材料的結(jié)構(gòu)組織與性能4

1、材料學院材料學院 材料的結(jié)構(gòu)組織與性能（四）（四） 鋼的非平衡組織鋼的非平衡組織 FeC相圖是在緩慢冷卻條件下指導(dǎo)分析相變的圖形，其獲得相圖是在緩慢冷卻條件下指導(dǎo)分析相變的圖形，其獲得的組織稱為平衡組織，它不能用于分析在不同的冷卻速度下的組的組織稱為平衡組織，它不能用于分析在不同的冷卻速度下的組織變化?？椬兓嶋H上，同樣成分的鋼加熱到實際上，同樣成分的鋼加熱到奧氏體溫度奧氏體溫度后再以不同冷后再以不同冷卻速度冷卻，其性能相差很大。卻速度冷卻，其性能相差很大。 下面以共析鋼為例：下面以共析鋼為例：奧氏體化后的鋼奧氏體化后的鋼爐冷爐冷HRC10 空冷空冷HRC20風冷風冷HRC30水冷水冷HRC

2、60冷卻方式冷卻方式b(Kg/MM2)s(Kg/MM2)(%)(%)HRC爐冷爐冷53.228.132.549.31015空冷空冷677234.0151845501824淬油淬油9062.01820484050淬水淬水11072781214526045鋼在不同介質(zhì)中冷卻后的機械性能鋼在不同介質(zhì)中冷卻后的機械性能 鋼在加熱時的相變鋼在加熱時的相變 將金屬材料通過加熱、保溫、冷卻以獲得不同非將金屬材料通過加熱、保溫、冷卻以獲得不同非平衡組織的工藝叫平衡組織的工藝叫“熱處理熱處理” 。熱處理通常是由加熱、熱處理通常是由加熱、保溫和冷卻三個階段組成的。加熱是熱處理的第一道保溫和冷卻三個階段組成的。加熱

3、是熱處理的第一道工序。對于鋼來說，大多數(shù)熱處理過程首先必須將其工序。對于鋼來說，大多數(shù)熱處理過程首先必須將其加熱到奧氏體狀態(tài)，然后以適當?shù)姆绞嚼鋮s以獲得所加熱到奧氏體狀態(tài)，然后以適當?shù)姆绞嚼鋮s以獲得所期望的組織和性能。通常期望的組織和性能。通常把鋼加熱到奧氏體溫度，使把鋼加熱到奧氏體溫度，使之轉(zhuǎn)變成奧氏體的過程稱為鋼的之轉(zhuǎn)變成奧氏體的過程稱為鋼的“奧氏體化奧氏體化”。奧氏。奧氏體化是通過體化是通過“熱處理熱處理”使鋼的組織發(fā)生變化的基礎(chǔ)。使鋼的組織發(fā)生變化的基礎(chǔ)。加熱時形成奧氏體的化學成分、均勻化程度及晶粒大加熱時形成奧氏體的化學成分、均勻化程度及晶粒大小直接影響鋼在冷卻后的組織和性能。因此，

4、研究鋼小直接影響鋼在冷卻后的組織和性能。因此，研究鋼在加熱時的組織相變規(guī)律，控制和改進加熱規(guī)范以改在加熱時的組織相變規(guī)律，控制和改進加熱規(guī)范以改變鋼在高溫下的組織狀態(tài)，對于充分挖掘鋼材性能潛變鋼在高溫下的組織狀態(tài)，對于充分挖掘鋼材性能潛力、保證熱處理產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。力、保證熱處理產(chǎn)品質(zhì)量有重要意義。 A3 Arcm Acm Accm Ar3 溫度 C% Ac3 Ar1 A1 Ac1 碳鋼的臨界點在碳鋼的臨界點在Fe-Fe3C狀態(tài)圖上的位置狀態(tài)圖上的位置奧氏體化的溫度奧氏體化的溫度Ac1：加熱時珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度加熱時珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度Ar1：冷卻時奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開

5、始溫度冷卻時奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開始溫度Ac3：加熱時游離鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了溫度加熱時游離鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了溫度Ar3：冷卻時奧氏體開始析出游離鐵素體的溫度冷卻時奧氏體開始析出游離鐵素體的溫度Accm： 加熱時二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度加熱時二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度Arcm： 冷卻時奧氏體開始析出二次滲碳體的溫度冷卻時奧氏體開始析出二次滲碳體的溫度圖中各符號含義如下圖中各符號含義如下:奧氏體化的過程奧氏體化的過程 共析鋼在室溫的平衡組織為單一珠光體，但加熱至共析鋼在室溫的平衡組織為單一珠光體，但加熱至Ac1以上溫度時，以上溫度時，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。這種相

6、變可用下式表示：珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。這種相變可用下式表示： 奧氏體的形成過程就是鐵晶格的改組和鐵、碳原子的擴散過程。奧氏體的形成過程就是鐵晶格的改組和鐵、碳原子的擴散過程。面心立方複雜斜方體心立方CACCcCFe%77. 0%69. 63%0218. 01 共析鋼中奧氏體的形成由下列四個基本過程組成，即共析鋼中奧氏體的形成由下列四個基本過程組成，即：奧氏體形核，奧氏體形核，奧氏體晶核長大，奧氏體晶核長大，剩余滲碳體的溶解，剩余滲碳體的溶解，奧氏體成分的均勻化，奧氏體成分的均勻化， 共析鋼奧氏體的形成過程示意圖共析鋼奧氏體的形成過程示意圖 鋼在冷卻時的相變鋼在冷卻時的相變 鋼從奧氏體狀態(tài)冷卻的過

7、程是熱處理的關(guān)鍵工序，因鋼從奧氏體狀態(tài)冷卻的過程是熱處理的關(guān)鍵工序，因為鋼的性能最終取決于奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變后的組織。因此，為鋼的性能最終取決于奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變后的組織。因此，研究不同冷卻條件下鋼中奧氏體組織的相變規(guī)律，對于正研究不同冷卻條件下鋼中奧氏體組織的相變規(guī)律，對于正確制定鋼的熱處理冷卻工藝、獲得預(yù)期的性能具有重要的確制定鋼的熱處理冷卻工藝、獲得預(yù)期的性能具有重要的實際意義。實際意義。 在實際熱處理過程中，常用的冷卻方式有兩種：一在實際熱處理過程中，常用的冷卻方式有兩種：一是是連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻，即將鋼件以一定的冷卻速率從高溫一直連續(xù)，即將鋼件以一定的冷卻速率從高溫一直連續(xù)冷卻至室溫冷卻至室溫

8、。在連續(xù)冷卻過程中完成的組織相變，稱為連。在連續(xù)冷卻過程中完成的組織相變，稱為連續(xù)冷卻相變；二是續(xù)冷卻相變；二是恒溫冷卻恒溫冷卻，即將鋼件迅速冷到臨界點以，即將鋼件迅速冷到臨界點以下某一溫度，恒溫保持一定時間后再冷至室溫下某一溫度，恒溫保持一定時間后再冷至室溫。在保溫過。在保溫過程中完成的組織相變，稱為恒溫相變。程中完成的組織相變，稱為恒溫相變。 溫溫度度時間時間連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻恒溫冷卻恒溫冷卻過冷奧氏體的恒溫轉(zhuǎn)變曲線過冷奧氏體的恒溫轉(zhuǎn)變曲線 奧氏體在臨界點以上為穩(wěn)定相，臨界點以下為奧氏體在臨界點以上為穩(wěn)定相，臨界點以下為不穩(wěn)定相。常把臨界點以下存在且不穩(wěn)定的奧氏體不穩(wěn)定相。常把臨界點以下存在

9、且不穩(wěn)定的奧氏體稱為稱為“過冷奧氏體過冷奧氏體”。描述過冷奧氏體描述過冷奧氏體恒溫冷卻恒溫冷卻時時的的溫度溫度-時間時間-相變曲線相變曲線稱為稱為恒溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線恒溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線（time-temperature-transformation curve），簡稱），簡稱TTT曲線。因其形狀像英文字母曲線。因其形狀像英文字母“C”，故又稱，故又稱C曲曲線線， 共共析析鋼鋼C曲曲綫綫測測定定原原理理示示意意圖圖共共析析鋼鋼的的C曲曲線線共共析析鋼鋼的的C曲曲線線及及非非平平衡衡組組織織珠光體（珠光體（P）索氏體（索氏體（S）屈氏體（屈氏體（T）上貝氏體（上貝氏體（BS）下貝氏體（下貝氏體（Bu）馬

10、氏體（馬氏體（M） 奧氏體恒溫相變過程及相變產(chǎn)物奧氏體恒溫相變過程及相變產(chǎn)物(1) 高溫轉(zhuǎn)變區(qū)過冷奧氏體向珠光體類組織的轉(zhuǎn)變高溫轉(zhuǎn)變區(qū)過冷奧氏體向珠光體類組織的轉(zhuǎn)變 珠光體相變化就是前面介紹過的共析反應(yīng)，它也是一個形核和長大的過程，珠光體相變化就是前面介紹過的共析反應(yīng)，它也是一個形核和長大的過程，如圖所示。當奧氏體過冷到如圖所示。當奧氏體過冷到A1560之間的某一溫度保溫時，首先在奧氏體之間的某一溫度保溫時，首先在奧氏體晶界處形成片狀滲碳體核心（近年研究表明，也可以形成鐵素體核心），滲晶界處形成片狀滲碳體核心（近年研究表明，也可以形成鐵素體核心），滲碳體的長大使周圍奧氏體貧碳，為鐵素體的形核創(chuàng)

11、造了條件，碳體的長大使周圍奧氏體貧碳，為鐵素體的形核創(chuàng)造了條件，結(jié)晶核便在結(jié)晶核便在Fe3C兩側(cè)形成，這樣就形成了一個珠光體結(jié)晶核。兩側(cè)形成，這樣就形成了一個珠光體結(jié)晶核。的長大使周圍奧氏體中的長大使周圍奧氏體中含碳量升高，這又為產(chǎn)生新的含碳量升高，這又為產(chǎn)生新的Fe3C片創(chuàng)造了條件。隨著片創(chuàng)造了條件。隨著Fe3C的長大，又產(chǎn)生的長大，又產(chǎn)生新的新的片，如此反復(fù)進行，便形成了片，如此反復(fù)進行，便形成了與與Fe3C片層相間的珠光體群落（片層相間的珠光體群落（pealite colony）。與此同時又有新的珠光體結(jié)晶核形成并長大，直到各個珠光體群）。與此同時又有新的珠光體結(jié)晶核形成并長大，直到各個

12、珠光體群落彼此相接觸、奧氏體完全消失，相變便告結(jié)束。落彼此相接觸、奧氏體完全消失，相變便告結(jié)束。珠光體形成示意圖珠光體形成示意圖 恒溫溫度越低，轉(zhuǎn)變速度越快，珠光體片層越細。恒溫溫度越低，轉(zhuǎn)變速度越快，珠光體片層越細。按片層間距，珠光體類組織習慣上分為珠光體（按片層間距，珠光體類組織習慣上分為珠光體（P）、）、索氏體索氏體（sobite）（）（S） 、和、和屈氏體屈氏體（troostite）（）（T）。）。它們并無本質(zhì)區(qū)別，也沒有嚴格界限，只是形態(tài)上不同。它們并無本質(zhì)區(qū)別，也沒有嚴格界限，只是形態(tài)上不同。珠光體較粗，索氏體較細，屈氏體最細。顯然，珠光體珠光體較粗，索氏體較細，屈氏體最細。顯然，

13、珠光體片層越細，其強度、硬度越高，同時延展性、韌性也有片層越細，其強度、硬度越高，同時延展性、韌性也有所增加。所增加。 珠光體類珠光體類P： d 0.3mS： 0.1 d 0.3m T： d Vk馬氏體的形態(tài)特征和性能特征馬氏體的形態(tài)特征和性能特征1、形態(tài)特征：、形態(tài)特征：M一般不超過一般不超過A晶界，因此晶界，因此A晶粒越細小晶粒越細小M也越也越細?。患毿。坏吞间摵椭刑间摱酁榘鍡l狀馬氏體，在電鏡下可低碳鋼和中碳鋼多為板條狀馬氏體，在電鏡下可看到每根條束內(nèi)存在大量位錯，故板條狀馬氏體看到每根條束內(nèi)存在大量位錯，故板條狀馬氏體又叫位錯馬氏體；又叫位錯馬氏體；高碳鋼多為針狀馬氏體，在電鏡下每一針片

14、上可高碳鋼多為針狀馬氏體，在電鏡下每一針片上可看到大量微細孿晶，故又叫孿晶馬氏體；看到大量微細孿晶，故又叫孿晶馬氏體；12CrNr2鋼淬火馬鋼淬火馬氏體形貌氏體形貌（淬火溫（淬火溫度度1050）x800 板條狀馬板條狀馬氏體氏體板條馬氏體板條馬氏體60Si2Mn鋼淬火鋼淬火 含碳含碳1.70，Cr0.50，Si1.35，Mn0.75的鋼，自的鋼，自1100淬水，淬水，白色針狀者為白色針狀者為針狀馬氏體針狀馬氏體，灰色背景為殘余奧氏體，灰色背景為殘余奧氏體 針狀馬氏體針狀馬氏體怎樣區(qū)分針狀馬氏體與下貝氏體怎樣區(qū)分針狀馬氏體與下貝氏體針狀馬氏體在一個奧氏體晶粒內(nèi)下貝氏體則不一定針狀馬氏體在一個奧氏

15、體晶粒內(nèi)下貝氏體則不一定;針狀馬氏體針葉之間往往呈針狀馬氏體針葉之間往往呈60或或120度，下貝氏體無一定度數(shù)度，下貝氏體無一定度數(shù);針狀馬氏體針葉之間往往呈齒狀或垳架狀且針葉不互相穿透針狀馬氏體針葉之間往往呈齒狀或垳架狀且針葉不互相穿透,下貝下貝氏體針葉隨機分布象竹葉一樣交叉穿透氏體針葉隨機分布象竹葉一樣交叉穿透.2、性能特征：、性能特征：馬氏體的硬度很高，其與含碳量有密切關(guān)系，二者關(guān)系如圖：馬氏體的硬度很高，其與含碳量有密切關(guān)系，二者關(guān)系如圖：由于塑性太差由于塑性太差,馬馬氏體的強度不能氏體的強度不能充分發(fā)揮充分發(fā)揮高碳馬氏體具有極高的硬度高碳馬氏體具有極高的硬度,但塑性和韌性極差，沒有工

16、程使但塑性和韌性極差，沒有工程使用價值，多含有微裂紋用價值，多含有微裂紋;低碳馬氏體硬度較高碳馬氏體低低碳馬氏體硬度較高碳馬氏體低,但強度較高具有一定的韌性。但強度較高具有一定的韌性。硬硬度度C含量含量珠光體（珠光體（P）索氏體（索氏體（S）屈氏體（屈氏體（T）上貝氏體（上貝氏體（BS）下貝氏體（下貝氏體（Bu）馬氏體（馬氏體（M）V1V2V3V4試分析試分析圖中圖中4種不同種不同冷卻速冷卻速度所得度所得到的組到的組織織V1：PV2：SV3：STB上上B下下MAV4：MA連桿沿截面受均勻的拉應(yīng)力作連桿沿截面受均勻的拉應(yīng)力作用，要求界面組織均勻一致。用，要求界面組織均勻一致。軸頸要求耐磨，只需表

17、面硬軸頸要求耐磨，只需表面硬不同的不同的服役條服役條件下工件下工作，工作，工件截面件截面受力亦受力亦不同，不同，故組織故組織也應(yīng)不也應(yīng)不同。同。VkV淬透淬透層層實際工件的冷卻速度沿工件徑向變慢實際工件的冷卻速度沿工件徑向變慢冷冷卻卻速速度度Vk合金元素使合金元素使CCT曲線鼻尖溫度右移曲線鼻尖溫度右移在結(jié)構(gòu)鋼中，加入合金元素的主要目的是為了提高鋼的淬透性。在結(jié)構(gòu)鋼中，加入合金元素的主要目的是為了提高鋼的淬透性。注注:不不同同的的鋼鋼具具有有不不同同形形狀狀的的C曲曲線線(a) 亞共析鋼亞共析鋼 (b)共析鋼共析鋼 (c) 過共析鋼過共析鋼亞共析鋼、共析鋼及過共析鋼的亞共析鋼、共析鋼及過共析鋼

18、的C曲綫比較曲綫比較 回回 火火 回火是將回火是將淬火鋼淬火鋼重新加熱至重新加熱至A1點以下某一溫度，保溫一定點以下某一溫度，保溫一定時間后，以適當?shù)姆绞嚼鋮s至室溫的熱處理工藝時間后，以適當?shù)姆绞嚼鋮s至室溫的熱處理工藝回火的目的回火的目的 1、穩(wěn)定組織：回火是緊接淬火的一道工藝。如前所述，在淬、穩(wěn)定組織：回火是緊接淬火的一道工藝。如前所述，在淬火過程中，鋼中的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并有部分殘余奧氏火過程中，鋼中的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并有部分殘余奧氏體。馬氏體和奧氏體都極不穩(wěn)定，在使用過程中會發(fā)生轉(zhuǎn)變，引體。馬氏體和奧氏體都極不穩(wěn)定，在使用過程中會發(fā)生轉(zhuǎn)變，引起工件尺寸和形狀的變化。起工件

19、尺寸和形狀的變化。 2、淬火鋼的硬度高、脆性大，具有較大的內(nèi)應(yīng)力，不宜直接、淬火鋼的硬度高、脆性大，具有較大的內(nèi)應(yīng)力，不宜直接使用?；鼗鸬哪康木褪菧p少或消除內(nèi)應(yīng)力，提高鋼的韌性和延展使用。回火的目的就是減少或消除內(nèi)應(yīng)力，提高鋼的韌性和延展性；性； 3、保證相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變，選擇不同的回火溫度，獲得硬度、保證相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變，選擇不同的回火溫度，獲得硬度、強度、延展性和韌性的適當配合，以滿足不同工件的性質(zhì)要求強度、延展性和韌性的適當配合，以滿足不同工件的性質(zhì)要求。淬火鋼回火時組織和性質(zhì)的變化淬火鋼回火時組織和性質(zhì)的變化 (1) 組織變化組織變化 一般來說，隨回火溫度的升高，淬火鋼的組織變化可分為四個

20、階段，一般來說，隨回火溫度的升高，淬火鋼的組織變化可分為四個階段，現(xiàn)以共析鋼為例來加以分析?，F(xiàn)以共析鋼為例來加以分析。 第一階段（第一階段（80200），為馬氏體分解階段。），為馬氏體分解階段。在淬火馬氏體基體上在淬火馬氏體基體上析出薄片狀細小析出薄片狀細小碳化物（分子式為碳化物（分子式為Fe2.4C，密排六方晶格），密排六方晶格）,馬氏體中碳馬氏體中碳的過飽和度降低但仍為碳在的過飽和度降低但仍為碳在-Fe中的過飽和固溶體，通常把這種過飽和中的過飽和固溶體，通常把這種過飽和+碳化物的組織稱為碳化物的組織稱為回火馬氏體回火馬氏體（tempered martensite）。在此過程中，）。在此過程

21、中，內(nèi)應(yīng)力逐漸減小。內(nèi)應(yīng)力逐漸減小。 第二階段（第二階段（200300），殘余奧氏體分解為過飽和），殘余奧氏體分解為過飽和+碳化物。碳化物。 第三階段（第三階段（250400），馬氏體分解完成。），馬氏體分解完成。中的含碳量降低到正中的含碳量降低到正常飽和狀態(tài)，常飽和狀態(tài)，碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細的顆粒狀滲碳體。在此過程中，內(nèi)應(yīng)力碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細的顆粒狀滲碳體。在此過程中，內(nèi)應(yīng)力大大降低。大大降低。 第四階段（第四階段（400以上），滲碳體顆粒聚集長大并形成球狀，鐵素體以上），滲碳體顆粒聚集長大并形成球狀，鐵素體發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶。發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶。 由以上分析可知由以上分析可知,回火溫度不同，鋼的組織

22、也不同。回火溫度不同，鋼的組織也不同。在在300以下回火以下回火時，得到由具有一定過飽和度的時，得到由具有一定過飽和度的與與碳化物組成的碳化物組成的回火馬氏體回火馬氏體組織組織，可，可用用M回回表示。回火馬氏體易腐蝕為黑色針葉狀，但其硬度與淬火馬氏體表示?；鼗瘃R氏體易腐蝕為黑色針葉狀，但其硬度與淬火馬氏體相近。相近。在在300500范圍內(nèi)回火時，得到由針葉狀鐵素體與極細小的顆范圍內(nèi)回火時，得到由針葉狀鐵素體與極細小的顆粒狀滲碳體組成的粒狀滲碳體組成的回火屈氏體回火屈氏體組織組織，可用，可用T回回表示。回火屈氏體的硬度表示。回火屈氏體的硬度雖比回火馬氏體低，但因滲碳體極細小，鐵素體只發(fā)生回復(fù)過程

23、而未再雖比回火馬氏體低，但因滲碳體極細小，鐵素體只發(fā)生回復(fù)過程而未再結(jié)晶，仍保持針葉狀，故仍具有較高的硬度和強度，特別是具有較高的結(jié)晶，仍保持針葉狀，故仍具有較高的硬度和強度，特別是具有較高的彈性極限和屈服強度以及一定的延展性和韌性。彈性極限和屈服強度以及一定的延展性和韌性。在在500600范圍內(nèi)回范圍內(nèi)回火時，得到由等軸狀鐵素體與球狀滲碳體組成的火時，得到由等軸狀鐵素體與球狀滲碳體組成的回火索氏體回火索氏體組織組織，可用，可用S回回表示。由于滲碳體顆粒聚集長大并球化及鐵素體再結(jié)晶，故與回火屈表示。由于滲碳體顆粒聚集長大并球化及鐵素體再結(jié)晶，故與回火屈氏體相比，氏體相比，S回回的硬度和強度較低

24、，而延展性和韌性較高。的硬度和強度較低，而延展性和韌性較高。 應(yīng)當注意，經(jīng)淬火、回火得到的回火屈氏體、回火索氏體，與由奧應(yīng)當注意，經(jīng)淬火、回火得到的回火屈氏體、回火索氏體，與由奧氏體直接轉(zhuǎn)變而來的屈氏體、索氏體，都是鐵素體和滲碳體的混合物，氏體直接轉(zhuǎn)變而來的屈氏體、索氏體，都是鐵素體和滲碳體的混合物，但兩者相比，在強度、硬度相同時，前者的延展性、韌性更好。原因是但兩者相比，在強度、硬度相同時，前者的延展性、韌性更好。原因是回火組織中的滲碳體呈球狀，而由奧氏體直接轉(zhuǎn)變而來的屈氏體、索氏回火組織中的滲碳體呈球狀，而由奧氏體直接轉(zhuǎn)變而來的屈氏體、索氏體中的滲碳體呈片狀。體中的滲碳體呈片狀。 (2)

25、性能變化性能變化 淬火鋼經(jīng)不同溫度回火后，其機械性質(zhì)與回火溫度的關(guān)系如淬火鋼經(jīng)不同溫度回火后，其機械性質(zhì)與回火溫度的關(guān)系如圖所示。由圖可見，隨回火溫度升高，鋼的硬度、強度降低，而圖所示。由圖可見，隨回火溫度升高，鋼的硬度、強度降低，而延展性、韌性升高。可見，欲使鋼具備所需性質(zhì)，必須正確選擇延展性、韌性升高?？梢姡逛摼邆渌栊再|(zhì)，必須正確選擇回火溫度?；鼗饻囟取?a)不同含碳量鋼的硬度變化不同含碳量鋼的硬度變化 (b)含碳含碳0.35%鋼的各種機械性質(zhì)變化鋼的各種機械性質(zhì)變化鋼的機械性質(zhì)隨回火溫度的變化鋼的機械性質(zhì)隨回火溫度的變化 回火的種類及應(yīng)用回火的種類及應(yīng)用 根據(jù)回火溫度范圍的不同，鋼

26、的回火可分為三類：根據(jù)回火溫度范圍的不同，鋼的回火可分為三類： (1) 低溫回火低溫回火 回火溫度范圍為回火溫度范圍為150250，通常保溫，通常保溫13小時后空冷，得到回火馬氏體?；鼗鹦r后空冷，得到回火馬氏體。回火后，鋼的硬度高、耐磨性好，內(nèi)應(yīng)力有所降低，韌性有所改善。主要用于高碳鋼、后，鋼的硬度高、耐磨性好，內(nèi)應(yīng)力有所降低，韌性有所改善。主要用于高碳鋼、合金工具鋼制造的刀具、量具和模具、軸承零件以及表面經(jīng)滲碳的零件。合金工具鋼制造的刀具、量具和模具、軸承零件以及表面經(jīng)滲碳的零件。 (2) 中溫回火中溫回火 回火溫度范圍為回火溫度范圍為350500，保溫后空冷，得到回火屈氏體。回火后，鋼的

27、彈性，保溫后空冷，得到回火屈氏體。回火后，鋼的彈性限和降伏強度較高，內(nèi)應(yīng)力基本消除，有一定的韌性。主要用于彈簧鋼制造的彈性限和降伏強度較高，內(nèi)應(yīng)力基本消除，有一定的韌性。主要用于彈簧鋼制造的彈性零件，也用于有相應(yīng)硬度要求的構(gòu)造用鋼制造的零件。零件，也用于有相應(yīng)硬度要求的構(gòu)造用鋼制造的零件。 (3) 高溫回火高溫回火 回火溫度范圍為回火溫度范圍為500600，保溫后空冷（有些合金鋼油冷或水冷），得到回火，保溫后空冷（有些合金鋼油冷或水冷），得到回火索氏體?；鼗鸷螅摰膬?nèi)應(yīng)力徹底消除，韌性顯著提高，綜合機械性質(zhì)良好。主要索氏體。回火后，鋼的內(nèi)應(yīng)力徹底消除，韌性顯著提高，綜合機械性質(zhì)良好。主要用于中

28、碳鋼制造的受力結(jié)構(gòu)件，如軸、連桿和螺栓等。用于中碳鋼制造的受力結(jié)構(gòu)件，如軸、連桿和螺栓等。 回火溫度回火溫度組織組織目的目的HRC低溫回火低溫回火150250回火馬氏體回火馬氏體降低淬火應(yīng)力降低淬火應(yīng)力略微提高韌性略微提高韌性保留淬火后的保留淬火后的高硬度，高耐高硬度，高耐磨性磨性5864中溫回火中溫回火350500回火屈氏體回火屈氏體提高材料的彈提高材料的彈性極限和屈服性極限和屈服強度強度提高韌性提高韌性3545高溫回火高溫回火500650回火索氏體回火索氏體獲得強度、塑獲得強度、塑性、韌性均較性、韌性均較好的綜合力學好的綜合力學性能性能2535淬火高溫回火淬火高溫回火調(diào)質(zhì)處理，廣泛用于承受

29、交變載荷的機械零件調(diào)質(zhì)處理，廣泛用于承受交變載荷的機械零件 回火脆性回火脆性 淬火鋼回火時，隨著回火溫度的升高，硬度降低而延展性提高。按理講，鋼淬火鋼回火時，隨著回火溫度的升高，硬度降低而延展性提高。按理講，鋼的韌性也應(yīng)隨之提高，但的韌性也應(yīng)隨之提高，但在某些溫度區(qū)間回火后，韌性反而大大降低，這種現(xiàn)象在某些溫度區(qū)間回火后，韌性反而大大降低，這種現(xiàn)象稱為稱為回火脆性回火脆性（temper brittleness），如圖所示。在選擇鋼材和制定回火工藝時，如圖所示。在選擇鋼材和制定回火工藝時，都必須注意防止回火脆性問題。都必須注意防止回火脆性問題。 常見的回火脆性有兩種，一種是低溫回火脆性，發(fā)生在常見的回火脆性有兩種，一種是低溫回火脆性，發(fā)生在250400回火以后；回火以后；另一種是高溫回火脆性，發(fā)生在另一種是高溫回火脆性，發(fā)生在450575回火后緩慢冷卻時，若是很快冷卻則回火后緩慢冷卻時，若是很快冷卻則不出現(xiàn)，如圖不出現(xiàn)，如圖8.18所示。所示。鋼的衝擊韌性隨回火溫度的變化鋼的衝擊韌性隨回火溫度的變化(1) 低溫回火脆性低溫回火脆性 低溫回火脆性又稱為低溫回火脆性又稱為“第一類回火脆性第一類回火脆性”或或“不可逆不可逆回火脆性回火脆性”。這種回火脆性。這種回火脆性主要是由于碳化物主要是由于碳化