第七鋼的熱處理工藝

第七鋼的熱處理工藝演示文稿目前一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點（優(yōu)選）第七鋼的熱處理工藝目前二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點退火分類：亞臨界退火：低于臨界溫度A1的退火；不完全退火：臨界溫度A1~A3(Acm)之間的退火；完全退火：臨界溫度A3(Acm)以上的退火；退火工藝：完全退火（重結(jié)晶退火）、等溫退火、球化退火(不完全退火）、擴散退火（均勻化退火）、去應(yīng)力退火（低溫退火）、中間退火（再結(jié)晶退火）目前三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點退火目的：消除殘余應(yīng)力；降低硬度以改善切削加工性能；細化晶粒，調(diào)整組織。目前四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點（1）完全退火(重結(jié)晶退火):

把鋼加熱到Ac3＋20℃~30℃，保溫一定時間后緩慢冷卻（隨爐冷卻或埋入石灰和砂中冷卻），以獲得接近平衡組織的熱處理工藝；適用鋼：亞共析鋼，完全退火后組織為F+P;目的：細化晶粒、降低硬度以改善切削加工性能和消除內(nèi)應(yīng)力；目前五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點注意：完全退火主要用于亞共析鋼，過共析鋼不宜采用，因為加熱到Accm以上緩冷時，二次滲碳體會以網(wǎng)狀形式沿奧氏體晶界析出，使鋼的韌性大大下降，并可能在以后的熱處理中引起裂紋。目前六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點（2）等溫退火：是將鋼或毛坯加熱到Ac3＋20℃~30℃，保溫適當(dāng)?shù)臅r間，較快地冷卻到珠光體區(qū)的某一溫度，并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后緩慢冷卻的熱處理工藝?！暗葴亍钡暮x是，發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變時是在Ar1以下珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)間的某一溫度等溫進行；目的：縮短退火時間，提高生產(chǎn)效率，獲得均勻的組織和性能；目前七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點注意：等溫退火的目的與完全退火相同，但轉(zhuǎn)變較易控制，能獲得均勻的預(yù)期組織；對于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼，?？纱蟠罂s短退火時間。目前八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點（3）球化退火（不完全退火）：是使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝。加熱溫度：Ac1＋10~30℃；適用鋼種：主要用于共析鋼和過共析鋼，如工具鋼、滾珠軸承鋼，目的是使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化；目的：降低硬度、均勻組織、改善切削性能，為淬火作組織準(zhǔn)備，獲得粒狀珠光體；目前九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點目前十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點片狀珠光體→→→→球狀珠光體目前十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點（4）擴散退火（均勻化退火）：為減少鋼錠、鑄件或鍛坯的化學(xué)成分和組織不均勻性，將其加熱到略低于固相線的溫度，長時間保溫并進行緩慢冷卻的熱處理工藝。溫度范圍：Ac3或Accm＋150~300℃，保溫時間：10h~15h注意：擴散退火后鋼的晶粒粗大，需要完全退火或正火處理；目前十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點擴散退火溫度區(qū)間目前十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點（5）去應(yīng)力退火（低溫退火）：為消除鑄造、鍛造、焊接和機加工、冷變形等冷熱加工在工件中造成的殘余內(nèi)應(yīng)力而進行的低溫退火。退火溫度：

500-650℃，保溫后隨爐緩慢冷卻；目的：消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘余內(nèi)應(yīng)力，以提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂；目前十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點（6）中間退火（再結(jié)晶退火）：金屬材料由于冷加工產(chǎn)生加工硬化，韌性下降，使進一步加工困難。這時常采用中間退火來恢復(fù)韌性，這種在過程之間的退火稱為中間退火，通常也稱再結(jié)晶退火。溫度：Ac1以下11~22℃保溫適當(dāng)時間，空冷目前十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點7.2正火（?；幚恚∟ormalizing)正火：鋼材或鋼件加熱到Ac3(對于亞共析鋼)和Accm(對于過共析鋼)以上30-50℃，保溫適當(dāng)時間，在靜止的或輕微攪動的空氣中均勻冷卻，得到含有珠光體組織的熱處理方式；正火后的組織：亞共析鋼為F+S，共析鋼為S，過共析鋼為S+Fe3CII。目前十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點正火應(yīng)用范圍：所有成分的碳鋼鍛件和鑄件。注意：奧氏體鋼、不銹鋼和沉淀硬化鋼通常不進行正火處理。目前十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點應(yīng)用：①作為最終熱處理

細化晶粒，組織均勻化，增大P含量并細化，普通結(jié)構(gòu)鋼件；②作為預(yù)先熱處理

淬火或調(diào)質(zhì)處理前，以消除魏氏組織(組織特征是先共析鐵素體沿奧氏體一定晶面呈針片狀析出）和帶狀組織，過共析鋼是為了消除網(wǎng)狀碳化物；③改善切削加工性能

低碳鋼和某些低碳低合金鋼采用正火來調(diào)整硬度。目前十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點注意：（1）正火與完全退火的區(qū)別在于冷卻速度更快，目的是使鋼的組織正?；址Q?；幚?。（2）有些鋼如W18Cr4V高速鋼在空氣中冷卻得到的是馬氏體，不能稱為正火，而是淬火。目前十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點退火和正火的缺陷及其質(zhì)量控制1）退火硬度偏高：主要是由于退火時奧氏體化溫度低、冷速快等造成?？赏ㄟ^重新退火改善。2）球化不完全：共析鋼和過共析鋼球化退火組織中出現(xiàn)細片狀珠光體和點狀珠光體，不僅使硬度偏高，而且在隨后淬火時開裂傾向大。可通過重新球化退火，使?jié)B碳體呈圓而勻分布。目前二十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3）退火時形成石墨碳：碳素工具鋼如果退火溫度高、保溫時間長或多次返修退火，會導(dǎo)致滲碳體發(fā)生分解形成石墨碳，且在石墨周圍是大塊鐵素體。由于石墨碳的存在，淬火時易形成軟點和開裂，工模具在使用過程中易發(fā)生磨損或崩刃。目前二十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4）過共析鋼正火時出現(xiàn)網(wǎng)狀二次滲碳體：過共析鋼球化退火前為消除二次滲碳體采用正火處理，如果工件尺寸太大，冷速過于緩慢，則達不到消除二次網(wǎng)狀滲碳體的目的。必須采用鼓風(fēng)冷卻或噴淋水冷等方法加快正火冷卻速度。目前二十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點7.3淬火（Quenching)淬火：經(jīng)過奧氏體化的鋼以大于臨界冷卻速度vk進行冷卻，獲得不平衡組織（馬氏體或下貝氏體）的熱處理工藝；目前二十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點1、淬火加熱溫度亞共析鋼：Ac3以上30-50℃共(過共)析鋼：Ac1以上30-50℃淬火加熱時間:包括升溫時間和保溫時間兩個階段，工廠中采用經(jīng)驗公式計算。目前二十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點2、淬火冷卻介質(zhì)淬火時如何達到既能獲得馬氏體組織，又能減小變形和開裂傾向的目的？途徑：尋找一種比較理想的淬火冷卻介質(zhì)；從淬火的冷卻方法上設(shè)法改進。目前二十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點理想的冷卻曲線：

應(yīng)只在C曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達到既獲得馬氏體組織，又減小內(nèi)應(yīng)力的目的。理想冷卻介質(zhì)：

使淬火鋼件的冷卻過程符合理想冷卻速度的介質(zhì)。目前二十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點理想淬火介質(zhì)的冷卻能力

650℃以上緩冷，降低淬火熱應(yīng)力；

650℃-400℃快冷，避免P或B轉(zhuǎn)變；

400℃以下緩冷，減少組織應(yīng)力；常用介質(zhì)：水和油水，冷卻能力大，形狀簡單、截面較大的碳鋼零件；油，冷卻能力小，合金鋼；鹽浴，冷卻能力中等，減少零件淬火時的變形，主要用于分級淬火和等溫淬火；目前二十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點目前二十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3、淬火冷卻方法1）單液淬火法2）雙液淬火法3）分級淬火法4）等溫淬火目前二十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點第7章鋼的熱處理工藝7.1鋼的退火7.2鋼的正火7.3鋼的淬火7.4鋼的回火目前三十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬火冷卻方法1）單液淬火法2）雙液淬火法3）分級淬火法4）等溫淬火目前三十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬火冷卻方法1）單液淬火法工藝過程：將奧氏體狀態(tài)的工件放入一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的操作方法。目前三十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬火冷卻方法1）單液淬火法缺點：水淬則淬火應(yīng)力大，容易產(chǎn)生變形與開裂；用油淬則不易淬硬，容易產(chǎn)生軟點。優(yōu)點：操作簡單，容易實現(xiàn)機械化和自動化。適用范圍：小尺寸且形狀簡單的零件目前三十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬火冷卻方法2）雙液淬火法工藝過程：先將奧氏體狀態(tài)的工件在冷卻能力強的淬火介質(zhì)中冷卻到稍高于Ms點溫度時，再立即轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的淬火介質(zhì)中冷卻，直至完成馬氏體轉(zhuǎn)變。目前三十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬火冷卻方法2）雙液淬火碳鋼：先水冷后油冷合金鋼：先油冷后空冷關(guān)鍵：準(zhǔn)確地控制零件由一種介質(zhì)轉(zhuǎn)入另一介質(zhì)時的溫度，要求較高的操作技術(shù)。適用范圍：尺寸較大的零件目前三十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬火冷卻方法3）分級淬火工藝過程：將奧氏體狀態(tài)的工件首先淬入稍高于或稍低于鋼的Ms溫度的液態(tài)介質(zhì)中，適當(dāng)保溫至工件各部分溫度達到淬火介質(zhì)的溫度，然后取出空冷至室溫，完成馬氏體轉(zhuǎn)變。目前三十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬火冷卻方法3）分級淬火特點：淬火時工件內(nèi)部溫度均勻，組織轉(zhuǎn)變幾乎同時進行，因而減小了內(nèi)應(yīng)力，顯著降低了變形開裂傾向。缺點：液態(tài)介質(zhì)（熔鹽等）的冷卻能力有限適用范圍：對變形要求嚴格且尺寸又較小的工件（如刀具、量具）。目前三十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬火冷卻方法4）等溫淬火工藝過程：將奧氏體化后的工件快冷到下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)（260～400℃）等溫保持足夠時間，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w組織，而后于空氣中冷卻的淬火方法。目前三十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬火冷卻方法4）等溫淬火特點：工件的強度、硬度高，塑性、韌性好淬火應(yīng)力小，變形小多用于形狀復(fù)雜、尺寸較小、精度要求高的工件（如模具、齒輪等）。目前三十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點四、鋼的淬透性1淬透性的概念2淬透性的測定方法3淬透性的實際意義目前四十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點1淬透性的概念淬透性是鋼的主要熱處理性能。選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。網(wǎng)帶式淬火爐目前四十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點1淬透性的概念淬透性（Hardenability)：

指鋼在淬火時形成馬氏體的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火所獲得的淬透層深度來表示。不同成分的鋼接受淬火時形成馬氏體的能力不同，容易形成馬氏體的鋼淬透性高（好），反之則低（差）。

同樣形狀和尺寸的工件，用不同的鋼制造，在相同的條件下淬火，淬透層深度較大的鋼，其淬透性較好。目前四十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點例：直徑為30mm的45鋼和40CrNiMo試樣棒，加熱到奧氏體區(qū)（840℃），然后用水進行淬火。分析兩根試樣棒截面的組織，測定其硬度。結(jié)果：45鋼表面組織為M，心部組織為F+S，表面硬度55HRC，心部硬度僅20HRC，說明45鋼試樣棒心部未淬火；40CrNiMo試樣棒表面至心部均為M組織，硬度均為55HRC，可見40CrNiMo的淬透性比45鋼好。目前四十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點1淬透性的概念

工件淬火時，由表面至心部的冷卻速度逐漸降低，只有冷卻速度大于鋼的臨界冷卻速度v臨界的區(qū)域才能得到全部馬氏體。目前四十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點M量和硬度隨深度的變化目前四十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點1淬透性的概念淬透層深度：

指由工件表面到半馬氏體區(qū)（50%M+50%非馬氏體）的深度。M量和硬度隨深度的變化目前四十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點1淬透性的概念M量和硬度隨深度的變化目前四十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點1淬透性的概念利用淬透性曲線比較鋼的淬透性，找出鋼的半馬氏體區(qū)對應(yīng)的距水冷端的距離。該距離越大，則淬透性越好。目前四十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點1淬透性的概念區(qū)分兩組概念：

淬透性(hardenability)與淬硬性（theabilityofhardenquenching)

淬透性和實際工件的淬透層深度

目前四十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點淬透性與淬硬性

的區(qū)別淬透性：是指鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。鋼的淬透性好壞取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性，或者說，取決于鋼的臨界冷卻速度。從本質(zhì)上說，淬透性是奧氏體所具有的一種特性，它取決于奧氏體的化學(xué)成分、晶粒度和均勻性。目前五十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點淬透性與淬硬性的區(qū)別淬硬性：表示鋼淬火時的硬化能力。指鋼在淬火后獲得的馬氏體組織所能達到的最高硬度，取決于馬氏體中的含碳量。例如：

高碳工具鋼的淬透性較差，但淬硬性卻很高；而低碳合金鋼淬透性很好，但淬硬性卻不高。

淬透性與淬硬性兩者沒有必然的聯(lián)系。目前五十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點淬透性和實際工件的淬透層深度的區(qū)別淬透性：

是鋼材本身固有的屬性。相同奧氏體化溫度下的同一鋼種，其淬透性是確定不變的。其大小用規(guī)定條件下的淬透層深度表示。實際工件的淬透層深度：是實際工件在具體條件下淬得的馬氏體和半馬氏體的深度，是變化的，與鋼的淬透性及外在因素（如淬火介質(zhì)、零件尺寸）有關(guān)。目前五十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點影響淬透性的因素(1)碳含量(2)合金元素

(3)奧氏體化溫度

(4)鋼中未溶第二相目前五十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點影響淬透性的因素(1)碳含量

在碳鋼中，共析鋼的臨界冷速最小，淬透性最好；亞共析鋼隨碳含量減少，臨界冷速增加，淬透性降低；過共析鋼隨碳含量增加，臨界冷速增加，淬透性降低。目前五十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點影響淬透性的因素(2)合金元素

除鈷以外，其余合金元素溶于奧氏體后，降低臨界冷卻速度，使C曲線右移，提高鋼的淬透性，因此合金鋼往往比碳鋼的淬透性要好。目前五十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點影響淬透性的因素(3)奧氏體化溫度

提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒長大、成分均勻，可減少珠光體的生核率，降低鋼的臨界冷卻速度，增加其淬透性。(4)鋼中未溶第二相

鋼中未溶入奧氏體中的碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使臨界冷卻速度增大，降低淬透性。

目前五十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點影響淬透性的因素(1)碳含量在碳鋼中，共析鋼的臨界冷速最小，淬透性最好；亞共析鋼隨碳含量減少，臨界冷速增加，淬透性降低；過共析鋼隨碳含量增加，臨界冷速增加，淬透性降低。(2)合金元素

除鈷以外，其余合金元素溶于奧氏體后，降低臨界冷卻速度，使C曲線右移，提高鋼的淬透性，因此合金鋼往往比碳鋼的淬透性要好。(3)奧氏體化溫度

提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒長大、成分均勻，可減少珠光體的生核率，降低鋼的臨界冷卻速度，增加其淬透性。(4)鋼中未溶第二相

鋼中未溶入奧氏體中的碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使臨界冷卻速度增大，降低淬透性。目前五十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點2淬透性的測定方法1）斷口法2）臨界直徑法2）末端淬火法目前五十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點2淬透性的測定方法1）斷口法將長度等于4-5倍直徑的試樣棒淬火后從中間打斷，觀察斷口上淬硬層（脆斷區(qū)）的深度，再對照相應(yīng)的評級標(biāo)準(zhǔn)來評定淬透性的等級。參見國標(biāo)GB227-63《碳素工具鋼淬透性試驗法》。目前五十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點2）臨界直徑法將同一種鋼不同直徑的圓棒試樣加熱至單相A區(qū)，然后在同一淬火介質(zhì)中冷卻，測出其能全部淬硬成M的最大直徑D0即為臨界直徑。水淬M非MD0D0目前六十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點D0越大，表示鋼的淬透性越好；臨界直徑法用不同鋼在同一淬火介質(zhì)中的臨界直徑來比較它們的淬透性大小。目前六十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點2）臨界直徑法目前六十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點2）臨界直徑法對于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/2～1/3)，如軸類、齒輪等。高強螺栓柴油機連桿齒輪目前六十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3）末端淬火法（Jominy法，1938年）GB/T225-2006鋼淬透性的末端淬火試驗方法(Jominy試驗)目前六十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3）末端淬火法目前六十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點淬透性--“末端淬火法”測定（GB/T225-2006）目前六十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3）末端淬火法目前六十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3）末端淬火法J-表示末端淬透性；d-至水冷端的距離，mmHRC-在該處測得的硬度值目前六十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點3淬透性的實際意義1）根據(jù)淬透性曲線可以比較不同鋼種淬透性大小2）根據(jù)淬透性曲線可求出沿工件截面的硬度分布目前六十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點1）根據(jù)淬透性曲線可以比較不同鋼種淬透性大小40Cr鋼的淬透性比45鋼好目前七十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點2）根據(jù)淬透性曲線可求出沿工件截面的硬度分布預(yù)測50mm直徑40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分布目前七十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等溫退火P退火(爐冷)正火(空冷)S(油冷)T+M+A’等溫淬火B(yǎng)下M+A’分級淬火M+A’淬火(水冷)A1MSMf時間溫度淬火PP均勻A細A？？？目前七十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點7.4鋼的回火（tempering)回火是針對淬火鋼進行的一種熱處理工藝。鋼的回火：是將淬火后的鋼再加熱到相變點以下的溫度，保溫后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻的熱處理工藝。目的：提高鋼的韌性和塑性，消除淬火應(yīng)力，提高零件尺寸的穩(wěn)定性。目前七十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。

●淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì)。廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。應(yīng)用獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。

提高e及s，同時使工件具有一定韌性。在保留高硬度、高耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力?；鼗鹉康腟回

T回

M回

回火組織500-650℃350-500℃150-250℃

回火溫度

高溫回火

中溫回火

低溫回火

適用于彈簧熱處理目前七十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點注意：鋼不在250～350℃范圍內(nèi)回火，因為這一溫度范圍發(fā)生低溫回火脆性的溫度范圍。目前七十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點回火脆性目前七十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點回火脆性回火脆性：

有些鋼在某一溫度范圍內(nèi)回火時，其沖擊韌性比在較低溫度回火時還顯著下降，這種脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。

目前七十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點回火脆性一、低溫回火脆性

“第一類回火脆性”

“不可逆回火脆性”二、高溫回火脆性

“第二類回火脆性”

“可逆回火脆性”目前七十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點回火脆性一、低溫回火脆性（250～400℃）二、高溫回火脆性（450～650℃，回火后慢冷）

目前七十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4.4回火脆性一、低溫回火脆性形成溫度：250～400℃材料：幾乎所有的鋼種形成原因：由于碳化物χ-Fe5C2和θ-Fe3C沿著馬氏體條或片的界面呈薄片狀析出，形成脆性薄殼，割裂了馬氏體基體，因而脆性大增。防止方法：

避免在脆化溫度范圍內(nèi)回火(無法消除，只能避開）。目前八十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點回火脆性一、低溫回火脆性

“第一類回火脆性”

“不可逆回火脆性”目前八十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點二、高溫回火脆性形成條件：450～650℃、慢冷材料：合金結(jié)構(gòu)鋼形成原因：

由于P、As、Sb、Sn等微量雜質(zhì)元素在晶界上偏聚和析出，降低了晶界斷裂強度。鋼中含有Mn、Cr、Ni等合金元素時，可促進磷等元素在晶界上的偏聚，因而更易出現(xiàn)這種回火脆性。目前八十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點高溫回火脆性防止措施：1高溫回火后快速冷卻2降低鋼中雜質(zhì)元素含量3在鋼中加入合金元素（Mo、W）在鋼中若加入0.5%Mo或者1%W，由于阻止有害元素向晶界的擴散，從而可基本消除這種回火脆性。4采用亞臨界淬火工藝目前八十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點高溫回火脆性1高溫回火后快速冷卻2降低鋼中雜質(zhì)元素含量3在鋼中加入合金元素（Mo、W）4采用亞臨界淬火工藝采用在A1～A3之間加熱淬火（亞臨界淬火），使組織中殘存少量鐵素體，使P、As、Sb、Sn等雜質(zhì)優(yōu)先跑到鐵素體中，而不進入奧氏體中，淬火成馬氏體后幾乎不含這些脆性雜質(zhì)元素，因此可大大減輕高溫回火脆性。目前八十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點第4章金屬熱處理原理與工藝4.1概述4.2鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變4.3鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變4.4鋼在回火時的轉(zhuǎn)變4.5鋼的熱處理工藝目前八十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4鋼在回火時的轉(zhuǎn)變回火：將淬火鋼加熱到臨界點Ac1以下某一溫度，保溫后以適當(dāng)方式冷至室溫的一種熱處理工藝。它是淬火后不可缺少的熱處理工藝。原因：1.淬火鋼具有高的硬度和大的淬火應(yīng)力，除低碳鋼外，一般都很脆。因此，淬火鋼實際上無法直接使用，必須進行回火。2.淬火鋼的組織是：馬氏體+殘余奧氏體。

M、殘余奧氏體在室溫下都處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，它們都有向鐵素體和滲碳體穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢。該轉(zhuǎn)化需要一定的溫度和時間條件。

目前八十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4鋼在回火時的轉(zhuǎn)變回火的目的：減少或消除淬火工件的內(nèi)應(yīng)力，防止變形或開裂；降低脆性，提高鋼的塑性和韌性；穩(wěn)定鋼的組織和尺寸；獲得所需的強度、硬度、塑性、韌性的配合，以滿足不同的工件性能要求。目前八十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4鋼在回火時的轉(zhuǎn)變4.4.1淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變4.4.2淬火鋼在回火時力學(xué)性能的變化4.4.3回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物4.4.4回火脆性目前八十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變目前八十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點目前九十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點馬氏體轉(zhuǎn)變的特點：非擴散型轉(zhuǎn)變，M是碳在α-Fe中的過飽和固溶體；M為體心正方晶格。b.M的形成速度很快，無孕育期，是一個連續(xù)冷卻的轉(zhuǎn)變過程；

c.M形成時造成時會體積膨脹，在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力，嚴重時將使被處理零件開裂;目前九十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點d.M轉(zhuǎn)變不徹底，總要殘留少量A。殘余A的質(zhì)量分數(shù)與Ms、Mf的的高低有關(guān)。A中的碳質(zhì)量分數(shù)越高，Ms、Mf

越低，殘余A質(zhì)量分數(shù)就越高。w(c)>0.6％，標(biāo)上A’；目前九十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點※馬氏體的形態(tài)特點馬氏體的形態(tài)有板條狀和針狀（片狀）兩種;■w(c)<0.25％時為板條M（低碳M、位錯M）目前九十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點■w(c)>1.0％為針狀M(高碳M、孿晶M）呈竹葉狀或凸透鏡狀■0.25％<w(c)<1.0％為板條馬氏體和針狀馬氏體的混合組織目前九十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點馬氏體的硬度很高，含碳量越高馬氏體的硬度越高M的比容比A大，當(dāng)A轉(zhuǎn)變?yōu)镸時體積會膨脹目前九十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4.1淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（250～300℃）四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結(jié)晶（400℃以上）目前九十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）馬氏體是C在α-Fe中的過飽和固溶體，呈體心正方晶格，C原子分布在體心立方的扁八面體間隙之中，造成了很大的彈性應(yīng)變，因此升高了馬氏體的能量；加之馬氏體晶體中存在較多的微觀缺陷，也使馬氏體能量增高，使馬氏體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在100℃以下回火時，鐵及合金元素的原子難以擴散，但C、N等間隙原子尚可進行短距離的近程擴散。當(dāng)C、N原子擴散到微觀缺陷處后，將降低馬氏體的能量。因此，馬氏體中過飽和的C、N原子將向微觀缺陷處偏聚。目前九十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）對于板條馬氏體，因有大量位錯，碳原子傾向于偏聚在位錯附近，形成偏聚區(qū)而降低馬氏體的能量。對于片狀馬氏體，亞結(jié)構(gòu)為孿晶，沒有足夠的位錯線容納碳原子，因此，除少量碳原子可向位錯偏聚外，大量碳原子將沿{100}M或?qū)\晶面{112}M偏聚，形成薄片狀偏聚區(qū)。這些偏聚區(qū)的含碳量高于馬氏體的平均含碳量，為碳化物的析出創(chuàng)造了條件。光鏡下光鏡下目前九十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4.1淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（250～300℃）四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結(jié)晶（400℃以上）目前九十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點二、馬氏體分解（100～250℃）在100℃以上回火時，馬氏體開始發(fā)生分解，從過飽和α固溶體中析出彌散的ε-碳化物，同時，馬氏體中碳濃度降低。隨著回火溫度的升高，馬氏體中的碳過飽和度不斷下降，正方度c/a減小。目前一百頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點二、馬氏體分解（100～250℃）隨著回火溫度的升高，馬氏體中含碳量不斷降低；高碳鋼的碳濃度隨回火溫度升高降低很快；含碳量較低的鋼中碳濃度降低較緩；碳鋼在200℃以上回火時，在一定的回火溫度下，馬氏體具有一定的碳濃度，回火溫度越高，馬氏體的碳濃度越低。目前一百零一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點二、馬氏體分解（100～250℃）回火時間對馬氏體中含碳量的影響較小，馬氏體的碳濃度在回火初期下降很快，隨后趨于平緩；

回火溫度越高，回火初期碳濃度下降越多。目前一百零二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點二、馬氏體分解（100～250℃）板條馬氏體：

含碳量低于0.2%的板條馬氏體，在（100～250℃）回火時，由于在淬火冷卻時已經(jīng)發(fā)生自回火，絕大部分碳原子都偏聚到位錯線附近，所以在200℃以下回火時沒有ε-碳化物析出。目前一百零三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點二、馬氏體分解（100～250℃）片狀馬氏體：在100～250℃回火時，固溶于馬氏體中的過飽和碳原子脫溶，沿著馬氏體的（001）M晶面沉淀析出ε-碳化物，其化學(xué)組成接近于Fe2.4C，其晶格結(jié)構(gòu)為密排六方。目前一百零四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點二、馬氏體分解（100～250℃）在TEM下觀察ε-碳化物，它是長度約為100nm的條狀薄片；這種薄片是由許多直徑為5nm的小微粒所組成。透射電鏡下的回火馬氏體形貌目前一百零五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4.1淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（250～300℃）四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結(jié)晶（400℃以上）目前一百零六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點三、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（250～300℃）含碳量大于0.4%的碳素鋼淬火后，組織中總含有可觀數(shù)量的殘余奧氏體。當(dāng)在250～300℃溫度區(qū)間回火時，這些殘余奧氏體便發(fā)生分解，分解的產(chǎn)物是過飽和的α固溶體和ε-碳化物組成的復(fù)相組織。相當(dāng)于回火馬氏體或下貝氏體。目前一百零七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點三、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（250～300℃）殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變與原來過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變在本質(zhì)上是相同的，轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間也相同，只是轉(zhuǎn)變的速度不同。所以，合金鋼中的殘余奧氏體也具有和過冷奧氏體相似的C曲線。目前一百零八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點三、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（250～300℃）

原始奧氏體與殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的區(qū)別：殘余奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變速度加快，而向珠光體轉(zhuǎn)變速度減慢。殘余奧氏體在珠光體形成溫度范圍內(nèi)回火時，先析出共析碳化物，隨后分解為珠光體目前一百零九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4.1淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（250～300℃）四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結(jié)晶（400℃以上）目前一百一十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）馬氏體分解和殘余奧氏體轉(zhuǎn)變時形成的ε-碳化物是亞穩(wěn)定相，在250～400℃范圍內(nèi)回火，將發(fā)生ε-碳化物則向更穩(wěn)定的碳化物轉(zhuǎn)變。在碳鋼中比ε-碳化物（Fe2.4C)穩(wěn)定的碳化物有兩種：χ-碳化物（分子式為Fe5C2，具有單斜晶格）θ-碳化物（滲碳體Fe3C）目前一百一十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）目前一百一十二頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）C>0.4%的馬氏體：回火溫度升高到250℃以上，ε-碳化物逐漸溶解，同時沿著{112}M晶面析出χ-碳化物（分子式為Fe5C2，具有單斜晶格）

χ-碳化物呈小片狀平行地分布在馬氏體片中，并保持一定的位向關(guān)系。目前一百一十三頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）馬氏體分解和殘余奧氏體轉(zhuǎn)變時形成的ε-碳化物是亞穩(wěn)定相，在250～400℃范圍內(nèi)回火，將發(fā)生ε-碳化物向穩(wěn)定相滲碳體（θ-碳化物）的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變過程是通過ε-碳化物重新溶入α固溶體而穩(wěn)定相滲碳體不斷析出這樣一種方式而進行的，在轉(zhuǎn)變過程中，α固溶體只起到碳原子的輸送通道的作用，剛形成的滲碳體仍是薄片狀。溫度升高到400℃左右，α固溶體完全分解，但仍保持針狀外形。此時，ε-碳化物已消失，滲碳體由薄片狀逐漸聚集長大成細顆粒狀。最終得到針狀鐵素體＋片狀（或小顆粒狀）滲碳體的混合組織，稱為回火屈氏體。目前一百一十四頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）回火屈氏體目前一百一十五頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點四、碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）研究表明：在碳濃度小于0.4％的馬氏體回火時，不形成χ-碳化物。在碳濃度小于0.2％的馬氏體回火時，也不析出ε-碳化物，而是直接形成θ-碳化物。目前一百一十六頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4.1淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變一、馬氏體中碳原子的偏聚（20～100℃）二、馬氏體分解（100～250℃）三、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（250～300℃）四、碳化物轉(zhuǎn)變（250～400℃）五、滲碳體的聚集長大和α相的再結(jié)晶（400℃以上）目前一百一十七頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點五、滲碳體的聚集長大和α相的再結(jié)晶（400℃以上）回火溫度升高到400℃以上，滲碳體明顯聚集長大。無論片狀滲碳體的球化或粒狀滲碳體的長大，都是通過不穩(wěn)定的、細小的滲碳體質(zhì)點重新溶入α固溶體，而較穩(wěn)定的、較大的顆粒狀滲碳體不斷接受從α相擴散來的碳原子而長大的方式來完成的。在碳化物聚集長大的同時，α相的狀態(tài)也在不斷發(fā)生變化。一般地說，回火溫度升高到400℃以上時，α相發(fā)生回復(fù)過程，至600℃，α相發(fā)生再結(jié)晶過程，從而失去針狀形態(tài)，形成多邊形的鐵素體。目前一百一十八頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點五、滲碳體的聚集長大和α相的再結(jié)晶（400℃以上）光鏡下回火索氏體目前一百一十九頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4鋼在回火時的轉(zhuǎn)變4.4.1淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變4.4.2淬火鋼在回火時力學(xué)性能的變化4.4.3回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物4.4.4回火脆性目前一百二十頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點4.4.2淬火鋼在回火時力學(xué)性能的變化硬度：在200℃以下回火時硬度降低很少；在200℃以上回火時硬度顯著降低；而且溫度越高，回火硬度越低。目前一百二十一頁\總數(shù)一百三十八頁\編于五點隨著回火溫度的升高，鋼的強度指標(biāo)不斷下降，而塑性指標(biāo)則不斷