鋼的回火工藝基本知識

關(guān)于鋼的回火工藝基本知識27.03.20231第一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.20232鋼的回火回火的概念：將淬火鋼加熱到低于臨界點(diǎn)A1的某一溫度，保溫一定時(shí)間，使淬火組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，然后以適當(dāng)?shù)姆绞嚼鋮s到室溫的一種熱處理工藝。第二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.20233完全淬火的組織為：馬氏體+殘余奧氏體；不完全淬火的組織為：馬氏體+殘余奧氏體+貝氏體+碳化物+先共析鐵素體等。

這些組織在A1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)定狀態(tài)為鐵素體+滲碳體。鋼在淬火后所得的組織第三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.20234回火組織回火馬氏體回火屈氏體回火索氏體第四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.20235鋼回火的目的降低淬火鋼的脆性提高韌性，調(diào)整硬度消除內(nèi)應(yīng)力穩(wěn)定工件的尺寸獲得所需要的力學(xué)性能第五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.20236一、淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變

馬氏體中的碳的偏聚主要發(fā)生在20～100℃碳原子處于扁八面體間隙碳原子偏聚在位錯(cuò)線上（板條、片狀馬氏體）第六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.20237淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變①馬氏體分解：主要發(fā)生在100～200℃

馬氏體中的過飽和碳原子脫溶以ε碳化物（FexＣ，x為2-3）的形式析出，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“M回”表示。回火馬氏體：α相和彌散的ε碳化物組成的復(fù)相組織第七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.20238馬氏體的分解依據(jù)碳原子擴(kuò)散距離的大小分為：二相式分解連續(xù)式分解第八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.20239馬氏體的二相式分解第九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202310馬氏體的連續(xù)式分解第十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202311淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變②殘余奧氏體分解：

主要發(fā)生在200～300℃

殘余奧氏體分解為ε碳化物和過飽和α，組織仍是回火馬氏體。第十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202312淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變③ε碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3Ｃ：

主要發(fā)生在250～400℃在保持馬氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀滲碳體的組織，稱為回火屈氏體，用“T回”表示。第十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202313淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變第十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202314淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變④滲碳體的聚集長大及α相再結(jié)晶主要發(fā)生在400℃以上形成顆粒狀滲碳體，鐵素體由針片狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅?，這種組織稱為回火索氏體，用“S回”表示。第十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202315二、回火溫度根據(jù)工件所要求的機(jī)械性能、所用的回火溫度可分為三種：低溫回火：150oC~250oC回火馬氏體中溫回火：350oC~500oC回火屈氏體高溫回火：500oC~650oC回火索氏體

第十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.2023161、低溫回火低溫回火（150～250℃）

組織為回火馬氏體（隱晶馬氏體和細(xì)粒狀碳化物）能降低內(nèi)應(yīng)力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。用于工具、模具、軸承、滲碳件及經(jīng)表面淬火的工件。第十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.2023172、中溫回火中溫回火（350～500℃）

組織為回火索氏體具有較高彈性、高強(qiáng)度和硬度、良好的塑性和韌性硬度為35--45HRC主要用于彈簧零件及熱鍛模具的處理第十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.2023183、高溫回火高溫回火（500～650℃）組織為回火索氏體，具有良好的綜合機(jī)械性能。習(xí)慣上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱“調(diào)質(zhì)”。調(diào)質(zhì)廣泛用于處理重要的結(jié)構(gòu)零件，如螺栓、軸、齒輪等。

第十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202319三、回火保溫時(shí)間回火保溫時(shí)間要保證工件各部分溫度均勻，組織轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行，盡可能降低或消除內(nèi)應(yīng)力，使工件回火后的性能符合技術(shù)要求。第十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202320四、回火后的冷卻空冷油冷水冷第二十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202321回火過程中的性能變化第二十一頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202322回火過程中的性能變化

總的規(guī)律是：隨回火溫度升高，強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性上升。①回火溫度在200℃以下,鋼的硬度不降低,對高碳鋼，甚至略有升高。②回火溫度在200～300℃,高碳鋼的硬度再次升高,中、低碳鋼硬度緩慢降低。③回火溫度300℃以上，鋼的硬度呈直線下降。④回火屈氏體、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氏體、索氏體和珠光體的力學(xué)性能有顯著區(qū)別。第二十二頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202323五、回火脆性一般情況，淬火鋼回火時(shí)沖擊韌性隨回火溫度升高而增大。在某些溫度區(qū)間回火，出現(xiàn)沖擊韌性顯著降低的現(xiàn)象（回火脆性）。第二十三頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202324中碳鎳鉻鋼沖擊韌性與回火溫度的關(guān)系250-400oC回火（第一類或低溫回火脆性）450-650oC回火（第二類或高溫回火脆性）第二十四頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.2023251、第一類回火脆性溫度范圍

250~400℃之間，也稱為低溫回火脆性。特征（1）具有不可逆性；（2）與回火后的冷卻速度無關(guān)；（3）斷口為沿晶脆性斷口。第二十五頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202326三種觀點(diǎn)：（1）殘余A轉(zhuǎn)變理論第一類回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍正好與碳鋼回火時(shí)殘余A轉(zhuǎn)變的溫度范圍相對應(yīng)。第一類回火脆性產(chǎn)生的原因第二十六頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202327（2）碳化物析出理論鋼回火時(shí)，ε-FeXC轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe5C2或θ-Fe3C的溫度與產(chǎn)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M的板條間、板條束的邊界或片狀M的孿晶帶或晶界上析出，從而使材料的脆性增加?；鼗饻囟热邕M(jìn)一步提高，薄片狀碳化物將聚集長大和球化，將導(dǎo)致脆性降低，沖擊韌性升高。第一類回火脆性產(chǎn)生的原因第二十七頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202328（3）雜質(zhì)偏聚理論

S、P、Sb（銻）、As（砷）等雜質(zhì)元素在回火時(shí)向晶界、亞晶界上偏聚，降低了晶界的斷裂強(qiáng)度，引起了第一類回火脆性。第一類回火脆性產(chǎn)生的原因第二十八頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202329（1）降低鋼中雜質(zhì)元素的含量；（2）用Al脫氧或加入Nb、V、Ti等合金元素細(xì)化A晶粒；（3）加入Mo、W等可以減輕；（4）加入Cr、Si調(diào)整溫度范圍（推向高溫）；（5）采用等溫淬火代替淬火回火工藝。第一類回火脆性防止方法第二十九頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.2023302、第二類回火脆性溫度范圍

450~650℃之間，也稱為高溫回火脆性。特征（1）具有可逆性；（2）與回火后的冷卻速度有關(guān)；（3）與組織狀態(tài)無關(guān)，但以M的脆化傾向大；（4）在脆化區(qū)內(nèi)回火，回火后脆化與冷卻速度無關(guān)；（5）斷口為沿晶脆性斷口。第三十頁，共三十三頁，編輯于2023年，星期四27.03.202331（1）出現(xiàn)回火脆性時(shí)，Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原A晶界偏聚，都集中在2~3個(gè)原子厚度的晶界上，回火脆性隨雜質(zhì)元素的增多而增大。Ni、Cr不僅自身偏聚，而且促進(jìn)雜質(zhì)元素的偏聚。（2）淬火未回火或回火未經(jīng)脆化處理的，均未發(fā)現(xiàn)合金元素及雜質(zhì)元素的偏聚現(xiàn)象。（3）合金元素Mo能抑制雜質(zhì)元素向A晶界的偏聚，而且自身也不偏聚。第二類回火脆性產(chǎn)