鋼的熱處理西北工業(yè)大學(xué)鋼的回火轉(zhuǎn)變及回火演示文稿

鋼的熱處理西北工業(yè)大學(xué)鋼的回火轉(zhuǎn)變及回火演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有49頁\編輯于星期六M回火加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變隨溫度升高：C偏聚：100℃以下（時(shí)效）M分解：100~300℃（過渡碳化物析出ε、η析出）殘余AR分解：200~300℃碳化物類型轉(zhuǎn)變：200~350℃碳化物粗化、F形成：350℃以上現(xiàn)在是2頁\一共有49頁\編輯于星期六§1回火時(shí)的組織變化一、碳原子的重新分布（M分解）實(shí)驗(yàn)：選Ms<室溫、不會(huì)發(fā)生自回火現(xiàn)象的材料新鮮M在低于室溫或其附近→硬度↑電阻率上升M以調(diào)幅機(jī)理分解場(chǎng)離子顯微鏡分析→富碳區(qū)隨時(shí)間↑→C%↑C、N偏聚在缺陷處現(xiàn)在是3頁\一共有49頁\編輯于星期六二、過渡碳化物析出（M分解）低溫回火加熱→M中析出規(guī)則分布的ε、η亞穩(wěn)定碳化物（彌散），M形貌保留ε、η與基體M共格、有位向關(guān)系ε、η結(jié)構(gòu)相似，形態(tài)棒、片或針狀ε、η在富碳區(qū)形成，但成分不同。低碳鋼直接從富碳區(qū)析出穩(wěn)定碳化物此時(shí)M中C%↓，但仍過飽和，c/a>1現(xiàn)在是4頁\一共有49頁\編輯于星期六三、殘余AR分解與M分解同時(shí)進(jìn)行C%>0.4%明顯分解發(fā)生在相界或殘余AR晶體內(nèi)部分解產(chǎn)物為α相+θ（穩(wěn)定碳化物）或M、B碳化物顆粒狀，與殘余A有取向關(guān)系低M板條之間的殘余AR→

分解形成的碳化物連續(xù)→導(dǎo)致回火脆性現(xiàn)在是5頁\一共有49頁\編輯于星期六四、碳化物類型的轉(zhuǎn)變與A分解同時(shí)進(jìn)行低C位錯(cuò)M：偏聚在位錯(cuò)附近的C原子，可直接析出θ-K（Fe3C)。位置：析出在位錯(cuò)線附近或M條間界上，呈細(xì)小片狀高C孿晶M：最先析出ε-K，當(dāng)回火溫度高于250℃析出χ-K和θ-K。位置：M孿晶面｛112｝M上?，F(xiàn)在是6頁\一共有49頁\編輯于星期六低、中碳鋼在板條內(nèi)形核，與M有慣習(xí)面和取向關(guān)系，因小角度相界的消失→板條粗化基體M中C%平衡，c/a=1。但仍保持淬火時(shí)形態(tài)內(nèi)應(yīng)力基本消除。高碳M亞穩(wěn)定碳化物先形成χ

→隨后被穩(wěn)定碳化物取代現(xiàn)在是7頁\一共有49頁\編輯于星期六ε碳化物晶格結(jié)構(gòu)密排六方點(diǎn)陣成分：Fe2C－Fe3Cχ碳化物復(fù)雜斜方點(diǎn)陣成分：Fe5C2θ碳化物復(fù)雜斜方點(diǎn)陣成分：Fe3C現(xiàn)在是8頁\一共有49頁\編輯于星期六碳化物轉(zhuǎn)變方式原位轉(zhuǎn)變：成分、結(jié)構(gòu)改變獨(dú)立轉(zhuǎn)變：亞穩(wěn)定碳化物溶解，穩(wěn)定碳化物在其它部位形核、長(zhǎng)大現(xiàn)在是9頁\一共有49頁\編輯于星期六五、碳化物聚集、等軸F形成碳化物由棒、片→球→粗化（大吞?。到y(tǒng)能量下降滲碳體因密度小于F→較小的碳化物溶入基體→產(chǎn)生空位→促進(jìn)滲碳體長(zhǎng)大大角度相界合并→晶粒長(zhǎng)大→等軸FM形貌消失殘余應(yīng)力消除c/a=1綜上所述：總體變化現(xiàn)在是10頁\一共有49頁\編輯于星期六§2回火后的性能變化一、硬度在100℃時(shí)略高（亞穩(wěn)定碳化物共格作用>M中析出C的弱化作用）溫度>100℃后→硬度↓，因?yàn)椋篗中C析出→固溶強(qiáng)化效果↓殘余A分解碳化物析出→基體C平衡碳化物粗化F等軸化（再結(jié)晶）現(xiàn)在是11頁\一共有49頁\編輯于星期六二、強(qiáng)度、塑性隨溫度升高→強(qiáng)度降低、塑性升高碳鋼均在300~400℃時(shí)彈性最好三、韌性除回火脆性外，溫度升高→韌性升高高碳鋼回火韌性提高顯著亞穩(wěn)定碳化物析出→

內(nèi)應(yīng)力降低→M收縮→顯微裂紋減少碳化物聚集→焊合顯微裂紋現(xiàn)在是12頁\一共有49頁\編輯于星期六小結(jié)硬度：200℃以下，HRC不變。>300℃，HRC降低。彈性極限：在300-400℃最高。塑性：在600-650℃最高?，F(xiàn)在是13頁\一共有49頁\編輯于星期六§3合金元素對(duì)回火的影響過程與碳鋼回火相同，推遲進(jìn)程特點(diǎn)提高回火抗力某些鋼產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象影響回火脆性現(xiàn)在是14頁\一共有49頁\編輯于星期六一、提高回火抗力1、時(shí)效、低溫回火→影響小2、316℃中溫回火合金元素降低碳的擴(kuò)散系數(shù)Ni、Si等非碳化物形成元素向M中擴(kuò)散Cr、V等碳化物形成元素向碳化物中擴(kuò)散以上因素此時(shí)不是過程轉(zhuǎn)變的控制因素，故影響弱現(xiàn)在是15頁\一共有49頁\編輯于星期六3、Si中溫回火時(shí)→阻礙碳化物類型轉(zhuǎn)變→顯著提高回火抗力4、除Ni、P外，其它合金元素隨回火溫度升高，阻礙碳化物粗化、F再結(jié)晶→提高回火抗力5、如殘余A在回火保溫時(shí)未分解P或B，則回火冷卻時(shí)→二次淬火→硬度提高、脆性增加→進(jìn)行再次回火現(xiàn)在是16頁\一共有49頁\編輯于星期六二、引起二次硬化1、產(chǎn)生條件500~650℃含有強(qiáng)碳化物形成元素（Ti、Cr、V、……）的鋼強(qiáng)碳化物形成元素超過一定%2、實(shí)質(zhì)Mo2CW2CVCTiCCr7C3

共格碳化物的彌散強(qiáng)化作用超溫→過時(shí)效→硬度降低（碳化物類型轉(zhuǎn)變）現(xiàn)在是17頁\一共有49頁\編輯于星期六3、合金碳化物取代滲碳體方式原位轉(zhuǎn)變相界面形核二次硬化效果差（碳化物較粗）獨(dú)立轉(zhuǎn)變位錯(cuò)處形核→長(zhǎng)大→碳化物細(xì)小→效果好多組元→效果佳轉(zhuǎn)型序列Fe3C→VCFe3C→W2C→W6C現(xiàn)在是18頁\一共有49頁\編輯于星期六4、工程意義工具鋼→提高紅硬性耐熱鋼→高溫強(qiáng)度好結(jié)構(gòu)鋼→提高材料強(qiáng)度、韌性→輕量化設(shè)計(jì)現(xiàn)在是19頁\一共有49頁\編輯于星期六5、提高二次硬化效果的途徑形變+淬火位錯(cuò)密度提高→碳化物彌散析出加合金元素（Co、Al、Si、Nb）抑制特殊碳化物生長(zhǎng)現(xiàn)在是20頁\一共有49頁\編輯于星期六§4鋼的回火脆性一、（第一類、低溫、不可逆）

回火馬氏體脆1、特征韌性降低；冷脆轉(zhuǎn)化溫度升高；沿晶斷裂250~400℃產(chǎn)生，與冷卻速度無關(guān)幾乎所有鋼都存在不能消除，只能減輕已產(chǎn)生此脆性工件在高溫區(qū)回火→消除（再次在此溫區(qū)回火不產(chǎn)生脆性→不可逆）現(xiàn)在是21頁\一共有49頁\編輯于星期六2、產(chǎn)生原因（不定論）殘余A分解脆化溫區(qū)與殘余A分解溫區(qū)相同，加合金元素→脆化溫區(qū)會(huì)升高低、中碳鋼板條之間滲碳體薄膜生長(zhǎng)所致A晶界雜質(zhì)偏聚俄歇實(shí)驗(yàn)高純度材料→回火脆性傾向降低S、P→雜質(zhì)偏聚

弱化晶界殘余A分解+A晶界Sb、Sn、P、S、As雜質(zhì)偏聚現(xiàn)在是22頁\一共有49頁\編輯于星期六3、措施降低雜質(zhì)細(xì)化晶粒降低雜質(zhì)%（脫氧劑；細(xì)化元素）加Mo→降低

晶界磷%降低Mn加合金→改變脆化溫度等溫淬火代替淬火+回火工藝現(xiàn)在是23頁\一共有49頁\編輯于星期六二、（第二類、可逆）回火脆1、特征較高的回火溫區(qū)出現(xiàn)，時(shí)間↑→明顯沿晶、合金偏聚；其他特點(diǎn)同前對(duì)冷卻速度敏感，快冷不出現(xiàn)某些合金鋼出現(xiàn)脆性可逆，只要在此溫區(qū)（或大于此溫區(qū)）回火緩冷即出現(xiàn)已經(jīng)脆化工件→不滿足溫度、材料、冷速三個(gè)條件→脫脆現(xiàn)在是24頁\一共有49頁\編輯于星期六2、影響因素成分致脆元素：Mn、Cr、Ni、Si與雜質(zhì)共存時(shí)出現(xiàn)多種元素共同作用→明顯：促進(jìn)元素：P、Sn、Sb、As、B、S去脆元素：W、Mo、V、Ti；Mo%約0.5%最佳碳鋼→不出現(xiàn)熱處理時(shí)間；冷卻速度；脆化溫區(qū)回火組織：M>B>P晶粒大→明顯現(xiàn)在是25頁\一共有49頁\編輯于星期六3、機(jī)理平衡偏聚理論雜質(zhì)晶界偏聚→晶界畸變能↓二重偏聚：A化時(shí)→合金晶界偏聚→回火→雜質(zhì)被吸引→偏聚晶界合金元素回火晶界偏聚合金與雜質(zhì)親和力大→晶內(nèi)也析出碳化物→抑制脆性合金與雜質(zhì)親和力中等→晶界雜質(zhì)偏聚→脆性合金與雜質(zhì)親和力小→雜質(zhì)晶界不偏聚→抑制脆性非平衡偏聚理論：雜質(zhì)在滲碳體中溶解度小→滲碳體形成時(shí)排除雜質(zhì)→相界、晶界雜質(zhì)%升高超過脆化溫度→雜質(zhì)向F中擴(kuò)散；滲碳體溶解→脆性會(huì)消失現(xiàn)在是26頁\一共有49頁\編輯于星期六4、預(yù)防大型工件加Mo、W降低雜質(zhì)%細(xì)化晶粒形狀簡(jiǎn)單的小工件回火后快冷亞溫淬火磷溶入F中→晶界處磷%降低現(xiàn)在是27頁\一共有49頁\編輯于星期六§5鋼的回火工藝一、加熱溫度制定原則成分（碳含量、合金含量）淬火后的硬度技術(shù)要求經(jīng)驗(yàn)公式（Wc%=0.35~0.65%）1）回火℃=300+（57-HRC7×10-10.8-Wc%)×1502）回火℃=T1+（淬火HRC-技術(shù)要求HRC)×10T1：碳鋼=200；合金鋼=220現(xiàn)在是28頁\一共有49頁\編輯于星期六回火種類1、低溫回火目的：降低應(yīng)力；提高韌性組織：回火馬氏體（α/+ε），保留淬火形態(tài)性能：硬度與淬火時(shí)相當(dāng)高碳鋼→耐磨性好韌性提高，內(nèi)應(yīng)力降低現(xiàn)在是29頁\一共有49頁\編輯于星期六應(yīng)用軸承鋼→制作耐磨工件工、模具鋼滲碳、C、N共滲工件銑刀雙頭鉆現(xiàn)在是30頁\一共有49頁\編輯于星期六量具鋼（冷處理→回火→研磨→時(shí)效）低碳鋼→制作高強(qiáng)度工件現(xiàn)在是31頁\一共有49頁\編輯于星期六2、中溫回火目的

提高彈性極限；獲得高的強(qiáng)韌性配合組織

回火屈氏體（F+細(xì)小碳化物，光鏡下仍難分辨），保留淬火M形貌性能

彈性極限最高；強(qiáng)韌性配合好應(yīng)用

彈性工件；熱模具現(xiàn)在是32頁\一共有49頁\編輯于星期六T與T’區(qū)別T’中溫回火產(chǎn)物，F(xiàn)e3C呈顆粒狀；來自MT正火產(chǎn)物，F(xiàn)e3C呈片狀。來自過冷A形態(tài)、性質(zhì)均不同現(xiàn)在是33頁\一共有49頁\編輯于星期六3、高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）目的獲得好的綜合力學(xué)性能產(chǎn)生二次硬化效果組織回火索氏體（F+顆粒碳化物），M形貌消失性能綜合性能優(yōu)于S某些合金鋼具有高的紅硬性現(xiàn)在是34頁\一共有49頁\編輯于星期六應(yīng)用高速鋼產(chǎn)生紅硬性高合金鋼的軟化預(yù)備熱處理滲N、表面感應(yīng)加熱的預(yù)備熱處理重要結(jié)構(gòu)工件的最終熱處理現(xiàn)在是35頁\一共有49頁\編輯于星期六二、回火時(shí)間根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式選取與設(shè)備、裝爐量、工件厚度等有關(guān)回火溫度比回火時(shí)間對(duì)回火程度（性能）的影響大回火效果低溫、長(zhǎng)時(shí)間=高溫、短時(shí)間回火程度通常用硬度衡量高碳鋼為了防止淬火后開裂→應(yīng)該及時(shí)回火（2小時(shí)之內(nèi)）現(xiàn)在是36頁\一共有49頁\編輯于星期六小結(jié)隨著回火溫度的提高，材料中的組織、力學(xué)性能也隨之發(fā)生變化。通過回火可以調(diào)整材料的性能、穩(wěn)定其尺寸、消除淬火時(shí)留下的殘余應(yīng)力。合金元素會(huì)延緩回火的進(jìn)程，還可能產(chǎn)生高溫回火脆性。兩種回火脆性預(yù)防的措施不同，在生產(chǎn)中應(yīng)正確把握。根據(jù)使用要求正確選擇回火工藝，其中回火工藝中溫度對(duì)性能的影響較大。作業(yè)Page231：10、11、13、20、21現(xiàn)在是37頁\一共有49頁\編輯于星期六返回現(xiàn)在是38頁\一共有49頁\編輯于星期六返回現(xiàn)在是39頁\一共有49頁\編輯于星期六返回返回現(xiàn)在是40頁\一共有49頁\編輯于星期六返回高碳鋼回火時(shí)力學(xué)性能變化現(xiàn)在是41頁\一共有49頁\編輯于星期六返回現(xiàn)在是42頁\一共有49頁\編輯于星期六返回現(xiàn)在是43頁\一共有49頁\編輯于星期六返回