第九章 钢的热处理原理 第4节 钢在回火时的转变
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钢的热处理钢的热处理:是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材,提高机械零件的使用性能,而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是:只改变内部组织结构,不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构,以改善钢的性能,通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能,延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源,而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类:(根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下)1、整体热处理:包括退火、正火、淬火、回火和调质;2、表面热处理:包括表面淬火、物理和化学气相沉积等;3、化学热处理:渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段:加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的:使钢奥氏体化(一)奥氏体( A)的形成奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c =0.0218%(体心立方晶格F)W c =6.69%(复杂斜方渗碳体)当T 上升到A c1 后W c =0.77%(面心立方的A)由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散,必须进行铁原子的晶格改组,即发生相变,A的形成过程。
在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则,空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解,A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大,同时自身也不断形成长大。
2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解,还需一段时间才能全溶。
(F比Fe 3 C先消失)3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后,经一段时间保温,通过碳原子的扩散,使A成分逐步均匀化。
(二)奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。
分为 00,0,1,2…10等十二个等级,其中常用的1~10级,4级以下为粗晶粒,5-8级为细晶粒,8级以上为超细晶粒。
钢的回火转变一、定义回火是将淬火钢重新加热到A1以下温度,保温后冷却至室温的热处理工艺。
回火过程中材料组织发生的变化称为回火转变。
二、目的(1)消减淬火内应力淬火产生的残余内应力包括热应力和组织应力,加之片状马氏体中可能有显微裂纹,使淬火后零件韧性一般较差,不能直接使用。
(2) 调整性能淬火钢强度硬度高、塑韧性低,无法满足多种多样的性能需要。
通过不同温度回火,可使钢件达到所要求的强度硬度与塑性韧性的配合。
(3) 稳定组织和尺寸回火可使马氏体和残余奥氏体充分分解,以稳定钢件的组织和尺寸。
三、碳钢淬火后回火时的组织变化钢淬火后的马氏体和残余奥氏体极不稳定,回火时容易分解。
回火时的组织变化分六个过程:(1)室温(甚至以下)到200℃马氏体中碳原子偏聚;马氏体处于高能不稳定状态,200℃以下碳原子有了一定的扩散能力,通过扩散在马氏体内缺陷处形成微观偏聚区以降低能量。
低碳马氏体的亚结构主要是位错,碳原子容易在位错上偏聚。
该偏聚过程甚至可发生在室温停留过程或淬火过程中。
高碳马氏体的亚结构主要是孪晶,碳原子容易在孪晶界富集,形成小片状富碳区。
(2)100℃~250℃马氏体分解析出亚稳ε—碳化物;低碳钢Ms点较高,在淬火过程中容易发生碳的扩散,在马氏体中形成碳原子偏聚区并析出碳化物—自回火。
钢的Ms点越高,淬火冷速越慢,自回火现象越明显。
中碳钢淬火组织为低碳马氏体和高碳马氏体混合组织,故同时具有低碳马氏体和高碳马氏体的分解特征。
(3)200℃~300℃残余奥氏体转变;残余奥氏体的分解主要发生在中高碳钢的回火过程中残余奥氏体本质上与原过冷奥氏体相同。
但由于残余奥氏体已经发生B、M转变,使其化学成分和物理状态发生变化残余奥氏体向马氏体的转变,存在二次淬火现象由于奥氏体稳定化或在高碳高合金钢中常存在较多残余奥氏体。
若在回火保温时未(或很少)发生分解,而在回火冷却时转变为马氏体的现象称为“二次淬火”。
(高速钢W18Cr4V)二次淬火的起因是,回火保温过程使残奥的化学成分和物理状态发生变化,将其Ms 点提高到了室温以上。
淬火钢回火时组织转变介绍淬火钢回火是一种常见的热处理工艺,通过控制加热和冷却过程中的温度和时间,可以改善淬火后的钢材组织和性能。
淬火后的钢材通常具有硬度高、脆性大等特点,回火处理可以使其获得一定的韧性和塑性,提高其综合性能。
淬火钢回火的基本原理是通过加热淬火后的钢材到一定温度,然后进行恒温保温一段时间,最后再进行冷却。
在这个过程中,钢材的组织会发生转变,主要表现为马氏体分解、析出出现和晶粒长大。
以下将详细介绍这些组织转变的过程。
淬火后的钢材主要为马氏体,而马氏体是一种脆性组织,回火时需要改变其组织形态。
在回火过程中,钢材受热到一定温度,马氏体开始分解成为一种较为稳定的组织形态,称为回火组织。
回火组织主要由贝氏体、残余奥氏体和回火渗碳体组成。
其中,贝氏体是一种具有韧性和塑性的组织,可以提高钢材的韧性。
残余奥氏体主要是未完全转变的马氏体,其含有适量的碳和合金元素,也具有一定的韧性和塑性。
回火渗碳体是在回火温度下,一部分由马氏体转变而来,富含碳元素,具有一定的韧性。
在回火过程中,马氏体析出出现也是重要的组织转变现象。
大部分马氏体靠较高的回火温度和长时间的回火使其尽量析出出现,以增加钢材的韧性。
马氏体析出的主要方式有两种:一种是基于长时间回火,由于较高温度使马氏体逐渐转变为贝氏体和残余奥氏体,从而使马氏体开始析出出现;另一种是基于高回火温度和短时间回火,使马氏体内部的残余奥氏体转变为贝氏体,从而使马氏体开始析出出现。
无论是哪种方式,都可以通过在适当的时间和温度下进行回火处理来增加马氏体的析出出现,提高钢材的韧性。
晶粒长大是淬火钢回火过程中的另一种组织转变。
在淬火过程中,钢材的晶粒会因快速冷却而变小,而小晶粒往往与碳化物结合更紧密,导致材料更加脆性。
回火时,由于较高的温度和较长的时间,晶粒开始重新长大,形成较大的晶粒。
较大的晶粒可以形成多个晶界,使得材料更加具有韧性。
总结起来,淬火钢回火时组织转变主要包括马氏体分解、马氏体析出出现和晶粒长大。
钢的热处理钢的热处理:是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材,提高机械零件的使用性能,而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是:只改变内部组织结构,不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构,以改善钢的性能,通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能,延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源,而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类:(根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下)1、整体热处理:包括退火、正火、淬火、回火和调质;2、表面热处理:包括表面淬火、物理和化学气相沉积等;3、化学热处理:渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段:加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的:使钢奥氏体化(一)奥氏体( A)的形成奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c =0.0218%(体心立方晶格F)W c =6.69%(复杂斜方渗碳体)当T 上升到A c1 后W c =0.77%(面心立方的A)由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散,必须进行铁原子的晶格改组,即发生相变,A的形成过程。
在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则,空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解,A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大,同时自身也不断形成长大。
2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解,还需一段时间才能全溶。
(F比Fe 3 C先消失)3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后,经一段时间保温,通过碳原子的扩散,使A成分逐步均匀化。
(二)奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。
分为 00,0,1,2…10等十二个等级,其中常用的1~10级,4级以下为粗晶粒,5-8级为细晶粒,8级以上为超细晶粒。
钢的热处理(原理及四把火)钢的热处理钢的热处理:是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材,提高机械零件的使用性能,而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是:只改变内部组织结构,不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构,以改善钢的性能,通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能,延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源,而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类:(根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下)1、整体热处理:包括退火、正火、淬火、回火和调质;2、表面热处理:包括表面淬火、物理和化学气相沉积等;3、化学热处理:渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段:加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的:使钢奥氏体化(一)奥氏体( A)的形成奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c =0.0218%(体心立方晶格F)W c =6.69%(复杂斜方渗碳体)当T 上升到A c1 后W c =0.77%(面心立方的A)由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散,必须进行铁原子的晶格改组,即发生相变,A的形成过程。
在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则,空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解,A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大,同时自身也不断形成长大。
2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解,还需一段时间才能全溶。
(F比Fe 3 C先消失)3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后,经一段时间保温,通过碳原子的扩散,使A成分逐步均匀化。
(二)奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。