钢的回火是什么

　　1.回火的定义与目的

　　钢件在淬火状态下有以下三个主要特征。

　　(1)组织特征

　　根据钢件尺寸、加热温度、时间、转变特征及利用的冷却方式钢件淬火后的组织主要由马氏体或马氏体+残余奧氏体组成此外还可能存在一些未溶碳化物。马氏体和残余奥氏体在室温下都处于亚稳定状态它们都有向铁衆体加渗碳体的稳定状态转化的趋势。

　　(2)硬度特征

　　由碳原子引起的点阵畸变通过硬度表示出来它随过饱和度(即含碳量)的增加而增加。淬火组织硬度、强度高塑性、韧性低。

　　(3)应力特征

　　包括微观应力和宏现应力前者与碳原子引起的点阵畸变有关尤其是与髙碳马氏体达到最大值有关说明淬火时马氏体处于紧张受力状态之中;后者是由于淬火时横截面上形成的温差而产生的工件表面或心部所处的应力状态是不同的有拉应力或压应力在工件内部保持平衡。如不及时消除淬火钢件的内应力会引起零件的进一步变形乃至开裂。

　　综上所述淬火工件虽有髙硬度与髙强度但跪性大组织不稳定且存在较大的淬火内应力因此必须经过回火处理才能使用。一般来说回火工艺是钢件淬火后必不可少的后续工艺它也是热处理过程的最后一道工序它賦予工件最后所需要的性能。

　　回火是将淬火钢加热到Ac1以下的某一温度保温一定时间然后冷却到室温的热处理工艺。它的主要目的为

　　(1)合理地调整钢的硬度和强度提高钢的韧性使工件满足使用要求;

　　?(2)稳定组织使工件在长期使用过程中不发生组织转变从而稳定工件的形状与尺寸;

　　(3)?降低或消除工件的淬火内应力以减少工件的变形并防止开裂。

　　2.淬火钢回火时的组织转变

　　淬火钢件回火时按回火温度的髙低和组织转变的特征可将钢的回火过程分为以下5个阶段。

　　(1)马氏体中碳原子的偏聚

　　马氏体是C在α-Fe中的过饱和间隙固溶体C原子分布在体心立方的扁八面体间隙之中造成了很大的弹性畸变因此升高了马氏体的能量使之处于不稳定的状态。

　　在100℃以下回火时C、N等间隙原子只能短距离扩散迁移在晶体内部重新分布形成偏聚状态以降低弹性应变能。对于板条马氏体因有大量位错C原子便偏聚于位错线附近所以淬火钢在室温附近放置时碳原子向位错线附近偏聚。对于片状马氏体C原子则偏聚在一定晶面上形成薄片状偏聚区。这些偏聚区的含碳量高于马氏体的平均含碳量 为碳化物的析出创造了条件。

　　(2)马氏体的分解

　　当回火温度超过80℃时马氏体将发生分解马氏体中的碳浓度逐渐降低晶格常数c减小a增大正方度c/a减小。马氏体的分解一直延续到350℃以上在高合金钢中甚至可以延续到600℃。

　　不同含碳量的马氏体的碳浓度随回火温度的变化规律。随着回火温度的升高马氏体中含碳量不断降低。高碳钢的碳浓度随回火温度升髙降低很快含碳量较低的钢中碳浓度降低较缓。

　　马氏体的碳浓度与回火时间的关系回火时间对马氏体中含碳量的影响较小马氏体的碳浓度在回火初期下降很快随后趋于平缓。回火温度越高回火初期碳浓度下降越多。

　　片状马氏体在100?250℃回火时固溶于马氏体中的过饱和碳原子脱溶沿着马氏体的一定晶面沉淀析出ε-FexC的碳化物(x≈2?3),其晶格结构为密排六方晶格与母相之间有共格关系并保持一定的晶体学位向关系。

　　含碳量低于0.2%的板条马氏体在淬火冷却时已经发生自回火绝大部分碳原子都偏聚到位错线附近所以在200℃以下回火时没有ε-碳化物析出。

　　高碳钢在350℃以下回火时马氏体分解后形成的α相和弥散的ε-碳化物组成的复相组织称为回火马氏体。回火马氏体中的α相仍保持针状形态由于它是两相组成的较淬火马氏体容易腐蚀故在金相显微镜下呈黑色针状组织与下贝氏体很相似。

　　(3)残余奥氏体的转变

　　淬火的中、髙碳钢组织中总含有少量残余奥氏体在230?300℃温度区间回火时残余奥氏体将发生分解分解时遵循与过冷奥氏体分解相同的规律转变产物为α相与碳化物其中。α相的含碳量与同温下的回火马氏体是一致的因此统称为回火马氏体。碳化物的粒子有所长大但仍是很细很薄的片并与母体保持着共格关系。残余奥氏体在更高温度(如600℃左右)恒温分解产物应是珠光体而在这两个温度之间也有一奥氏体分解的稳定区回火过程未能完全分解的残余奧氏体在随后的冷却过程中有可能再一次转变为马氏体这就是二次淬火现象。这对髙碳钢尤其是高合金钢的热处理工艺有很大的实际意义生产实践中往往利用这一原理来进一步提高钢的硬度。合金元索对残余奥氏体分解的影响和对过冷奥氏体的影响基本相同。

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