回火中组织变化.

碳钢回火色与温度图谱碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化碳素钢淬火后在不同温度下回火时，组织将发生不同的变化。

由于组织变化会带来物理性能的变化，而不同的组织变化，物理性能的变化也不同。

通常根据物理性能的变化把回火转变分成四种类型。

第一类回火转变：M分解为回火M，80～250℃；低碳马氏体发生碳原子向位错附近偏聚外，马氏体中析出碳化物，使马氏体碳含量降低；高碳马氏体发生分解，马氏体中过饱和碳不断以ε碳化物形式析出，使马氏体碳含量降低。

产物：回火马氏体。

性能：保留淬火后高硬度第二类回火转变：残余A分解为回火M或下B，200～300℃；淬火后的残余奥氏体是不稳定组织，在本阶段，残余奥氏体分解为低碳马氏体和ε碳化物，此组织为回火马氏体。

第三类回火转变：碳化物析出与转变，250～400℃回火M转变为回火T（亚稳碳化物转变为稳定碳化物），250～400℃时，碳素钢M中过饱和的C几乎全部析出，将形成比ε-FeXC更稳定的碳化物。

在回火过程中除ε-FeXC 外，常见的还有两种：一种其组成与Mn5C2相近，称为χ碳化物，用χ-Mn5C2表示；另一种是渗碳体，称θ碳化物，用θ-Fe3C表示。

这两种碳化物的稳定性均高于ε-FeXC。

通常在MS以下回火残余A转变为M，然后分解为回火M，而在B转变区回火，残余A转变为下B。

第四类回火转变：回火T转变为回火S（碳化物聚集长大，α再结晶），400～700铁素体发生回复和再结晶为等轴状、碳化物球化粗大——回火索体。

主要发生如下变化：内应力消除：宏观区域性内应力（工件内外），550 ℃全部消除；微观区域性内应力（晶粒之间），500 ℃基本消除；晶格弹性畸变应力（碳过饱和），ε转变完即消除。

（300℃马氏体分解完毕）回复与再结晶：回火使亚结构（位错、孪晶）消失；板条和片状马氏体特征保留（碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化回复）、消失（再结晶）。

回火是金属热处理中一个非常重要的工艺，它通常是在一定温度下对金属材料进行保温处理，以改变其物理和机械性能。

不同温度回火后的晶体组织变化是一个复杂的过程，下面将对其进行简要描述。

在低温回火（低于200℃）时，金属材料的晶体组织变化相对较小。

在这个温度范围内，金属的内部结构并未发生显著改变，其晶体结构仍然是相对有序的。

通过低温回火处理，可以消除金属在高温下产生的部分内应力，并稍微提高其硬度。

在中等温度回火（200℃至400℃）时，金属材料的晶体组织开始发生变化。

在这个温度范围内，金属的晶体结构逐渐变得更为复杂，有序性降低。

同时，一些金属材料中的杂质和合金元素开始以固溶体的形式溶解到基体中，改变了金属的化学成分和晶体结构。

通过中等温度回火处理，可以显著改变金属的物理和机械性能，如提高韧性、降低硬度等。

在高温回火（高于400℃）时，金属材料的晶体组织进一步发生变化。

在这个温度范围内，金属的晶体结构变得更加无序，晶粒变得粗大。

同时，部分合金元素开始以碳化物、氮化物等的形式析出，改变了金属的化学成分和晶体结构。

通过高温回火处理，可以进一步改变金属的物理和机械性能，如提高强度、降低韧性等。

需要注意的是，不同金属材料在回火过程中的晶体组织变化可能存在差异。

因此，对于具体的金属材料，需要根据其特性来确定最佳的回火温度和处理时间。

总的来说，不同温度回火后的晶体组织变化是一个复杂的过程，它受到金属材料的化学成分、加热和冷却速率等多种因素的影响。

通过合理控制回火温度和处理时间，可以显著改善金属材料的物理和机械性能，为其在工业和工程中的应用提供更为广泛的可能性。

回火时组织变化的四个阶段1. 回火的概念回火，听起来是不是有点高大上的感觉？其实，它就是对金属材料进行的一种热处理，主要是为了消除内应力，改善韧性，增加可加工性。

说白了，就是让那些原本硬得像石头的金属，变得柔韧一点，好让它们在后续的加工中不那么“倔”。

想象一下，像是给钢铁做个“SPA”，让它们放松下来，重新焕发活力。

2. 组织变化的阶段回火的过程可以简单地分为四个阶段，就像看一部电影，有开场、发展、高兴和结尾。

每个阶段都有它自己的“戏份”，让我们一起来看看吧！2.1 初始阶段在这个阶段，金属材料刚被加热，就像一个刚睡醒的孩子，迷迷糊糊的，状态有点差。

温度逐渐升高，金属内部的晶格开始发生变化，这个过程就像是给孩子喝牛奶，渐渐变得活泼起来。

此时，材料内部的应力逐渐释放，仿佛它们正在做一次深呼吸，松一口气。

2.2 中间阶段进入中间阶段，温度继续上升，材料的晶粒开始重新排列，像小朋友们在操场上打成一团，开始一起玩耍。

这时候，金属的韧性逐渐增强，就好比那些小朋友们学会了团结合作。

你能想象吗？在这个过程中，晶粒的大小、形状都会发生变化，简直就是金属们的一次“时尚秀”，不断变换风格，变得更加迷人。

2.3 高兴阶段到了高兴阶段，温度到达顶峰，金属的组织变化达到了最激烈的时刻。

这就像是一场盛大的派对，所有的晶粒都在尽情地舞动，争相展示自己的风采。

在这个阶段，金属的强度和韧性达到最佳平衡，仿佛一位顶尖的运动员，既能冲刺也能灵活变换方向。

这个时刻是回火过程中的“黄金时刻”，一切都在朝着最优的状态发展。

2.4 结束阶段最后，温度逐渐下降，回火的过程即将结束。

金属的组织慢慢稳定下来，就像派对结束后，大家依依不舍，慢慢散去。

这时，金属的内部结构达到了最终的理想状态，既不再那么脆弱，也不会过于柔软，完全就是一块“完美的宝石”。

通过回火处理，金属的使用性能大幅提升，就像是给它装上了“防护罩”，准备好迎接新的挑战。

3. 结语总结一下，回火的组织变化就像是一场精彩的演出，从初始的迷茫，到中间的欢快，再到高兴的巅峰，最后回归宁静的结束。

3 残余奥氏体的转变
200~300℃范围属于回火的第二阶段。在这个阶段，将发生残余奥氏体的
分解。含碳量w（C）低于0.4%的钢淬火后不出现残余奥氏体，故不存在残余奥 氏体的分解转变问题。含碳量w（C）大于0.4%的钢淬火后可能得到马氏体和残
余奥氏体。残余奥氏体或者在较高温度范围内（下贝氏体转变区）转变为下贝氏 体；或者在Ms点以下较低温度范围内转变为马氏体。
含碳量w（C）低于0.2%的板条马氏体在100~ 200℃之间回火时没有ε碳化物的
析出，C原子仍然偏聚在位错线附近。这是由于C原子偏聚的能量状态低于析出 碳化物的能量状态。当回火温度高于200℃时，才有可能通过单相分解析出碳化 物，使a基体中的碳含量降低。
2.3 中碳钢马氏体的分解
中碳钢在正常淬火时得到低碳板条位错马氏体与高碳片状孪晶马氏体的混合组织， 故回火时也兼具低碳马氏体与高碳马氏体的分解特征。
• 回火第一阶段转变后，钢的组织由过饱和度 降低了的a固溶体和高度弥散分布、与母相a 保持共格联系的ε亚稳碳化物组成，这种组 织称为回火马氏体。
• 体心立方马氏体的含碳量与淬火钢的原含碳 量无关，如前所述，均为
w(C)0.25%~0.30%。
图7 不同碳含量马氏体回火时碳浓度的变化
图8 w(C)1.84%高碳马氏体回火时三种碳化物的析出范围
图4 Fe-15Ni-1C马氏体150℃×lh回火后ε-FexC的TEM照片
2.1 高碳马氏体的分解——(1) 高碳马氏体的双相分解
(a) (a)
(b) (b)
图5 图马1氏1.1体5 双马相氏分体双解相示分意解图示意图
((cc) )
图6图马11氏.16体马双氏相体分双解相时分碳解的时分碳布的分布

回火过程组织转变的五个阶段
1. 马氏体分解
在回火初期，马氏体组织开始分解，析出渗碳体或碳化物。

这一过程是通过固态相变进行的，马氏体中的碳原子逐渐向碳化物中迁移，使马氏体中的碳含量逐渐降低。

2. 碳化物聚集长大
随着回火温度的升高，碳化物开始聚集长大，形成一定大小的碳化物颗粒。

这个过程会继续进行，直到达到某个温度后，碳化物不再长大。

3. 残余奥氏体转变为铁素体
在回火过程中，残余奥氏体转变为铁素体。

这个过程是通过固态相变进行的，奥氏体中的碳原子逐渐向铁素体中迁移，使奥氏体中的碳含量逐渐降低。

4. 碳化物弥散强化
在回火过程中，碳化物在铁素体基体上弥散分布，对铁素体基体产生强化作用。

这个过程会增加材料的强度和硬度。

5. 晶粒长大
随着回火温度的升高，晶粒会逐渐长大。

这个过程会增加材料的韧性。

当晶粒长大到一定程度时，材料的性能达到最佳状态。

退火、正火和回火时的组织转变、性能变化及实际应用一、退火时的组织转变、性能变化及实际应用1、扩散退火是为了消除化学成分的不均匀，改善组织。

扩散退火是一种加热温度高、保温时间长的热处理方法。

其生产效率低，热能消耗大，工件氧化及脱碳也很严重，以致金属损失大。

故只有在必要时才使用，一般只用于高合金钢铸锭和大型铸件。

2、完全退火在加热过程中，使钢的组织全部转变的奥氏体，在冷却过程中，奥氏体转变为细小而均匀的平衡组织，从而降低钢的强度，细化晶粒，充分消除内应力。

完全退火主要用于亚共析钢，过共析钢不宜采用完全退火。

由于完全退火工艺往往需要很长时间，生产中多采用等温退火来代替完全退火。

3、球化退火是使钢获得球状组织的工艺方法。

所谓球状组织是指呈球状小颗粒的渗碳体，均匀地分布在铁素体基体中的混合物。

在球化退火前，若钢的原始组织中有明显网状渗碳体时，应先进行正火处理。

球化退火后的性能和应用范围见初级部分。

4、去应力退火详见初级部分。

二、正火时的组织转变、性能变化及实际应用详见初级部分。

三、回火时的组织转变、性能变化及实际应用1、低温回火（＜250℃）低温回火得到的组织是回火马氏体，其性能是：具有高的硬度（HRC58～64）和高的耐磨性，和一定的韧性。

主要用于刀具、量具、拉丝模以及其它要求硬而耐磨的零件。

2、中温回火（250℃～500℃）中温回火得到的组织是回火托氏体，其性能是：具有高的弹性极限、屈服点和适当的韧性，硬度可达HRC40～50。

主要用于弹性零件及热锻模等。

3、高温回火（＞500℃）高温回火得到的组织是回火索氏体，具有良好的综合力学性能（足够的强度与高韧性相配合），硬度达HRC25～40。

生产中常把淬火及高温回火的复合热处理工艺称为“调质”。

调质处理广泛用于受力构件，如螺栓、连杆、齿轮、曲轴等零件。

调质与正火相比较，不仅强度较高，而且塑性和韧性远高于正火钢，这是由于调质钢的组织是回火索氏体。

因此，重要零件应采用调质。

45钢回火后的组织
抛光回火是指将金属材料暴露在220℃到310℃之间的临界温度范围，然后迅速冷却，以形成硬化膜并把它准备好去除抛光和回火作用。

45钢通常在此类回火下表现出出色的性能和坚硬的外观，特别是其耐
磨性和强度。

由于45钢的合金结构中含有大量的马氏体，因此抛光回火后，它
的马氏体会变得稳定，而且马氏体的分布和大小也会发生变化。

随着
回火处理的深入，马氏体的尺寸可能会随之减小，导致45钢变得更加
坚硬。

此外，在45钢抛光回火后，它的组织发生了一些改变，从组织上看，45钢具有均匀的马氏体结构，由于抛光回火后的45钢组织中产生
了大量的析出物，因此45钢组织中含有较多的析出物，这些析出物是
由于回火处理后45钢中形成的少量铁素体析出而成的。

总之，45钢抛光回火后，它的组织结构是均匀的，由大量的马氏
体组成，其中还有一少量的析出物，这些析出物是回火处理后形成的，因此45钢经过抛光回火后会变得更加坚硬，并在实际应用中表现出优
异的性能和坚硬的外观。

淬火和回火原理淬火和回火是金属材料热处理过程中常用的两个工艺，它们具有重要的意义和作用。

下面将详细介绍淬火和回火的原理和过程。

一、淬火淬火是指将金属材料加热到适当温度，然后迅速冷却至室温或较低温度的热处理过程。

淬火主要通过改变材料组织结构和性能来达到增强材料硬度和强度的目的。

淬火原理包括以下几个方面：1.马氏体转变：金属材料在加热到一定温度时，会发生马氏体转变。

具体来说，当金属加热到淬火温度以上（通常为材料的临界温度），母体组织会发生相变，形成马氏体组织。

马氏体具有高硬度和脆性的特点，可以增强材料的硬度和强度。

2.残余应力：淬火过程中由于材料内部由于温度的突然变化，会形成内部应力。

这些残余应力能够增加材料的硬度和强度，但也容易导致材料脆性和开裂。

3.相变速率：淬火过程中冷却速率非常快，会影响相变的形态和组织结构。

冷却速率快，会产生较细小的马氏体组织，有利于提高材料的硬度和强度。

淬火工艺一般包括加热、保温、冷却三个阶段。

加热阶段是将材料加热到适当温度，使其达到马氏体转变的条件。

保温阶段是让材料在加热温度下保持一定时间，以保证组织改变的发生。

冷却阶段是将材料迅速冷却至室温或较低温度，使其形成马氏体组织。

二、回火回火是指将淬火后的材料加热到适当温度，然后缓慢冷却到室温的热处理过程。

回火主要是为了调整淬火后的硬度和强度，降低材料的脆性，并提高其韧性和可加工性。

回火原理包括以下几个方面：1.马氏体转变逆过程：回火过程中，马氏体组织会发生相变，部分马氏体转变为贝氏体和/或余氏体。

这些相变会导致材料硬度和强度的降低，同时增加材料的韧性和可塑性。

2.降低残余应力：回火过程中，由于温度变化较慢，能够缓解材料内部的残余应力，减少材料的脆性和开裂倾向。

3.组织恢复：回火过程中，材料的组织会发生恢复和再结晶，使其变得更加均匀和稳定。

这有利于提高材料的韧性和可加工性。

回火工艺一般包括加热、保温、冷却三个阶段。

加热阶段是将材料加热到适当温度，使其发生相变和组织改善。

简述碳钢的回火转变和回火组织碳钢是一种由碳和铁组成的合金，其具有良好的可塑性、可焊性和机械性能。

然而，在加工过程中，碳钢可能会因为高温处理或冷加工而产生过硬化现象，导致其力学性能下降。

为了恢复碳钢的力学性能，回火是一种常用的热处理方法。

碳钢的回火转变是指经过淬火后的碳钢在加热过程中发生的物理和化学变化。

回火过程中，碳钢的组织发生改变，硬度降低，同时提高了韧性和塑性。

回火的温度和时间是影响回火组织和性能的重要因素。

回火温度通常选择在450℃至750℃之间，具体的温度取决于碳钢的成分和用途。

回火温度过低会导致回火组织不完全，硬度仍然较高，而回火温度过高会导致碳钢的强度降低。

因此，选择合适的回火温度对于保证碳钢的力学性能至关重要。

回火时间也是影响回火组织和性能的关键因素。

回火时间越长，碳钢的硬度越低，但韧性和塑性越高。

然而，回火时间过长也会导致碳钢的强度降低。

因此，需要根据具体情况选择合适的回火时间。

回火组织是指经过回火处理后的碳钢的显微组织结构。

回火组织的形成与回火温度和时间密切相关。

在低温回火条件下，碳钢的回火组织主要由球状铁素体和少量的碳化物组成。

随着回火温度的升高，球状铁素体逐渐转变为板状铁素体，碳化物的数量也逐渐减少。

在高温回火条件下，碳钢的回火组织主要由板状铁素体和少量的残余奥氏体组成。

回火后的碳钢具有较高的韧性和塑性，适用于制造需要抗冲击和承载力的零件和构件。

此外，回火还可以消除碳钢中的残余应力，提高其抗蠕变和抗疲劳性能。

碳钢的回火转变是一种通过加热处理来改变碳钢的组织和性能的方法。

回火温度和时间是影响回火组织和性能的关键因素。

回火后的碳钢具有较高的韧性和塑性，适用于制造需要抗冲击和承载力的零件和构件。

回火处理不仅可以恢复碳钢的力学性能，还可以消除残余应力，提高抗蠕变和抗疲劳性能。

因此，回火是一种重要的热处理方法，在碳钢的加工和制造过程中具有广泛的应用前景。

双相分解的速度 与温度有关，温度愈高，分解速度就愈快。经计算得出在不同温度下马氏体分解 一半所需时间，如表11.3所示。
表11.3 不同温度回火时马氏体的半分解期
温度,
0
20
40
℃
时间
340年 6.4年
2.5
月
60
80
100
120
3
8
50
8
天
小时
分钟
分钟
可见，提高温度将使高碳马氏体的双相分解速度大大加快。
随回火温度升高，c/ a逐渐减小，α相中碳含量逐渐降低。
这表明，由于回火温度不同，碳化物析出可以有两种不同方式，即双相分解和
单相分解。
（1）马氏体的双相分解 回火温度在125～150℃以下，马氏体以双相分解方式进行分解。此时，随着
碳化物的析出，出现两种正方度不同的α相，即具有高正方度的保持原始碳含量 的未分解的马氏体以及具有低正方度的碳已部分析出的α相。
由于温度较低，碳原子不能作远距离扩散，已经析出的碳化物不能继续长大。 马氏体的继续分解只能依靠在其他高碳区析出新的碳化物颗粒，并在其周围形成 新的低碳区。
随着分解过程进行，高碳区愈来愈少，低Байду номын сангаас区愈来愈多。当高碳区完全消失时 双相分解即告结束。此时，α相的平均碳含量降至C1。
低碳区的C1与马氏体原始C0及分解温度无关，为一恒定值，约为0.25%～ 0.30%。
在室温附近，Fe及合金元素原子都难以扩散迁移，但C、N等间隙原子尚能作 短距离扩散。当C、N原子扩散到上述微观缺陷处后，将降低马氏体的能量。
因此处于不稳定状态的淬火马氏体在室温附近，甚至在更低温度下停留时，C、 N原子可以作一定距离的迁移，出现C、N原子向微观缺陷处的偏聚现象。 对于板条状马氏体：

65mn钢400度回火组织65Mn钢是一种常用的弹簧钢，其主要成分为碳、硅、锰、磷、硫等元素。

回火是65Mn钢热处理的一种方法，通过加热和冷却过程，调整钢材的组织结构和性能。

本文将着重介绍400度回火后的65Mn钢的组织特点和性能变化。

一、400度回火对65Mn钢的组织影响回火是通过加热钢材至一定温度，然后冷却至室温的过程。

在400度回火过程中，65Mn钢的组织发生了一系列变化。

首先，回火温度的选择对钢材的硬度和韧性有着重要影响。

400度回火温度较高，可以有效降低钢材的硬度，提高其韧性。

其次，回火过程中，钢材的马氏体开始转变为较为稳定的回火组织。

回火组织的特点是细小的珠光体和残余奥氏体的混合体，具有较好的韧性和可塑性。

最后，400度回火还可以消除钢材的应力，提高其抗变形能力。

二、400度回火后的65Mn钢的性能变化1.硬度：400度回火能够显著降低65Mn钢的硬度。

回火后的65Mn 钢硬度适中，既具备一定的刚性，又有较好的韧性，适合用于制作弹簧和其他需要弯曲变形的零件。

2.韧性：400度回火使65Mn钢的韧性得到提高。

回火后的钢材具有较好的延展性和抗冲击性，能够承受较大的变形和冲击负荷，不易断裂。

3.耐磨性：400度回火后的65Mn钢表面形成了一层坚硬的氧化皮，提高了钢材的耐磨性。

因此，回火后的65Mn钢常用于制作需要耐磨性能的机械零件，如刀具、弹簧等。

4.塑性：400度回火后，65Mn钢的塑性有所提高。

回火后的钢材具有较好的可塑性，易于加工成型，适用于各种复杂形状的零件加工。

5.热处理稳定性：400度回火可以提高65Mn钢的热处理稳定性。

回火后的钢材具有较低的应力和变形倾向，能够保持较好的尺寸稳定性，不易产生变形和开裂等问题。

三、400度回火的适用范围400度回火适用于65Mn钢的淬火后处理，可以调整钢材的性能以满足不同的使用要求。

回火后的65Mn钢广泛应用于机械制造、汽车制造、电子设备等领域。

45钢回火后的组织
45钢是一种常见的碳素结构钢，经过回火处理后，其组织表现出
一定的特征。

回火是一种热处理过程，通过控制温度和时间，调整金
属的机械性能和组织结构。

在45钢回火后，其组织会经历一系列变化，这对于钢材的性能和用途具有重要影响。

首先，在45钢回火后，晶粒的结构得到优化。

回火过程中，高温
时的大晶粒逐渐细化，形成均匀的晶粒结构。

这有助于提高钢材的强
度和韧性，使其在实际应用中更为可靠。

此外，细小的晶粒结构还有
助于提高45钢的加工性能，使其更易于切削和成形。

其次，在回火过程中，45钢的硬度会得到适度的降低。

原始的淬
火状态下，钢材可能会过硬，使其脆性增加。

而通过回火，可以使钢
的硬度在合适范围内，既保持一定的强度，又降低了脆性，提高了钢
材的韧性。

这使得45钢在受到冲击或挤压等外力作用时，具备更好的
抗变形能力。

此外，45钢回火后的组织还表现出一定的残余应力状态。

在回火
过程中，由于温度的变化，钢材内部可能形成一些残余应力。

这些应
力虽然在一定程度上影响了材料的综合性能，但通过适当的回火工艺
控制，可以减小残余应力的影响，使钢材更加稳定。

总体而言，45钢回火后的组织经过精心调控，既保持了一定的硬
度和强度，又提高了韧性和加工性能。

这使得该钢材在机械制造、建
筑结构等领域得到广泛应用。

需要注意的是，在具体的生产过程中，
回火工艺的参数和控制是关键因素，对于获得理想的组织和性能十分
重要。

特征：
低碳钢的Ms点较高，淬火时发生自回火。
在淬火形成马氏体的过程中，除了可能发生碳原子向位错的偏聚外，在最先形成
的马氏体中还可能发生自回火，析出碳化物。钢的Ms点愈高，淬火冷却速度愈慢， 则自回火析出的碳化物就愈多。
回火温度较低不析出碳化物，高于200℃的回火析出碳化物。 淬火后在100～200℃之间回火时，低碳板条状马氏体不析出碳化物，C原子仍然 偏聚在位错线附近，这是由于C原子偏聚的能量状态低于析出碳化物的能量状态。 当回火温度高于200℃时，才有可能通过单相分解析出碳化物，使α基体中的碳含 量降低。
560 ℃ 如Ta= 250℃
等温 停留
二次淬火现象产生的原因：
a. C 、N原子气团作用。
一定温度 （如560℃）保温，破坏了柯氏气团，C、N原子将从位错逸出而使
原子气团“蒸发”，从而减小相变阻力，起到催化（反稳定化）作用。
b. 碳化物的析出提高了残余奥氏体的Ms点。
碳化物析出使其碳含量和合金元素含量下降。
马氏体分解（回火第一阶段转变）
总结：
随着回火温度↑——→不断析出过饱和碳——→马氏体的 碳含量↓ ——→立方马氏体＋ε碳化物
淬火＋低温回火
回火M B下组织相似
不同碳含量马 氏体回火时碳 浓度的变化
（三） 残余奥氏体转变（200～300℃）
残余奥氏体转变
1）残余奥氏体向珠光体及贝氏体的转变
2）残余奥氏体向马氏体的转变
a. 马氏体的双相分解
温度： 回火温度在125～150℃以下; 特征：
C0
碳化物
C1
碳化物
随着碳化物的析出，出现两种正方度不同的α相：
具有高正方度的保持原始碳含量的未分解的M； 具有低正方度的碳已部分析出的M。

§6淬火钢在回火时的组织转变概述：一、回火定义：经淬火硬化的钢被加热至A1以下的某一温度，保温一段时间，然后以适当的冷速冷却至室温，这一工艺过程称回火二、回火的目的1.消除淬火应力，淬火应力（组织应力、热应力）>σs变形，>σb时引起裂纹，残余应力使钢的脆性上升2.改善钢的韧性和塑性，使片状M中的Sv↓，使M正方度下降，内应力↓（晶格间）↓3.调整钢的力性指标4.稳定组织，稳定尺寸，使A R→k；A R→M→M回→B下§6-1碳钢的淬火组织在回火时发生的转变钢中含碳量不同时，钢在淬火后的组织也不尽相同当<0.2﹪C,获得板条M+少量A R0.2-0.5﹪C 大部分为板条，少量为片状0.6-1.0﹪C混合M ①0.77﹪C M板+M片+A R②>0.8﹪C 75﹪M片+M板+A R>1.0﹪C 100M片+A R淬火组织为亚稳定组织，及相对稳定状态亚稳状态，一个系统内除可以出现一个稳定状态外，其他任何事件还可能发生，这种状态称之为亚稳状态，它是系统本身强制作用形成的，在一定条件下可转变为稳定状态淬火钢被重新加热（回火）时，随加热温度升高，其比容和体积均发生变化，说明系统有组织转变发生，而且不同温度阶段有不同变化发生，这是钢从亚温状态向稳定状态变化的过程一、碳原子的偏聚淬火时M的C、N原子被强制溶入α相中，位于体心立方点阵（或体心正方点阵）的扁八面体间隙中心位置，使α点阵畸变，使系统的能量上升，而处于不稳定状态另一方面淬火M中存在大量的缺陷，也使其处于不稳定状态在室温附近，Me和Fe原子已经不能扩散，但C、N原子尚可以做短距离扩散，计算表明在0℃时，在一分钟内C、N可以迁移2埃的距离由于间隙造成的应力场与晶体缺陷造成的应力场相互作用，C、N原子扩散到这些微观晶体缺陷处，可是系统的能量降低——C、N原子发生偏聚偏聚，M中的C、N原子在一定的温度下向点阵缺陷处聚积的过程，成为C、N原子的偏聚，偏聚过程是一个自发过程，可以表示为C+⊥<=>C⊥它是可逆过程，过程的方向取决于当时的系统能量状态1.板条M中碳原子的偏聚⑴发生温度范围，室温——250℃，约在250℃基本完成，碳原子有相当强的扩散能力，板条M的亚结构为位错，发生C+⊥<=>C⊥，可使系统能量下降⑵发生偏聚的条件：当不具备从M中直接析出k的条件时，（例如C﹪低或加热温度低）；或是形成碳化物的稳定性低于形成偏聚区时，偏聚可能发生在淬火的过程中，也可能发生在淬火后室温停留或回火过程当中⑶性质：碳原子偏聚发生在固溶体内部，M仍为单相，而非析出状态⑷影响偏聚过程的因素碳的偏聚时C原子向位错线附近扩散过程，因此偏聚过程与碳原子的扩散能力，M位错密度，及M中碳的含量有关a.马氏体中的位错密度增大，C⊥发生的可能性增大、b.当T升高时，Dα C升高，C往位错扩散，产生偏聚区，但温度过高，C的扩散能力很强，会使偏聚区的碳原子脱离，即“蒸发”，使偏聚区消失c.当M中碳含量<0.2%，碳原子完全处于偏聚区，则c/a=1，测不出c/a>1碳含量>0.2%,碳偏聚位置饱和，多余的碳原子存在于M中，故c/a>1∴0.2%正好是M中c/a最低碳含量⑸M的自回火当M中﹪C为0.2%时，Ms>300℃，当A被冷却至<Ms点时，将发生A→M板,冷却过程一方面T下降，M板增多，另一方面，碳原子发生偏聚，至室温时90%偏聚M的自回火：淬火中M的碳原子在自然条件下，发生重新分布，完成偏聚过程2.片状M中碳原子的偏聚⑴温度范围20-100℃⑵偏聚区的位置首先为位错线，其次为晶界，孪晶区{110}M晶界上⑶偏聚区的尺寸，1.0%C,偏聚在孪晶面的C原子组成一片片小富集区二、M的分解使单相M组织→低碳M′+k的两相组织，随着回火温度↑，τ↑，碳原子将发生有序化转变，形成碳化物1.板条M的分解当<0.2%时，在250-400℃回火时，在位错线附近的板条界的碳原子偏聚区形成θ-k，即cm 小薄片，与母相共格关系，母相M′随k析出，碳含量下降2.片状M的分解（80-250℃）⑴片状M的双相分解当T>80℃，M片中的偏聚区形成细小片状ε-k，碳的扩散可以使ε-k长大（η-k）Fe2.5C,由于T低，D C小，ε（η）-k附近很小范围内做短距离扩散，扩散使ε（η）-k长大，使其周围的M含碳量下降，形成M′,在较远的地方仍为高碳M,即测量时，分别是两种正方度M,当T↑，τ↑，ε-k不断增加长大，是高碳M继续分解，直到高碳区域全部消失故称为双相分解M′的含碳量与M的原始碳含量及分解温度无关，为恒定值0.25-0.3%⑵片状M的连续分解当T>150℃, D C↑，M′区分部整个片，使c/a变为一致，碳原子可做远距离扩散，ε-k可以从较远处M获得C原子长大；当T=300℃，M的c/a=1，此时M+ε（η）-k组织，称为回火M,M分解完成，ε-k的位置即为原偏聚区，其惯习面（100）M，且与M保持共格和一定的位向关系影响M分解速度的因素i回火时间的影响<0.5h，随τ升高，C%↓↓,≥0.5h，α中C%下降缓慢，长时间保温α中碳含量趋于一定值ii回火温度的影响回火温度越高，M分解速度越快，α相中的C%下降的越多iii M中C%高时，M的分解速度快，T回=250-300℃，α相中C%达到0.2-0.3%iv Me的影响Me的加入对双相分解基本无影响，因Me不扩散，C作近距离扩散Me对M连续分解有明显影响a、强碳化物形成元素，使D↓,能延缓M的分解，使M的分解温度被推向高温b、非碳化物形成元素，Si和Co能溶入ε-k，可以阻止ε-k长大c、Ni、Mn影响不大合金中加入一定量的Cr，Si可以使M分解温度延缓至350℃三、碳化物的转化温度范围250-400℃1.板条M>250℃分解是在碳原子偏聚区和M板条边界形成θ-k小薄片，并与母相共格，当温度为300-400℃，θ-k长大到一定尺寸，因共格畸变能太大，使其与母相的共格关系遭到破坏，成为与母相非共格关系的渗碳体，也就是从母相中析出2.片状M 回火时碳化物的转化I当0.4-0.6%时，<250℃,M分解首先生成过渡相ε（η）-k（ε-k：Fe2.4C η-k ：Fe2.5C）>250℃，ε（η）-k溶入M中，分别在{112}M析出与母相共格的θ-k>400-500℃时，θ-k脱离母相，形成渗碳体～350℃时，α′中含碳量为0.2%，接近平衡成分II C%>0.6%<250℃ M分解为ε-k>250℃, ε（η）-k重新溶解，在{112}M析出χ-k(Fe5C2)>350-450℃, χ-k有两种去向原位析出，在χ-k形核长大，形成θ-k与母相共格离位析出{112}M χ-k溶入M中，另在{111}M面上析出θ-k>450℃，θ-k脱离与α共格形成cm3.影响转化因素⑴温度和回火时间见图T↑ε-k→ε（η）+χ→ε（η）+χ+θ→χ+θ→θτ↑转化温度下降⑵Me成分不同影响ε-k稳定化程度，从而影响k的转化温度①Me含量低时，碳化物形成元素，Ti、Zr、Ni、V、W、Mo、Cr（P94）使Dc↓，推迟转化，移向高温其中Si溶入ε-k，提高其稳定性，使ε-k溶解温度由250℃提高到350℃四、碳化物聚积球化和长大温度范围（400-700℃）对一般的碳钢（Me含量低时），>400℃,原子扩散Q↑↑,θ脱离母相共格为cm，开始球化当颗粒大小不均一，小颗粒周围的母相溶解速度大，大颗粒周围α相的溶解速度小，导致小颗粒溶解，大颗粒长大——聚积长大从界面能考虑，小颗粒的界面相对多，使界面能升高，聚积大颗粒后，使相界面下降，界面能下降，系统总能量下降当k呈针状，杆状，层片状，由于各处曲率半径不同，而使周围的溶解度不同，尖角处溶解，平滑处长大，直至曲率半径相同，k呈球形由化学位考虑，直到？当T回>600℃,聚积球化过程加快Me的存在将强烈推迟k聚积长大的过程Si溶入ε-k但不溶于θ-k，形成高Si墙五、α相的回复与再结晶1.α相的回复与再结晶的驱动力①相变硬化使晶体的缺陷增多，使位错密度增多，使孪晶增多②淬火应力：组织应力、热应力③k与母相共格造成晶格间应力（引起α点阵畸变造成内应力）2.低碳板条M回火时α相回复与再结（400-700℃）①α相回复，温度范围（400-500℃）当T>400℃时，α相发生回复，位错密度下降，位错包消失，发生？，位错线排成网络，但仍保持原M的轮廓，此时得到的组织称为回火屈氏体，即板条M轮廓+其上细小k②当T>500-600℃时，α板条轮廓逐渐消失，逐渐形成等轴晶，此时位错密度更低，此时组织为等轴的晶粒α+其上细小分布粒状k为回火索氏体，当温度升高时，α相晶粒将长大（粗化）3.片状M中α相的回复与再结晶①α相的回复（250-500℃）>250℃回火时，M片中的孪晶开始消失，出现位错线，位错包。

45钢回火后的组织
45钢回火后，组织表现为褐色和淡紫色，其中褐色多表现在内部，周边则涂有微紫色，其中褐色组织是由半实验室光学显微镜下可以看
到的小区域构成的。

由于45钢回火温度不高，晶体大小无明显改变，
但随着回火温度的升高，细观晶体组织形态发生了一定变化。

其中构
造元素主要有：纤维晶粒、等晶粒形态的奥氏体样式组织、矩形晶粒
及细小的枝晶等；晶间元素主要有：粗杂质颗粒和晶界枝晶。

组织包
括晶粒细小的轴向排列形式的纤维晶粒；大量的较细而密集的晶界枝
晶和粗杂质颗粒，均为柱状组织。

晶粒组织尺寸学上表现为晶粒细小，大多数晶粒尺寸在5-10μm
之间，平均晶粒尺寸为7-8μm；晶界枝晶颗粒均匀分布在晶粒周围，
大小为0.02-0.015μm ，晶界间隙在0.05-0.07μm左右；杂质颗粒尺
寸较大，大多数为1-2μm，极少数达到4μm以上。

晶粒形状为纤维形、棒状形和锥状形等；晶界颗粒形状主要为球形，杂质颗粒主要为混杂
矿物颗粒。

45钢在回火后，晶界和杂质颗粒应力会受到极大的影响，晶界和
枝晶粒在回火后可能出现脱粒现象。

此外，回火还会引起45钢相组成
的改变，使得枝晶及合金颗粒在晶粒间形成隔热果，从而提升钢的机
械性能。