鋼的熱處理_鋼的熱處理工藝

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1、鋼的熱處理鋼的熱處理工藝§１鋼的回火回火的定義：把淬火鋼件加熱到低于A1溫度，保溫一定時(shí)間后以適當(dāng)方式冷卻到室溫的熱處理工藝?；鼗鸬哪康模簻p小淬火工件的內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，提高塑性、韌性和組織穩(wěn)定性，以獲得強(qiáng)度與韌性良好配合的最佳使用性能。對(duì)某些含氫量比較高的鋼，回火還能起到除氫、減少氫脆的作用。一、回火過(guò)程中鋼的組織狀態(tài)變化１．馬氏體的分解與碳化物的形成碳原子在穩(wěn)定較低時(shí)在位錯(cuò)處偏聚，降低能量。大多數(shù)低碳鋼（＜0.2%C）在淬火時(shí)就發(fā)生碳原子的偏聚。大于0.2%C的碳素鋼，一部分碳原子偏聚在位錯(cuò)處，剩余原子占據(jù)間隙位置，馬氏體顯示出正方性。２．馬氏體分解和

2、ε碳化物的形成大于0.2%C的鋼在20～150℃回火，從馬氏體中析出ε碳化物。ε碳化物：密排六方晶體結(jié)構(gòu)，比Fe3C碳含量高，與α相保持共格關(guān)系，(011)M∥(0001)ε，[101]M∥[1011]ε?；鼗瘃R氏體：馬氏體在250℃以下溫度回火時(shí)，分解為低碳馬氏體和ε碳化物的混合物，稱為回火馬氏體?；鼗瘃R氏體－馬氏體及其中析出的ε碳化物３．滲碳體的析出、球化與聚集長(zhǎng)大約在250℃以上，ε碳化物向滲碳體轉(zhuǎn)變，結(jié)果ε碳化物消失，滲碳體形成。ε碳化物顆粒逐漸溶入到α相中消失，滲碳體形成，有放熱現(xiàn)象。有人認(rèn)為ε碳化物的溶解和滲碳體的析出在同一地點(diǎn)形成（滲碳體就地

3、形核）。碳化物形成元素推遲ε碳化物向滲碳體的轉(zhuǎn)化，使ε碳化物存在于更高的溫度。在450℃以上溫度回火時(shí)，含Ti、Nb、V、Mo、Cr的鋼在馬氏體的基體上形成碳化物，起彌散強(qiáng)化作用，有時(shí)引起二次硬化。４．α相的回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)：400℃滲碳體開始球化，鐵素體胞狀結(jié)構(gòu)的邊界和亞晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)密度急劇降低，點(diǎn)陣畸變開始消失，亞晶粒逐漸長(zhǎng)大變成多邊晶粒。再結(jié)晶：600℃以上溫度，鐵素體由細(xì)小的晶粒長(zhǎng)成為較大的等軸晶粒。碳化物也聚集長(zhǎng)大。二、鋼中殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變對(duì)碳素鋼來(lái)說(shuō)，在通?；鼗饤l件下，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w或回火馬氏體。殘余奧氏體回火時(shí)，轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物隨回火溫

4、度的不同而異。在珠光體形成溫度范圍內(nèi)，從殘余奧氏體中可以析出先共析相，隨后分解為珠光體。在貝氏體的形成溫度內(nèi)，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w?；鼗鸫嘈缘母拍睿河行╀撛谀承囟确秶鷥?nèi)回火時(shí)，其沖擊韌性比在較低溫度回火時(shí)反而顯著降低，這種脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。回火脆性可分為低溫回火脆性和高溫回火脆性。三、鋼的回火脆性及其本質(zhì)１．低溫回火脆性碳鋼和低合金鋼在250~400℃回火時(shí)出現(xiàn)的脆性稱為低溫回火脆性，或第一類回火脆性。幾乎所用淬火后形成馬氏體組織的碳鋼及合金鋼，在300℃左右溫度回火時(shí)都會(huì)或多或少地發(fā)生這種脆性。特點(diǎn)：在此溫度范圍內(nèi)回火，無(wú)論采用何種回火方法或回火

5、后采用何種冷卻速度，都不可避免地使韌性降低。如果將這種已經(jīng)產(chǎn)生脆性的工件在更高一些溫度回火后，其脆性將消失。在置于300℃左右溫度重新回火時(shí)，脆性不再重復(fù)出現(xiàn)。不同含碳量鋼的沖擊韌性隨回火溫度變化關(guān)系低溫回火脆性產(chǎn)生的原因回火脆性的機(jī)理目前不十分清楚。以往大多認(rèn)為，低溫回火脆性是韌性較高的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈暂^大的馬氏體造成的。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，在低碳和中碳鋼內(nèi)，由于原奧氏體晶界在高溫加熱時(shí)溶有氮、碳和氧，低溫回火時(shí)這些元素以化合物的形式析出，使脆性增大。目前大多認(rèn)為，低溫回火脆性可能與馬氏體分解初期析出的滲碳體具有特殊的形態(tài)有關(guān)。影響低溫回火脆性的因素及消

6、除方法鋼的碳含量越高，脆化的程度越嚴(yán)重。合金元素一般都不能抑制第一類回火脆性，但可改變脆性產(chǎn)生的溫度范圍。目前無(wú)有效方法消除低溫回火脆性。（１）盡量避免在這一溫度范圍內(nèi)回火是最好方法；（２）用快速加熱回火的方法可以減小脆性；（３）用等溫淬火的方法代替淬火；（４）Ti、Al、B等元素對(duì)低溫回火脆性有一定的抑制作用。２．高溫回火脆性（第二類回火脆性）概念：鋼在450~550℃或更高溫度（650℃左右）回火時(shí)出現(xiàn)的脆性，稱為高溫回火脆性或第二類回火脆性。特點(diǎn)：在上述溫度范圍內(nèi)回火，如果快速冷卻（水冷或油冷），韌性并不降低；反之，慢冷（空冷或爐冷）則韌性顯著下降，

7、冷卻越慢，韌性降低的越顯著。一般都是沿晶斷裂。高溫回火脆性產(chǎn)生的原因迄今無(wú)一致看法。（１）α相中的氮、碳和氧，低溫回火時(shí)這些元素以化合物的形式沿晶界析出，使脆性增大。（２）碳化物從α相中析出導(dǎo)致體積變化，從而在原來(lái)的奧氏體晶界產(chǎn)生應(yīng)力集中引起。（３）晶界富集和偏析理論。合金元素或微量的的雜質(zhì)元素（P、Sb、Sn、As）偏聚到原來(lái)的奧氏體晶界上，減弱了原奧氏體晶界上原子間的結(jié)合力，使鋼變脆。防止和消除高溫回火脆性的方法（１）兩次淬火法，第一次在正常的Ac3點(diǎn)以上溫度淬火，第二次是在Ac1～Ac3之間不完全淬火；（２）變形熱處理，高溫鍛、軋后立即進(jìn)行熱處理；（

8、３）細(xì)化奧氏體晶粒；（４）快速加熱回火；（５）縮短產(chǎn)生回火脆性溫度