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回火时马氏体中c量的变化
回火是一种金属热处理工艺，在高温下对金属进行冷却和加热处理，以改变其组织和性能。
在回火过程中，马氏体是一个关键的组织相。
马氏体是一种具有高强度和高韧性的组织，而其含碳量（c量）对材料的性能具有重要影响。
在回火时，马氏体中的c量会发生变化。
首先，在回火的初始阶段，马氏体中的c量会逐渐减少。
这是因为在回火过程中，高温会促使马氏体中的碳原子向固溶体中扩散。
随着时间的推移，固溶体中的碳原子会逐渐与马氏体中的碳原子发生反应，形成降低马氏体中c量的碳化物。
然而，随着回火时间的继续增加，马氏体中的c量会逐渐增加。
这是因为随着回火温度的升高，马氏体中的碳化物会重新溶解，使得其c量重新增加。
此外，回火温度和时间的选择也会影响马氏体中的c 量变化。
较高的回火温度和较长的回火时间会导致马氏体中的c量增加更多。
回火时马氏体中c量的变化与材料的性能密切相关。
当马氏体中的c量降低时，材料的强度会降低，但韧性会增加。
相反，当马氏体中的c量增加时，材料的强度会增加，但韧性会降低。
因此，在具体的工程应用中，需要根据所需的性能来选择适当的回火参数，以达到最佳的材料性能。
总而言之，回火时马氏体中的c量会随着回火时间和温度的变化而发生变化。
通过合理选择回火参数，可以调控材料的强度和韧性，以满足特定的工程需求。
在实际应用中，需要对材料进行详细的试验和分析，以确定最佳的回火参数，以保证材料的性能和质量。
中碳钢回火马氏体热变形过程中的铁素体动态再结晶摘要：利用热压缩实验，研究了中碳钢回火马氏体在700℃/0.01／s条件下变形时的组织演变规律，分析了渗碳体粒子状态的影响.实验结果表明:中碳钢回火马氏体热变形过程中，发生了渗碳体粒子粗化和铁素体动态再结晶，形成由微米级的等轴铁素体晶粒与均匀分布的渗碳体粒子组成的超细化(a+B)复相组织.与静态回火相比，形变促进Fe原子和c原子的扩散，使渗碳体粒子粗化动力学提高2-3个数量级.渗碳体粒子的粗化主要来自铁素体晶界上粒子尺寸的增加，铁素体晶粒内部的细小粒子尺寸无明显变化但数量减少，前者有助于以多粒子协同方式实现粒子激发形核，后者减小了晶界迁移的阻力，两者均有利于铁素体动态再结晶的发生.随着初始组织中渗碳体粒子尺寸的减小，发生动态再结晶所需应变量增大，但所得复相组织更加均匀、细化关键词中碳钢，回火马氏体，铁素体，渗碳体粒子，动态再结晶1实验方法实验材料为商用45钢，化学成分为Fe-0.48C-0.35Si-0.68Mn(质量分数，%).初始材料为直径12 mm的圆棒，经920℃保温10 min后淬火得到马氏体，然后在600℃回火1 h, 700℃回火1h或8h获得3种回火马氏体组织(分别命名为样品A, B和C).将处理后的圆棒机加工成直径6 mm、长15 mm的单轴压缩试样.热变形实验在Gleeble 1500热模拟试验机上进行，变形温度为700℃，应变速率e为0.01 s-1，最大应变量:为1.60.变形后水淬，以保留变形组织.将所得试样沿平行压缩方向切开，经机械打磨和抛光后，用2%-3%(体积分数)的硝酸酒精侵蚀，利用Suppra 55场发射扫描电镜(SEM)进行组织观察.电解抛光后采用电子背散射技术(EBSD)分析铁素体晶粒取向分布，获得晶界取向差别的信息.电解抛光液为20%高氯酸+10%甘油+70%无水乙醇，电解电压为15 V.采用双喷减薄制备透射电镜(TEM)薄膜试样，双喷液为5%高氯酸+95%无水乙醇，-30一一20℃(液氮冷却)，电压(75士5) V, TEM观察在H-800型透射电镜上进行.2实验结果回火马氏体组织由铁素体基体和渗碳体粒子组成。
Cu-Al-Be合金逆马氏体相变过程中内耗的等温变化研究宋振纶;岸本哲
【期刊名称】《物理学进展》
【年(卷),期】2006(26)3
【摘要】本文研究了Cu-Al-Be合金等温逆马氏体相变过程中内耗的变化规律。
研究发现,在相变温区,样品内耗值随等温时间的延长而有规律地下降。
我们认为,这一现象是由于晶体内部缺陷运动引起的。
在等温过程中,点缺陷向界面偏聚,逐渐限制界面移动,引起内耗的下降。
【总页数】5页(P423-427)
【关键词】内耗;马氏体相变;形状记忆合金
【作者】宋振纶;岸本哲
【作者单位】中国科学院宁波材料技术与工程研究所;National Institutes for Materials Science(NIMS),Tsukuba,Ibaraki 305-0047, Japan.
【正文语种】中文
【中图分类】O487
【相关文献】
1.利用内耗研究淬火空位对Cu-11.9Al-
2.5Mn(wt%)形状记忆合金逆马氏体相变温度的影响 [J], 王清周;陆东梅;崔春翔;韩福生
2.Ni49．8Ti50.2合金马氏体逆相变的瞬态内耗与频率间关系的定量分析 [J], 李永华;王芳;郑洁;齐广霞;戎利建
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4.Fe-Mn-Si基合金中ε马氏体逆相变的内耗 [J], 吴晓春;徐祖耀
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高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV球化退火过程中碳化物的演变摘要：本文针对高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV球化退火过程中碳化物的演变进行研究。
通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射等手段对样品进行了分析。
结果表明，在球化退火过程中，初期的碳化物为M7C3型碳化物，并逐渐转变为M23C6型碳化物。
随着退火时间的延长，球状化合物断裂，且碳化物体积逐渐减小，最终消失。
关键词：高碳马氏体不锈钢；8 Cr13 MoV；球化退火；碳化物正文：1 引言高碳马氏体不锈钢具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，在机械制造领域得到广泛应用。
球化退火是高碳马氏体不锈钢制品的重要工艺之一，能够改善不锈钢的韧度和延展性，并减少裂纹的发生。
然而，在球化退火过程中，碳化物的演变对不锈钢的品质有着重要的影响。
因此，本文旨在研究高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV球化退火过程中碳化物的演变。
2 实验方法采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对不锈钢样品进行分析。
球化退火过程中的退火温度为840 ℃，保温时间为2 h。
3 结果与讨论3.1 球化退火后不锈钢的组织结构图1为球化退火后不锈钢的金相组织结构。
可以看到，球化退火后不锈钢的显微组织由未球化的马氏体和残留的贝氏体组成。
球化马氏体（spheroidized martensite）在不锈钢材料中的组织结构中具有球状。
此外，球状化合物是一种由碳化物和氧化物组成的半透明物质。
球状化合物的存在可以降低碳化物的数量和大小，从而改善不锈钢的性能。
图1 球化退火后不锈钢的金相组织结构3.2 碳化物的演变图2为球化退火过程中不锈钢的碳化物相变。
可以看到，在球化退火的前期，不锈钢中的碳化物主要是M7C3型碳化物。
在球化退火过程中，M23C6型碳化物逐渐产生，并逐渐替代M7C3型碳化物。
当退火时间延长到8 h时，碳化物的半径和体积逐渐减小，最终消失。
图2 碳化物相变的演变4 结论通过研究发现，在高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV球化退火过程中，初期的碳化物为M7C3型碳化物，并逐渐转变为M23C6型碳化物。
热处理对钢材料的马氏体转变行为的影响分析钢材是一种重要的金属材料，具有广泛的应用领域。
热处理作为一种重要的制造工艺，对钢材料的性能和微观组织具有显著的影响。
其中，马氏体转变行为是热处理中一个至关重要的过程。
本文将分析热处理对钢材料的马氏体转变行为的影响，并探讨不同热处理方式对马氏体转变的影响。
1. 马氏体转变行为的基本原理马氏体转变是指在钢材料中由奥氏体向马氏体的转变过程。
马氏体具有优异的力学性能和硬度，而奥氏体则具有较好的可塑性。
马氏体转变行为受到一系列因素的影响，包括合金元素、温度、冷却速率等。
2. 热处理对马氏体转变行为的影响2.1 温度对马氏体转变的影响在温度范围内，马氏体转变的速率与温度呈反相关关系。
通常情况下，较高的温度会导致马氏体转变速率加快，而较低的温度则会使马氏体转变速率减缓。
温度对马氏体转变行为的影响与材料的组成和冷却速率等因素密切相关。
2.2 合金元素对马氏体转变的影响合金元素的加入可以显著改变钢材料中的马氏体转变行为。
例如，添加合适的合金元素可以降低马氏体的起始温度，缩小马氏体转变温度范围，提高马氏体转变速率等。
常见的合金元素包括铬、镍、钼等。
2.3 冷却速率对马氏体转变的影响冷却速率是影响马氏体转变的重要因素之一。
较快的冷却速率可以促进马氏体的形成，而较慢的冷却速率则会延缓马氏体转变过程。
热处理中采用的冷却介质的选择以及冷却速率的控制，对马氏体转变的结果具有重要影响。
3. 不同热处理方式对马氏体转变的影响3.1 正火处理正火是指将高温奥氏体冷却至室温，利用其中的马氏体相实现强化的热处理方式。
正火处理可以显著提高钢材料的硬度和强度，但同时会降低塑性。
正火处理的主要影响因素包括温度、冷却介质以及保温时间等。
3.2 淬火处理淬火是将高温奥氏体迅速冷却至室温，并形成马氏体的热处理方式。
淬火处理可以极大地提高钢材料的硬度和强度，但同时会导致脆性增加。
冷却介质的选择和冷却速率的控制对淬火处理结果具有决定性的影响。
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（回复）、消失（再结晶）。
第23卷第4期2011年4月钢铁研究学报Jour nal of Ir on and Steel ResearchV ol.23,No.4 A pril 2011基金项目: 十一五 国家科技支撑计划项目(2007BAE 51B04); 上海市重点学科建设 (S30107);宝山钢铁股份有限公司项目:高性能精品模具钢系列产品的研究与开发(2007 9~2010 12)作者简介:李绍宏(1982 ),男,博士研究生; E mail:un iqu els h@; 收稿日期:2010 01 18高碳高合金马氏体钢回火过程连续性转变的内耗行为研究李绍宏, 邓黎辉, 谢殷子, 吴晓春(上海大学材料科学与工程学院,上海200072)摘 要:高碳高合金马氏体钢淬火后在回火过程中存在过饱和碳原子偏聚现象,碳原子偏聚于位错附近的间隙位置,回火过程中以碳化物形式沉淀析出。
通过内耗研究表明,随着回火温度的增加,Snoek 峰驰豫强度下降并消失,SK K 峰驰豫强度降低并随回火温度的升高而宽化。
由该结果可知由于大量碳原子偏聚于位错处,随后以细颗粒碳化物形式在位错处析出。
随着回火温度增加,大部分位错回复消失及碳化物聚集长大,同时残余奥氏体分解产生硬化效应,使钢的硬度增加而韧性下降。
关键词:高合金;马氏体;位错;内耗;滞弹性;残余奥氏体文献标志码:A 文章编号:1001 0963(2011)04 0037 05Internal Friction Behavior of Continuous Transformation During the Process of Tempering on the High Carbon High Alloyed Martensitic SteelLI Shao hong, Deng Li hui, XIE Yin zi, WU Xiao chun(Scho ol of M ater ials Science and Eng ineer ing,Shang hai U niver sity,Shanghai 200072,China)Abstract:T he super satur ating car bo n ato ms wer e apt to seg reg ate nearby t he dislocatio ns and precipitated as car bides in the hig h carbon high allo y martensitic steels during tempering.T he results o f inter na l friction behavio r show that the str eng th of Sno ek r elax atio n and the SK K peak are reduced wit h the incensement of tempering tem per ature.I n addition,the SK K peaks are broader w hile the temperatur e increases.T he results indicate the car bo n atoms cluster s nearby the dislocations and precipit ated as car bides dur ing temper ing.T he dislocatio ns are elimina ted and the car bides gr ow up in the process of tempering.At the same time,the transformation of retained austenite enhances t he hardness and decreases the to ug hness.Key words:hig h allo y steel;martensite;dislocatio n;internal fr ictio n;anelasticity ;r etained austenite物体在发生机械振动的过程中由于内部原因引起振动能量逐渐损耗的现象称为内耗(IF)。
金属材料的内耗与材料本身结构特点和结构缺陷有密切的联系[1],内耗是其内部的点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷以及它们之间相互作用而具有的吸收其机械能的一种材料属性。
由于材料的滞弹性(anelastici ty )[2 3],应变要经过一个弛豫过程才能达到与应力相应的平衡值。
当应力卸载后,应变经过弛豫又逐渐回复到零。
弛豫时间 随着温度T 的变化而变化,通常遵从Arrhenius 关系:= 0ex p E kT(1)式中,E 是激活能;k 是玻尔兹曼常数; 0是弛豫时间指数前因子;T 为绝对温度。
根据滞弹性内耗的理论[1 2],当 =1时( =2 f ,f 是测量频率),即当=2 f 0expEkT=1(2)时,内耗将出现一个峰值。
根据内耗峰出现或消失的条件可推知物体内部发生的组织结构的变化。
为准确确定内耗峰温,背景内耗Q -1b 可根据下式从内耗曲线上扣除[4]:Q-1b=A+B ex p-Ck T(3)式中,k为玻尔兹曼常数;A,B和C均是与温度无关的待定常数;T为绝对温度。
高碳高合金马氏体钢回火转变过程复杂,其转变包括碳原子向点阵偏聚、碳化物的沉淀析出、残余奥氏体转变、马氏体分解等,这些过程往往相互重叠并发生在一个很小的范围内,利用直观方法往往难以明确其转变过程的连续性,笔者试图用内耗的方法研究回火过程转变的连续性。
1 试验材料及方法试验材料为宝钢特钢生产的新型高强韧高碳高合金冷作模具钢。
该钢经电渣重熔后锻造成 180mm成品棒材,其化学成分见表1所示(质量分数,%)。
试验材料经1313K油淬后加工成1m m 2m m 50m m试样在低频内耗仪[1](葛氏扭摆)上以自由衰减方式测量其淬火态和经不同温度回火后的温度 内耗谱(Q-1 T)。
加热速率为3K/m in,测量温度范围为室温到723K,应变振幅为3 10-6。
冲击韧性试样尺寸为10mm 10mm 55mm无缺口试样。
残余奥氏体量的测定采用X射线[CuK ( = 1 5418 10-10m)]衍射仪(D/M ax 2200,Rigaku, Japan)进行,并结合相变仪(DIL805A/D,Baehr Thermo,Ger many)进行回火过程的转变研究。
表1 试验材料的化学成分Table1 Chemical composition of the used steel %元素C Si M n C r M o V S P含量0 980 980 308 802 000 500 00080 012 试验结果与讨论2 1 高碳高合金钢的基本内耗行为图1显示了高碳高合金钢经淬火后进行升温和降温过程的内耗行为。
从图1中可以看到,经淬火后升温测量在492 5K附近出现了一个很高的内耗峰,而降温过程的内耗峰则明显降低并宽化,同时峰温向高温移动至525K。
图2分别为淬火态和经不同温度回火后试样的内耗行为。
从图2中可以看出,经483K回火后内耗峰比淬火态的内耗峰稍高,峰温为501 5K,并且在353~503K范围内回火试样的内耗明显低于淬火试样的内耗。
试样经813K 高温回火后内耗峰明显降低并宽化且峰温(595K)向高温移动。
图1 淬火态升温和降温时温度 内耗谱Fig 1 Internal friction as a f unction of temperature during heating and cooling in the quenched sample图2 不同热处理状态升温温度 内耗谱Fig 2 Internal friction as a function of temperature indif ferent tempering samples由于高碳高合金马氏体钢回火时存在碳原子向点阵偏聚、碳化物的沉淀析出、残余奥氏体转变、马氏体分解等过程,而这些过程往往相互重叠并发生在一个很小的范围内。
图3、图4分别为淬火态和483K回火态试样根据内耗理论[4 6]进行内耗峰分峰图3 1313K淬火态的内耗峰Fig 3 Internal friction spectra of quenched sample38钢 铁 研 究 学 报 第23卷图4 483K回火态的内耗峰Fig 4 Internal friction spectra of tempered sample处理的温度 内耗谱。
经过背景扣除[7]并计算激活能[6,8]可将淬火态试样和483K回火态试样的温度 内耗谱分出4个内耗峰。
根据峰温的高低分别标识为P1(343K)、P2(454K)、P3(501K)、P4(553K),其中P1(H=0 878eV, 0=5 516 10-15s)为间隙碳原子应力感生有序作用引起的Snoek峰[9 12]。
P3 (H=1 28eV, 0=1 924 10-15s)经二次升温测量和随着回火温度的升高峰温不断降低并明显宽化。
大量研究表明该峰为SKK峰[13 15]。
Schoeck[16]和Seeger[17]认为该峰是由于位错运动引起气团中间隙原子的重新分布,位错附近溶质原子气团、弯结对的形成以及弯结的侧向运动拖拽溶质原子一起运动,间隙原子与位错之间的交互作用在应力作用下引起的[18]。
如图2所示,经483K回火后SKK峰比淬火态试样SKK峰高,但随着回火温度的升高,位错被回复、消失,间隙原子与位错的交互作用减弱而使内耗峰降低。
同时回火过程中碳化物在位错周围的析出而造成对位错的钉扎作用,使位错在应力作用下拖拽能力减弱而导致峰温向高温移动及宽化。
2 2 高碳高合金钢回火过程的内耗表征2 2 1 碳偏聚在 Fe中应力诱发碳、氮等间隙原子微扩散而引起的驰豫称为Snoek驰豫[19]。
由于淬火马氏体在位错和亚晶壁的周围存在应力场,从而为碳原子提供了比正常点阵间隙位置能量更低的位置 缺陷附近的一些间隙位置。
当马氏体在低温回火时碳原子首先向这些低能量的位置上重新分布。
由于间隙原子在外力作用时存在应力感生有序的倾向,对应于应力产生的应变就有弛豫现象。
当晶体在这个方向上受交变应力作用时,间隙原子在这些位置来回跳动且应变落后于应力而导致能量的损耗。
弘津祯彦[20]研究了含碳量为1 1%高碳钢马氏体中某一碳原子周围的八面体位置上其他碳原子可能出现的几率(图5)。
可见其他碳原子最易在(100)晶面聚集,其次为(110)晶面。
