1 秒。若工件厚度增大，则水冷时间应略为增加，对于形状复杂或合金钢工件，每4-5 毫米在水中停留 1 秒。大截面工件，按照工件心部冷到 300 -350 的要求，在水中停留的时间以每毫米 1 . 5-3 秒估算。凡截面大者取上限，截面小者,下限；碳钢取上限，合金元素含量较多者，取下限。,(3)预冷淬火,将加热好的工件取出，在空气中预冷一定时间，使上件的温度降低一些（主要是让壁薄，尖角处的温度降低一些），再进行淬火。这种淬火方法叫预冷淬火.,(4)分级淬火,将加热好的工件置于温度略高于(或略低于Ms )热介质中(一般为硝盐浴或碱浴)停留一定时间，使工件各部分及表里的温度基本一致，然后取出空冷或油冷。这种淬火方法称分级淬火.,分级淬火由于缩小了工件与淬火冷却介质间的温差而减小了热应力,使工件表面和心部马氏体转变的同时性增加。由于恒温停留所引起的奥氏体陈化稳定，增加了残余奥氏体，从而减小了淬火变形和开裂的倾向。分级淬火一般只适用于形状复杂截面尺寸大的工件。,分级淬火的加热温度一般应取其上限。因为淬火温度较高，增加奥氏体的稳定性。对于高合金钢，由于其过冷奥氏体有两个稳定区，故其分级温度可选择较高温度的奥氏体稳定区（如高速钢分级淬火），对于尺寸较大，形状复杂的高合金钢工件，还可以采取二次或多次分级.,分级停留时间应以使工件内外温度基本上一致为准，但不超过该温度下的孕育时期为具体分级停留时间按下列经验公式估算:,(5)等温淬火,将加热好的工件置于稍高于 Ms 的一定温度的热溶液中，等温保持足够的时间，借以获得下贝氏体组织。这种淬火方法叫等温淬火。,等温淬火可以减少工件的淬火应力，从而减少工件的变形，基本避免工件的淬火开裂。,等温淬火可在不降低或略降低硬度的情况下使工件获得更好的韧性和强度。等温淬火后的工件不需要再迸行回火处理。对于具有回火脆性的钢采用等温淬火将可避免回火脆性，使工件获得足够的韧性.,六、钢的冷处理,冷处理是将淬火冷到室温的工件继续冷至零下温度，使室温尚未转变的残余奥氏体继续转变为马氏体，从而进一步提高工件的硬度和防止工件在使用过程中因残余奥氏体的转变引起尺寸变化，冷处理是淬火的继续。冷处理温度应依照钢的 Mz 点确定。生产中，一般不低于-80 。冷处理应在淬火后立即进行以免在室温停留时间过长引起奥氏体的陈化稳定而减弱冷处理效果。冷处理时只要心部达到冷处理温度即可。在空气介质中冷却的情况下，其保温时间一般取 1 1 . 5 小时.工件经冷处理后，应立即进行回火。冷处理设备，一般在专门的冷冻设备内进行。干冰加酒精等低温介质，其温度可达-70 80 .无冷冻设备也可采用干冰(固体 CO,2,),七、钢的淬透性,淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力，又称可淬性。它表示了钢淬火形成马氏体的能力。淬透层深度，是指零件表面向里深入到半马氏体层（即马氏体是 5 0和 50 的马氏体）的深度。为比较各种钢的淬透性大小，常把各种钢心部能淬透的最大直径称为该钢的临界淬透直径用 D c表示。 D c越大，淬透性越好。,钢的淬透性不仅影响工件淬火后的机械性能，而且标志着它的热处理工艺性能的好坏淬透性愈高，愈易得马氏体组织。因而，在淬火冷却时，可使用较缓和的冷却介质以减少变形和开裂。,1.影响淬透性的因素,(1)化学成分对钢淬透性的影响,在碳钢其淬透性随钢中碳含量的增加而提高.除钴外，合金元素都能提高钢的淬透性。合金元素含量越多，淬透性越好。此外，钢中的金属夹杂物等也将影响其淬透性.,(2)奥氏体化程度对钢淬透性的影响,钢在加热时，加热温度越高，保温时间越长碳化物的溶解愈充分，奥氏体均匀化愈充分，晶粒愈粗大，愈增加过冷奥氏体的稳定性使等温转变曲线右移，使钢的淬透性增加.,(3)工件尺寸对淬透性的影响,钢的成分和冷却条件相同的情况下，工件尺寸大，淬火时工件冷却速度就慢。有时其表面虽能获得马氏体，中心却因冷速度过慢而与 c曲线相遇，发生珠光体变。工件小比工件大冷得快，同一工件薄截面比厚截面冷得快。,(4)冷却介质对淬透性的影响,在钢的的成分尺寸相同的东件下，冷却介质的冷却速度越大，则其淬透层也越深;反之，越小.,第五节 钢的回火,将淬火钢重新加热至 A1以下的某一温度，经过保温后，以一定的方法冷却到室温的操作方法称作回火。,钢淬火后虽然具有较高的硬度，但脆性大、韧性差，使工件在交变载荷及冲击载荷作用下容易断裂。钢在淬火后，内部存在较大的内应力，在随后的磨削加工或在室温停留时容易开裂，淬火钢中的马氏体和残余奥氏体都是不稳定组织，在室温下会发生缓慢分解而产生体积的变化，引起工件尺寸和形状的改变。因此，工件淬火后，一般都必须及时进行回火,一、回火及其目的,1.减少或消除内应力。,2.稳定组织,稳定尺寸。,3.根据工件不同的技术要求，获得所需要的组织和性能,二、钢在回火时组织和性能的变化,1 回火时组织的变化,(1)马氏体的分解,马氏体是碳在a-F e中过饱和的固溶体，是不稳定的组织在室温下，马氏体中过饱和的碳就以碳化物的形式级慢地析出，即马氏体开始分解，如进行加热可以加速分解过程。高碳针状马氏体在低于 250 温度回火时，马乐体中过饱和的碳以尺寸极其微细的薄片-碳化物（化学成分接近 Fe,3,C ）形态析出，弥散地分布在马氏体针内,使马氏体的碳浓度降低，正方度 c / a 减小，晶格畸变程度减轻。,在此温度范围内马氏体分解为 -碳化物与含碳量为 0.253 的过饱和a 固溶体的两相混合物。,含碳量低于0.4的淬火钢，在回火过程中马氏体中的过饱和碳直接以渗碳体形式逐渐析出来。随淬火钢中的含碳量不同，开始析出渗碳体的温度也不同。,含碳量越高，开始析出的温度越低（如 0 . 2 的钢约为 200 ， 0 . 3 的钢约为 150 ）。马氏体的分解过程，对碳钢来说要持续到 350 才基本结束。此时c a 值接近 1 , a 固溶体中含碳量接近正常的饱和状态，具有体心立方晶格，但其显微组织仍保留马氏体针状形态。,合金钢中，由于合金元素一般都降低在 a 相中的扩散能力，所以将在不同程度上组碍马氏体的分解。因此，对合金钢来说,马氏体分解过程要持续到更高温度才基本结束。,(2)残余奥氏体的分解含碳量超过0.4的钢，淬火后住往存在一定数量的残涂奥氏体。残余奥氏体是不稳定组织，因此在回火时，残余奥氏体必然转变为较稳定的组织。,在碳钢中，残余奥氏体大玫从 200 左右开始转变，至 300 左右转变基本完成。其转变产物类同于过冷奥氏体在该温度范围内的转变产物，一般多为下贝氏体，但其转变速度却不相同。残余奥氏休转变为下贝氏休的孕育时期较短，转变速度也较大。,对合金钢来说，淬火后的残余典氏体比碳钢多，所以回火时残余奥氏体的转变就有着更重要的意义。合金元素一般都提高残余奥氏体分解温度范围多余的残余奥氏体的转变比碳钢困难.低合金钢,在回火的温升过程中或者恒温停留下,其残余奥氏体在Ms温度下转变为马氏体.在Ms温度以上转变为下贝氏体.合金元素含量高的金属,其残余奥氏体十分稳定,甚至在高温回火时也只是部分或者不发生转变.但是高温回火对残余奥氏体有催化作用,促使残余,奥氏体在回火冷却过程中进行马氏体的转变.,(3)a固溶体的再结晶,马氏体和残余奥氏体在250以下温度分解得到 -碳化物和a过饱和的固溶物是不稳定的.随着回火温度的继续升高, -碳化物重新熔解于a过饱和的固溶物中,又从a过饱和的固溶物中不断析出渗碳体.当马氏体分解基本结束时,分解产物a固溶物仍保持马氏体针状形态.当温度升高到450 以上时,由于铁原子的扩散能力提高, a固溶体进行回复和再结晶,经充分的再结晶后,才恢复为多边形晶粒的铁素体.,合金元素的存在,不但扩散速度很低而且也降低了铁原子的扩散速度,从而提高了a固溶体的再结晶温度.,淬火钢中的存在的内应力,随着回火温度的升高和马氏体的过饱和碳的不断析出,晶格畸变逐渐减轻而逐渐消除.残余应力的消除只有在550 以上的高温回火才能达到.,(4)碳化物的聚集和长大,高碳马氏体分解出的碳化物,在低温下呈细微的薄片状.当回火温度超过400 后,逐便转变为稳定的颗粒粒状的渗碳体.回火温度超过600 后,颗粒状的碳化物继续聚集和长大(通过小颗粒的碳化物不断溶解既以在a固溶体中溶解),达到大颗粒碳化物表面析出,然后使大颗粒碳化物进行长大.,合金元素降低了碳的扩散能力,故在回火过程中明显阻碍了渗碳体的聚集和长大.对于高铬钢和高速钢,当回火温度超过400 后,硬度不降反而升高,这种现象叫二次硬化.其原因是:当碳化物形成元素在渗碳体中集聚超过其饱和浓度后,会析出高弥散的特殊碳化物,其硬度远高于渗碳体.,从上可知,碳钢在100200 回火时,主要是马氏体分解;在200300 回火时,是残余奥氏体的分解;在300400 回火时,是渗碳体的全部析出及内应力的基本消除,在400 回火时,是渗碳体的聚集和长大.,合金元素的存在,将延缓上述过程,即提高上述过程的转变温度.,淬火钢回火产物可分为:,(1)回火马氏体,淬火钢在150250 低温回火后，即形成回火马氏体。其组织形态，仍保持着原有马氏体针状形态的过饱和 a 固溶体，并在 a 固溶体上分布着高弥散度的碳化物。回火马氏体极易侵蚀，在显微镜下呈黑色针状。,(2)回火屈氏体,淬火钢在 350500 进行中温回火后的组织称为回火屈氏体。它是由粒状渗碳休和铁素体组成。其中铁素体仍保持原马氏体的针状特征。回火屈氏体与过冷奥氏体分解形成的屈氏体不同，前者渗碳体为颗粒状；而后者渗碳体呈层片状,两者的形态和性能均不相同.,(3)回火索氏体,淬火钢在 500650 进行高温回火所得组织称回火索氏体。它是由粒状渗碳体和再结晶后的铁素体组成，其中铁素体已呈多边形。,2 .回火时机械性能的变化,淬火钢在不同温度下回火，所得到的组织不同，因而机械性能差别很大。随着回火温度的升高，其强度、硬度降低，塑性、韧性提高。,三、回火的分类及其应用,1.低温回火,回火温度为150250 ，回火后的组织为回火马氏体。它主要适用子要求高硬度（ H RC5665 ）及高耐磨性的各种高碳钢工模具、滚动轴承和经渗碳淬火或表面淬火零件等的回火。工件经低温回火后，减小了内应力和脆性。,2 .中温回火,回火温度为 350500 ，回火后的组织为回火屈氏体硬度为 HRC3545 。经中温回火的工件可获得高的弹性极限和屈服强度。它主要适用于各种弹性元件及受冲击工模具的回火。,3.高温回火,回火温度为 500650 ，回火后的组织为回火索氏体。这种淬火加高温回火的热处理方法称作“调质处理”。它主要适用各种重要的结构零件，特别是在交变载荷下工作的连杆，螺栓、齿轮及轴类零件的回火。此外还可以作为某些精密零件（如丝杠、模具等)的预先热处理，以减小最终热处理的变形。,四、回火脆性,随着回火温度的升高，钢的冲击韧性提高。然而，在 200400 温度范围内回火时，钢、的冲击韧性反而下降，这种现象称为低温回火脆性（第一类回火脆性).对某些合金钢(铬镍钢、铬锰钢等）不仅在较低温度范围出现第一类回火脆性，而且在较高温度范围内(550 )左右，回火后缓慢冷却时，其冲击韧性也会下降,即第二回火脆性)但 回火后快冷，则冲击韧性不下降。,由于第二类回火脆性可以通过回火后的快冷而消除，故又称“可逆回火脆性”。第一类回火脆性，不受回火后冷却速度的影响，故又称“不可逆回火脆性”。,复习题,1. A1、A 3、 A cm、 Ac3 、 Ac1、 A c c m、 Ar1、 Ar3 、 A r c m分别表示什么意义？,2.共析钢完全奥氏体化经历哪几个过程？钢加热后所得到的奥氏体晶粒大小，主要与哪些因素有关？,3. 马氏体转变的过程及基本待征是什么?,4.各种退火热处理的适用范围.去应力退火与其它退火方法有何不同？,5. 什么叫淬火？目的是什么？,6.影响钢的