第七章淬火钢

第7章淬火钢在回火时的转变Ø7.1 淬火钢在回火时的组织变化Ø7.2 淬火钢回火后的机械性能的变化Ø7.3 合金元素对回火的影响Ø7.4 回火脆性现象7.1 淬火钢在回火时的组织变化Ø淬火组织是高度不稳定的6M中的碳是高度过饱和的6M有很高的应变能和界面能6与M并存的还有一定量的ArØ回火目的6提高淬火钢的塑性和韧性，降低其脆性6降低或消除淬火引起的残余内应力Ø回火分为五个阶段：7.1 淬火钢在回火时的组织变化一、过渡碳化物（ε/η或ε`）的析出—回火第一阶段（100‾200 ℃）6M 中的碳原子发生偏聚，碳浓度降低，正方度减小，并析出碳化物h ε碳化物，密排六方，成分介于Fe2C 与Fe3C 之间（ε-FexC)，但低碳钢中沉淀ε碳化物可能性较小。

位向关系为h Fe2C(η或ε`碳化物），片状，正交晶系，与基底保持共格联系，位向关系为6薄片状ε碳化物分布在低过饱和度的M 中，此即回火M （M 回）二、残余A的分解—回火第二阶段（200‾300℃）6随着M→M 回转变时，由于压应力的减小，残余奥氏体发生分解生成B下（α相+ε-碳化物）6此时由于碳化物的析出，使M回极易腐蚀，在光镜下呈黑色，与B 下极相似，很难区分三、过渡碳化物（ε/η或ε`）转变为Fe3C —回火第三阶段（200‾350 ℃）6渗碳体（θ相）在M 板条中形核，位向关系为6高碳M 此阶段析出的是Х-Fe5C2,复杂斜方点阵，呈薄片状6α相的过饱和度明显减少转变为F ，内应力大大消除，这时的组织为在针状铁素体上均匀分布极细的渗碳体，称为回火屈氏体（T 回）。

7.1 淬火钢在回火时的组织变化四、Fe3C 的粗化和球化及等轴F 的形成—回火第四阶段（350℃以上）6400℃以上，Fe3C 聚集长大，600℃以上F 粗化，同时450℃以上α相开始再结晶形成多边形F ，固溶强化作用消失，HB 、σb ↓，AK ↑6得到平衡状的多边形铁素体中分布着颗粒状的碳化物混合组织，称为回火索氏体（S回）。

《金属热处理》思考题第二章钢在加热时的转变1．说明A1、A3、Acm、Ａc1、，Ac3、Accm、Ａr1、Ａr3、Ａrcm各临界点的意义。

2．奥氏体形成的全过程经历了那几个阶段？简答各阶段的特点。

3．奥氏体的形核部位在哪里优先及条件？4．哪些因素影响（及如何影响）奥氏体的形成速度？其中最主要的因素是什么？5．为什么说钢的加热相变珠光体向奥氏体转变的过程受碳扩散的控制? 用图示加以说明。

6．粒状珠光体，片状珠光体（粗片状与细片状），回火马氏体转变为奥氏体时共转变速度有何差别？7．什么是奥氏体的起始晶粒度，实际晶粒度，本质晶粒度？8．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？9．钢件加热时欠热，过热，过烧有何不同？能否返修？10.奥氏体是高温相，在一般钢中冷却下来就已经不存在了，谈论Ａ体晶粒大小，还有什么实际意义？11.钢件加热时过热会造成什么不良后果？12. 什么是珠光体向奥氏体转变过热度？它对钢的组织转变有何影响？第三章珠光体转变与钢的退火和正火１．简述珠光体的形成过程。

２．什么是珠光体？性能如何？如何获得珠光体？３．珠光体有哪几种组织形态？片状珠光体的片间间距决定于什么？它对钢的性能有何影响？４．珠光体的形成条件、组织形态和性能方面有何特点？５．粒状珠光体，片状珠光体（粗片状与细片状），回火马氏体转变为奥氏体时共转变速度有何差别？６．亚共析钢中铁素体和过共析钢中渗碳体有哪几种组织形态？它们对性能有何影响？７．若共析钢加热到Ａ体状态，然后进行等温转变和连续冷却转变，均获得片状珠光体，但其组织特征有何区别？８．为什么说钢的珠光体转变过程受碳扩散的控制? 用图示加以说明。

９．分析渗碳体球化过程的机制和高碳钢要进行球化退火的原因。

１０．45钢制零件820℃加热后分别进行退火和正火，其显微组织有什么不同？性能有什么不同？１１．何谓球化退火？为什么过共析钢必须采用球化退火而不采用完全退火？１２．正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火及退火？第四章马氏体转变１．钢中常见的马氏体形态和亚结构有哪几种？２．马氏体组织有哪几种基本类型？它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能有何特点？３．钢获得马氏体组织的条件是什么？与钢的珠光体相变，马氏体相变有何特点？４．条状Ｍ体和片状Ｍ体在强度，硬度，韧性等方面的性能差异如何？５．0.2%Ｃ，1.0%Ｃ钢淬火后的Ｍ体形态和亚结构有什么异同？６．钢中常见的马氏体形态和亚结构有哪几种？７．Ｍ体的强化机构有哪几个方面？８．Ｍs点位置高低有什么实际意义？它受哪些因素的影响？其中主要的因素是什么？９．淬火钢中Ａ残的存在有什么影响？决定Ａ残量的因素有哪些？在热处理操作上如何控制？１０．试分析如何通过控制热处理工艺因素提高中碳钢件和高碳钢件的强韧性。

第七章⾦属热处理原理复习题（已做完）第七章《⾦属热处理原理》部分复习题⼀、名词解释：1.实际晶粒度：某⼀具体热处理或热加⼯条件下的奥⽒体的晶粒度叫实际晶粒度2.马⽒体、贝⽒体（上贝⽒体和下贝⽒体）：过冷奥⽒体的等温转变中温转变时渗碳体分布在碳过饱和的铁素体基体上的两相混合物称为贝⽒体，上贝⽒体(B上)：550℃～350℃，呈⽻⽑状，⼩⽚状的渗碳体分布在成排的铁素体⽚之间，下贝⽒体(B 下)：350℃～Ms：在光学显微镜下为⿊⾊针状，在电⼦显微镜下可看到在铁素体针内沿⼀定⽅向分布着细⼩的碳化物(Fe2.4C)颗粒。

贝⽒体：过冷奥⽒体的连续冷却转变时碳在α-Fe 中的过饱和间隙固溶体。

⼆、填空题：1．钢加热时奥⽒体形成是由奥⽒体形核；晶核的长⼤；未溶碳化物（Fe3C）溶解；奥⽒体成分均匀化等四个基本过程所组成。

2．在过冷奥⽒体等温转变产物中，珠光体与屈⽒体的主要相同点是都是它们都是珠光体类型的组织，不同点是层间距不同，且珠光体层间距较⼤，屈似体层间距最⼩。

3．⽤光学显微镜观察，上贝⽒体的组织特征呈⽻⽑状状，⽽下贝⽒体则呈⿊⾊针状。

4．与共析钢相⽐，⾮共析钢C曲线的特征是多⼀条过冷A→F或(Fe3CⅡ)的转变开始线，亚共析钢左上部多⼀条过冷A转变为铁素体（F）的转变开始线，过共析钢多⼀条过冷A中析出⼆次渗碳体(Fe3CII) 开始线。

5．马⽒体的显微组织形态主要有板条状、针状两种。

其中板条状马⽒体的韧性较好。

6．⾼碳淬⽕马⽒体和回⽕马⽒体在形成条件上的区别是前者是在淬⽕中形成，后者在低温回⽕时形成，在⾦相显微镜下观察⼆者的区别是前者为⽵叶形，后者为⿊⾊针装。

7．⽬前较普遍采⽤的测定钢的淬透性的⽅法是“末端淬⽕法”即端淬试验。

三、判断题：1．所谓本质细晶粒钢就是⼀种在任何加热条件下晶粒均不发⽣粗化的钢。

（×）2．当把亚共析钢加热到A c1和A c3之间的温度时，将获得由铁素体和奥⽒体构成的两相组织，在平衡条件下，其中奥⽒体的碳含量总是⼤于钢的碳含量。

钢的热处理（原理和工艺）第七章第七章 钢的淬火主讲教师 从善海材料与冶金学院 金属材料工程系2. 淬火的目的：1）加热温度必须高于临界点以上； 2）冷却速度必须大于临界冷却速度。

1）提高工件的机械性能，如：强度↗，硬度↗。

2）增加工件的耐磨性，如：轧辊、齿轮、轴承、工具、 量具都要淬火， 才能经久耐用。

3）提高工件的强韧性和弹性，如弹簧、汽车板簧等。

4）使工件某些特殊的物理、化学性能，如磁钢和不锈 钢，改善其磁性和而磨性等。

3. 淬火的必要条件即：把已奥氏体化的工件直接淬入单一淬火介质中的方法。

特点：（1）可利用热加工余热（锻造、铸造、 渗C）直接淬火。

（2）操作简单、经济，适合大批作业，应用最为广泛。

（3）碳钢用水淬、盐水淬；合金钢用油淬。

优点：操作简便；将加热工件淬入温度稍高于或稍低于钢的Ms点温度的液体介质（盐浴或碱浴）中，保持适当时间（工件内外温度达到介质温度）后取出空冷，以获得M组织的淬火工艺（见下图）。

3）分级淬火表3-2 零件有效厚度的确定淬火油、光亮淬火油、真空淬火油等。

图3-19工件正确淬火浸入方式实际淬火介质的冷却曲线，大多不能同时具备上述状态。

淬火介质在淬火工艺中起着重要作用，了解它极为重要。

2）沸腾阶段）沸腾阶段----BC ----BC ----BC段段3）对流阶段）对流阶段----CD ----CD ----CD段段图3-5 冷却机理示意图1）蒸汽膜阶段----AB 段3.冷却机理 冷却过程大致可分三个阶段静止水的冷却能力20℃↗80℃时，最大冷速从780℃／S ↘约210℃／S ，约↘4倍，同时最大冷却出现的温度从300℃↘150℃。

可见：水在高温、中温的冷却能力不强，但300℃时却很大。

（3）水温对冷却速度影响很大静止水的冷却能力由C 曲线可知：淬火钢件需要在高、中温区冷速大，特别是在中温550～650℃的鼻尖处，需要快冷，而水却冷速最大，这样一来，即使淬硬，也会使组织应力、热应力很高。