鋼的回火工藝基本知識

1、2022-5-41鋼的回火鋼的回火2022-5-42鋼的回火鋼的回火回火的概念：回火的概念： 將淬火鋼加熱到將淬火鋼加熱到低于臨界點低于臨界點A1的某一溫的某一溫度，度，保溫保溫一定時間，使淬火組織轉變?yōu)橐欢〞r間，使淬火組織轉變?yōu)榉€(wěn)定的穩(wěn)定的回火組織回火組織，然后以適當?shù)姆绞剑缓笠赃m當?shù)姆绞嚼淅鋮s到室溫卻到室溫的一種的一種熱處理工藝熱處理工藝。2022-5-43完全淬火的組織為：完全淬火的組織為：馬氏體馬氏體+殘余奧氏體；殘余奧氏體；不完全淬火的組織為：不完全淬火的組織為：馬氏體馬氏體+殘余奧氏體殘余奧氏體+貝貝氏體氏體+碳化物碳化物+先共析鐵素體等。先共析鐵素體等。 這些組織在這些組織在A

2、1以下都是亞穩(wěn)定組織。以下都是亞穩(wěn)定組織。發(fā)生亞穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)的過渡，最終的穩(wěn)發(fā)生亞穩(wěn)定狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)的過渡，最終的穩(wěn)定狀態(tài)為鐵素體定狀態(tài)為鐵素體+滲碳體。滲碳體。鋼在淬火后所得的組織鋼在淬火后所得的組織2022-5-44回火組織回火組織 回火馬氏體回火馬氏體 回火屈氏體回火屈氏體 回火索氏體回火索氏體2022-5-45鋼回火的目的鋼回火的目的降低淬火鋼的脆性降低淬火鋼的脆性提高韌性，調整硬度提高韌性，調整硬度消除內應力消除內應力穩(wěn)定工件的尺寸穩(wěn)定工件的尺寸獲得所需要的力學性能獲得所需要的力學性能2022-5-46一、淬火鋼在回火時的組織轉變一、淬火鋼在回火時的組織轉變 馬氏體中的碳的偏聚

3、馬氏體中的碳的偏聚主要發(fā)生在主要發(fā)生在20100碳原子處于扁八面體間隙碳原子處于扁八面體間隙碳原子偏聚在位錯線上（板條、片狀馬氏體）碳原子偏聚在位錯線上（板條、片狀馬氏體）2022-5-47淬火鋼在回火時的組織轉變淬火鋼在回火時的組織轉變 馬氏體分解：馬氏體分解：主要發(fā)生在主要發(fā)生在100200 馬氏體中的過飽和碳原子脫溶以馬氏體中的過飽和碳原子脫溶以碳化物（碳化物（Fex，x為為2-3）的形的形 式析出，析出的碳化物以極小片狀分布在馬氏體基體式析出，析出的碳化物以極小片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱為回火馬氏體，用上，這種組織稱為回火馬氏體，用“M回回”表示。表示?；鼗瘃R氏體：回火馬氏體：

4、相和彌散的相和彌散的碳化物組成的復相組織碳化物組成的復相組織2022-5-48馬氏體的分解馬氏體的分解 依據(jù)碳原子擴散距離的大小分為：依據(jù)碳原子擴散距離的大小分為： 二相式分解二相式分解 連續(xù)式分解連續(xù)式分解2022-5-49馬氏體的二相式分解馬氏體的二相式分解2022-5-410馬氏體的連續(xù)式分解馬氏體的連續(xù)式分解2022-5-411淬火鋼在回火時的組織轉變淬火鋼在回火時的組織轉變 殘余奧氏體分解：殘余奧氏體分解： 主要發(fā)生在主要發(fā)生在200300 殘余奧氏體分解為殘余奧氏體分解為碳化物和過飽和碳化物和過飽和，組織仍，組織仍是回火馬氏體。是回火馬氏體。2022-5-412淬火鋼在回火時的組織

5、轉變淬火鋼在回火時的組織轉變 碳化物轉變?yōu)樘蓟镛D變?yōu)镕e3： 主要發(fā)生在主要發(fā)生在250400在保持馬氏體形態(tài)的鐵素體在保持馬氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細粒狀滲碳基體上分布著細粒狀滲碳體的組織，稱為回火屈氏體的組織，稱為回火屈氏體，用體，用“T回回”表示。表示。2022-5-413淬火鋼在回火時的組織轉變淬火鋼在回火時的組織轉變2022-5-414淬火鋼在回火時的組織轉變淬火鋼在回火時的組織轉變 滲碳體的聚集長大及滲碳體的聚集長大及相再結晶相再結晶 主要發(fā)生在主要發(fā)生在400以上以上形成顆粒狀滲碳體，鐵素體由針片狀轉變?yōu)槎噙呅纬深w粒狀滲碳體，鐵素體由針片狀轉變?yōu)槎噙呅?，這種組織稱為回火索氏

6、體，用形，這種組織稱為回火索氏體，用“S回回”表示。表示。2022-5-415二、回火溫度二、回火溫度根據(jù)工件所要求的機械性能、所用的回火根據(jù)工件所要求的機械性能、所用的回火溫度可分為三種：溫度可分為三種： 低溫回火：低溫回火：150 C 250 C回火馬氏體回火馬氏體 中溫回火：中溫回火：350 C 500 C回火屈氏體回火屈氏體 高溫回火：高溫回火：500 C 650 C回火索氏體回火索氏體 2022-5-4161、低溫回火、低溫回火低溫回火（低溫回火（150250） 組織為回火馬氏體（隱晶馬氏體和細粒狀組織為回火馬氏體（隱晶馬氏體和細粒狀碳化物）碳化物）能降低內應力和脆性，并保持高硬度和

7、耐磨能降低內應力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。性。用于工具、模具、軸承、用于工具、模具、軸承、 滲碳件及經表面滲碳件及經表面淬火的工件。淬火的工件。2022-5-4172、中溫回火、中溫回火中溫回火（中溫回火（350500） 組織為回火索氏體組織為回火索氏體具有較高彈性、高強度和硬度、良好的塑具有較高彈性、高強度和硬度、良好的塑性和韌性性和韌性硬度為硬度為35-45HRC35-45HRC主要用于彈簧零件及熱鍛模具的處理主要用于彈簧零件及熱鍛模具的處理2022-5-4183、高溫回火、高溫回火高溫回火（高溫回火（500650）組織為回火索氏體，具有良好的綜合機械組織為回火索氏體，具有良好的綜合機

8、械性能。性能。習慣上將淬火加高溫回火相結合的熱處理習慣上將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱作調質處理，簡稱稱作調質處理，簡稱 “調質調質”。調質廣泛用于處理重要的結構零件，如調質廣泛用于處理重要的結構零件，如螺螺栓、栓、軸、齒輪等。軸、齒輪等。 2022-5-419三、回火保溫時間三、回火保溫時間 回火保溫時間要保證工件各部分溫度均回火保溫時間要保證工件各部分溫度均勻，組織轉變充分進行，盡可能降低或勻，組織轉變充分進行，盡可能降低或消除內應力，使工件回火后的性能符合消除內應力，使工件回火后的性能符合技術要求。技術要求。2022-5-420四、回火后的冷卻四、回火后的冷卻 空冷空冷 油冷油冷 水冷

9、水冷2022-5-421回火過程中的性能變化回火過程中的性能變化2022-5-422回火過程中的性能變化回火過程中的性能變化 總的規(guī)律是：隨回火溫度升高，強度、硬度下降，塑性、總的規(guī)律是：隨回火溫度升高，強度、硬度下降，塑性、韌性上升。韌性上升。 回火溫度在回火溫度在200以下以下,鋼的硬度不鋼的硬度不降低降低,對高碳鋼，甚至略有升高。對高碳鋼，甚至略有升高。 回火溫度在回火溫度在200300,高碳鋼的高碳鋼的硬度再次升高硬度再次升高,中、低碳鋼硬度緩慢降中、低碳鋼硬度緩慢降低。低。 回火溫度回火溫度300以上，鋼的硬度呈以上，鋼的硬度呈直線下降。直線下降。 回火屈氏體、回火索氏體和球狀珠回火

10、屈氏體、回火索氏體和球狀珠光體與過冷奧氏體直接分解得到的屈光體與過冷奧氏體直接分解得到的屈氏體、索氏體和珠光體的力學性能有氏體、索氏體和珠光體的力學性能有顯著區(qū)別。顯著區(qū)別。2022-5-423五、回火脆性五、回火脆性 一般情況，淬火鋼回火時沖擊韌性隨回一般情況，淬火鋼回火時沖擊韌性隨回火溫度升高而增大。火溫度升高而增大。 在某些溫度區(qū)間回火，出現(xiàn)沖擊韌性顯在某些溫度區(qū)間回火，出現(xiàn)沖擊韌性顯著降低的現(xiàn)象（著降低的現(xiàn)象（回火脆性回火脆性 ）。）。2022-5-424中碳鎳鉻鋼沖擊韌性與回火溫度的關系中碳鎳鉻鋼沖擊韌性與回火溫度的關系 250-400oC回火（第一類或低溫回火脆性）回火（第一類或低

11、溫回火脆性） 450-650oC回火（第二類或高溫回火脆性）回火（第二類或高溫回火脆性）2022-5-4251、 第一類回火脆性第一類回火脆性溫度范圍溫度范圍 250400之間，也稱為低溫回火脆性。之間，也稱為低溫回火脆性。特征特征（1 1）具有不可逆性；）具有不可逆性；（2 2）與回火后的冷卻速度無關；）與回火后的冷卻速度無關；（3 3）斷口為沿晶脆性斷口。）斷口為沿晶脆性斷口。2022-5-426三種觀點：三種觀點：（1 1）殘余）殘余A A轉變理論轉變理論第一類回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍正好與碳鋼第一類回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍正好與碳鋼回火時殘余回火時殘余A轉變的溫度范圍相對應。轉變的溫度范圍

12、相對應。第一類回火脆性第一類回火脆性產生的原因產生的原因2022-5-427（2 2）碳化物析出理論）碳化物析出理論 鋼回火時，鋼回火時，-FeXC轉變?yōu)檗D變?yōu)?Fe5C2或或-Fe-Fe3 3C的的溫度與產生第一類回火脆性的溫度相近，而新形溫度與產生第一類回火脆性的溫度相近，而新形成的碳化物呈薄片狀，且沿板條成的碳化物呈薄片狀，且沿板條M的板條間、板的板條間、板條束的邊界或片狀條束的邊界或片狀M的孿晶帶或晶界上析出，從的孿晶帶或晶界上析出，從而使材料的脆性增加。而使材料的脆性增加?；鼗饻囟热邕M一步提高，薄片狀碳化物將聚集長回火溫度如進一步提高，薄片狀碳化物將聚集長大和球化，將導致脆性降低，沖

13、擊韌性升高。大和球化，將導致脆性降低，沖擊韌性升高。第一類回火脆性第一類回火脆性產生的原因產生的原因2022-5-428（3 3）雜質偏聚理論）雜質偏聚理論 S、P、Sb（銻）、（銻）、As（砷）等雜質元素在回火（砷）等雜質元素在回火時向晶界、亞晶界上偏聚，降低了晶界的斷裂強時向晶界、亞晶界上偏聚，降低了晶界的斷裂強度，引起了第一類回火脆性。度，引起了第一類回火脆性。第一類回火脆性第一類回火脆性產生的原因產生的原因2022-5-429（1 1）降低鋼中雜質元素的含量；）降低鋼中雜質元素的含量；（2 2）用）用AlAl脫氧或加入脫氧或加入NbNb、V V、TiTi等合金元素等合金元素細化細化A

14、A晶粒；晶粒；（3 3）加入）加入MoMo、W W等可以減輕；等可以減輕；（4 4）加入）加入CrCr、SiSi調整溫度范圍（推向高溫）；調整溫度范圍（推向高溫）；（5 5）采用等溫淬火代替淬火回火工藝。）采用等溫淬火代替淬火回火工藝。第一類回火脆性第一類回火脆性防止方法防止方法2022-5-4302、第二類回火脆性、第二類回火脆性溫度范圍溫度范圍 450650450650之間，也稱為高溫回火脆性。之間，也稱為高溫回火脆性。特征特征（1 1）具有可逆性；）具有可逆性；（2 2）與回火后的冷卻速度有關；）與回火后的冷卻速度有關；（3 3）與組織狀態(tài)無關，但以）與組織狀態(tài)無關，但以M M的脆化傾向

15、大；的脆化傾向大；（4 4）在脆化區(qū)內回火，回火后脆化與冷卻速度無關；）在脆化區(qū)內回火，回火后脆化與冷卻速度無關；（5 5）斷口為沿晶脆性斷口。）斷口為沿晶脆性斷口。2022-5-431（1）出現(xiàn)回火脆性時，）出現(xiàn)回火脆性時，Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原等都向原A晶界偏聚，都集中在晶界偏聚，都集中在23個原子厚度個原子厚度的晶界上，回火脆性隨雜質元素的增多而增大。的晶界上，回火脆性隨雜質元素的增多而增大。Ni、Cr不僅自身偏聚，而且促進雜質元素的偏不僅自身偏聚，而且促進雜質元素的偏聚。聚。（2）淬火未回火或回火未經脆化處理的，均）淬火未回火或回火未經脆化處理的，均未發(fā)現(xiàn)合金元素及雜質元素的偏聚現(xiàn)象。未發(fā)現(xiàn)合金元素及雜質元素的偏聚現(xiàn)象。（3）