钢的低温回火脆性
无论碳钢还是合金钢都存在回火脆性
无论碳钢还是合金钢都存在回火脆性。
第一类回火脆性，又称不可逆回火脆性，一旦出现就不易消除。
碳钢在200—300度，合金钢在250—400度回火后缓冷，极易出现。
普遍认为，第一类回火脆性的出现，是因为马氏体分解析出碳化物造成的。
第二类回火脆性，又称可逆回火脆性，只存在于合金钢中。
合金钢在500—650度回火后缓冷，极易出现。
关于第二类回火脆性的本质，目前还不是十分清楚。
第二类回火脆性可以采取回火后快冷的办法避免。
Cr、Si、Mn具有增大回火脆性的倾向。
Mo、W具有降低回火脆性的倾向。
45#钢调质裂纹生成原因:
1、冷却不当。
在MS温度下快冷，因组织因力过大引起开裂。
如在水中逗留时间过长。
2、工件形状尺寸是否有在易裂尺寸范围的，淬火温度范围的选定（最好亚温）
3、表面脱碳存在严重的易产生网状裂纹
4、原材料显微裂纹，非金属夹杂物，严重碳化物偏析，淬火开裂倾向大
5、回火要及时，以免工件内部的显微裂纹，在淬火应力作用下扩展引成宏观裂纹
1 做一下试验,看一下硬度低的产品,或部位是否有共同点,是否均为料筐中间处的?
2 试几盘料,将工件量间隙增大,每盘合理方位取出一些.
3 氧探头经常检查,你的辐射管景然能出现多达十几MM的碳黑,说明可能有以下几点不太妥当,
1)富化气量太大2)富化气裂解不充分3)载气碳势低.4)所用气体不纯5)气氛中水含量可能偏高,
4其他炉内辐射管表面积聚了十几毫米厚炭黑一定会降低加热速度的啊，这样就使得硬度淬不上去了啊．。
第一类,二类回火脆性
第一类回火脆性合金钢淬火后于250℃～400℃范围回火后产生的回火脆性，呈晶间型断裂特征，且不能用重新加热的方法消除，故又称为不可逆回火脆性。
主要产生在合金结构钢中。
在200～350℃之间回火时出现的第一类回火脆性又称低温回火脆性。
如在出现第一类回火脆性后再加热到更高温度回火，可以将脆性消除，使冲击韧性重新升高。
此时若再在200～350℃温度范围内回火将不再会产生这种脆性。
由此可见，第一类回火脆性是不可逆的，故又可称之为不可逆回火脆性。
几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。
如含碳不同的Cr-Mn钢回火后的冲击韧性均在350℃出现一低谷。
第一类回火脆性不仅降低室温冲击韧性，而且还使冷脆转变温度50％FATTe[钢料的冲击韧性随测试温度的下降而出现显著下降时所对应的温度，即使钢料由韧性状态转变为脆性状态的温度称为冷脆转变温度，用50％FATT(℃）表示，详见金属力学性能]升高，断裂韧性KIe下降。
如Fe-0.28 C-0.6 4Mn-4.82Mo钢经225℃回火后KIe为117.4MN／m，而经300℃回火后由于出现了第一类回火脆性，使KIe降至73.5MN／m。
出现第一类回火脆性时大多为沿晶断裂，但也有少数为穿晶解理断裂。
影响笫一类回火脆性的因素主要是化学成分。
可以将钢中元素按其作用分为三类。
1)有害杂质元素，其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等。
钢中存在这些元素时均将导致出现第一类回火脆性。
不含这些杂质元素的高纯钢没有或能减轻第一类回火脆。
2)促进第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有M n、Si、cr、Ni、V 等。
这一类合金元素的存在能促进第一类回火脆性的发展。
有的元素单独存在时影响不大，如Ni。
但当Ni与Si同时存在时则也能促进第一类回火脆性的发展。
部分合金元素还能将笫一类回火脆性推向较高的温度，如Cr与Si。
3)减弱第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有Mo、W、Ti、A l等。
回火及回火脆性
回火脆性！回火tempering将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。
钢铁工件在淬火后具有以下特点：①得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。
②存在较大应力。
③力学性能不能满足要求。
因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。
作用回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。
②消除应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。
③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。
应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。
一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性提高。
回火温度越高，这些力学性能的变化越大。
有些合金元素含量较高的合金钢，在某一温度围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和硬度上升。
这种现象称为二次硬化。
要求用途不同的工件应在不同温度下回火，以满足使用中的要求。
①刀具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零件通常在250C以下进行低温回火。
低温回火后硬度变化不大，应力减小，韧性稍有提高。
②弹簧在350〜500C下中温回火，可获得较高的弹性和必要的韧性。
③中碳结构钢制作的零件通常在500〜600C进行高温回火，以获得适宜的强度与韧性的良好配合。
淬火加高温回火的热处理工艺总称为调质。
钢在300C左右回火时，常使其脆性增大，这种现象称为第一类回火脆性。
一般不应在这个温度区间回火。
某些中碳合金结构钢在高温回火后，如果缓慢冷至室温，也易于变脆。
这种现象称为第二类回火脆性。
在钢中加入钳，或回火时在油或水中冷却，都可以防止第二类回火脆性。
将第二类回火脆性的钢重新加热至原来的回火温度，便可以消除这种脆性。
脆性转变温度及回火脆性
脆性转变温度及回火脆性一般钢材随着温度的降低，冲击韧性（冲击功）降低，当降至某一温度时，冲击韧性（冲击功）急剧下降，钢材由韧性断裂变为脆性断裂，这种转变称为冷脆转变，转变的温度就称为冷脆温度，也即是脆性转变温度。
影响脆性转变温度的因素很多，有材料本身的因素，如晶体结构及强度等级、合金元素及夹杂物、晶粒大小等，有外部因素，如形变速度、应力状态、试样尺寸等。
(一)第一类回火脆性1.第一类回火脆性的主要特征及影响因素在200～350℃之间回火时出现的第一类回火脆性又称低温回火脆性。
如在出现第一类回火脆性后再加热到更高温度回火，可以将脆性消除，使冲击韧性重新升高。
此时若再在200～350℃温度范围内回火将不再会产生这种脆性。
由此可见，第一类回火脆性是不可逆的，故又可称之为不可逆回火脆性。
几乎所有的钢均存在第一类回火脆性。
如含碳不同的Cr-Mn钢回火后的冲击韧性均在350℃出现一低谷。
第一类回火脆性不仅降低室温冲击韧性，而且还使冷脆转变温度50％FATTe（钢料的冲击韧性）随测试温度的下降而出现显著下降时所对应的温度，即使钢料由韧性状态转变为脆性状态的温度称为冷脆转变温度，用50％FATT(℃）表示，详见金属力学性能]升高，断裂韧性Kle下降。
如Fe-0.28 C-0.6 4Mn-4.82Mo钢经225℃回火后Kle为117.4MN／m，而经300℃回火后由于出现了第一类回火脆性，使KIe降至73.5MN／m。
出现第一类回火脆性时大多为沿晶断裂，但也有少数为穿晶解理断裂。
影响笫一类回火脆性的因素主要是化学成分。
可以将钢中元素按其作用分为三类。
1)有害杂质元素，其中包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O等。
钢中存在这些元素时均将导致出现第一类回火脆性。
不含这些杂质元素的高纯钢没有或能减轻第一类回火脆。
2)促进第一类回火脆性的元素。
属于这一类的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、V 等。
这一类合金元素的存在能促进第一类回火脆性的发展。
第一二类回火脆性
第一类回火脆性又称不可逆回火脆性，低温回火脆性，主要发生在回火温度为250～400℃。
特征（1）具有不可逆性；（2）与回火后的冷却速度无关；（3）断口为沿晶脆性断口。
产生的原因三种观点：（1）残余A转变理论2）碳化物析出理论（3）杂质偏聚理论防止方法：无法消除,不在这个温度范围内回火，没有能够有效抑制产生这种回火脆性的合金元素（1）降低钢中杂质元素的含量；（2）用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等合金元素细化A晶粒；（3）加入Mo、W等可以减轻；（4）加入Cr、Si调整温度范围（推向高温）；（5）采用等温淬火代替淬火回火工艺。
第二类回火脆性又称可逆回火脆性，高温回火脆性。
发生的温度在400～650℃。
特征：（1）具有可逆性；（2）与回火后的冷却速度有关；回火保温后，缓冷出现，快冷不出现，出现脆化后可重新加热后快冷消除。
（3）与组织状态无关，但以M的脆化倾向大；（4）在脆化区内回火，回火后脆化与冷却速度无关；（5）断口为沿晶脆性断口。
影响第二类回火脆性的因素：（1）化学成分（2）A晶粒大小（3）热处理后的硬度产生的机理：（1）出现回火脆性时，Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原A晶界偏聚，都集中在2~3个原子厚度的晶界上，回火脆性随杂质元素的增多而增大。
Ni、Cr不仅自身偏聚，而且促进杂质元素的偏聚。
（2）淬火未回火或回火未经脆化处理的，均未发现合金元素及杂质元素的偏聚现象。
（3）合金元素Mo能抑制杂质元素向A晶界的偏聚，而且自身也不偏聚。
以上说明：Sb、Sn、P等杂质元素向原A晶界偏聚是产生第二类回火脆性的主要原因，而Ni、Cr不仅促进杂质元素的偏聚，且本身也偏聚，从而降低了晶界的断裂强度，产生回火脆性。
防止方法：（1）提高钢材的纯度，尽量减少杂质；（2）加入适量的Mo、W等有益的合金元素；（3）对尺寸小、形状简单的零件，采用回火后快冷的方法；（4）采用亚温淬火（A1~A3）：细化晶粒，减少偏聚。
加热后为A+F（F为细条状），杂质会在F中富集，且F溶解杂质元素的能力较大，可抑制杂质元素向A晶界偏聚。
钢的回火及分类
钢的回火回火是工件淬硬后加热到AC1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
回火一般紧接着淬火进行，其目的是：(a)消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；(b)调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；(c)稳定组织与尺寸，保证精度；(d)改善和提高加工性能。
因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。
按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
(1)低温回火工件在250℃以下进行的回火。
目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。
力学性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。
应用范围：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。
(2)中温回火工件在250～500 ℃之间进行的回火。
目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。
??预先热处理回火后得到回火托氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。
力学性能：35～50HRC，较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性。
应用范围：弹簧、锻模、冲击工具等。
(3)高温回火工件在500℃以上进行的回火。
目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。
回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物（包括渗碳体）的复相组织。
力学性能：200～350HBS，较好的综合力学性能。
应用范围：广泛用于各种较重要的受力结构件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类零件等。
工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。
调质不仅作最终热处理，也可作一些精密零件或感应淬火件预先热处理。
45钢正火和调质后性能比较见下表所示。
45钢(φ20mm～φ40mm)正火和调质后性能比较热处理方法力学性能力学性能力学性能力学性能组织ζb/Mpaδ×100Ak/JHBS正火700～80015～2040～64163～220索氏体+铁素体调质750～85020～2564～96210～250回火索氏体（由于百度的表格功能太差，所以这里不够美观）钢淬火后在300℃左右回火时，易产生不可逆回火脆性，为避免它，一般不在250～350℃范围内回火。
回火脆性
杂质元素：S、P、As、Sn、Sb、B
促进二类回火脆性元素：Ni、Cr、Mn、Si、C
(以上二类元素必须同时存在时才会产生)
抑制二类回火脆性元素：Mo、V、W、Ti
热处理工艺参数：与回火温度、时间、冷却速度密切相关，缓冷使脆性增加
组织因素：M回火脆性最严重，B次之，P最弱
晶粒愈细，回火脆性愈轻
化学成份：
有害杂质元素：包括S、P、As、Sn、Sb、Cu、N、H、O
促进回火脆性元素：Mn、Si、Cr、Ni
减弱回火脆性元素：Mo、W、Ti、Al
奥氏体晶粒大小：愈小，回火脆性愈弱
1．残余A的转变
2．碳化物薄壳理论–沿晶界形成
3．晶界偏聚理论
1．降低杂质元素含量
2．用Al脱氧或加入Nb、V、Ti，细化奥氏体晶粒
1．析出理论、偏聚理论－杂质原子偏聚于晶界引起脆性
2．与碳化物、氧化物、磷化物等脆性相沿晶界析出及杂质元素的晶界偏聚有关
1．降低钢中杂质元素
2．加入能细化A晶粒元素，如Nb、V、Ti
3．加入适量抑制二类回火脆性的元素：Mo、W
4．避开在450~650°C范围回火，650°C以上回火要快冷。
回火脆性
回火脆性：随回火温度升高，一般是钢的强度、硬度降低，塑性升高，但冲击韧性不一定总是随回火温度升高而升高，有些钢在某些温度回火时，韧性反而显著下降的现象。
特点影响因素形Fra bibliotek机理防止方法
第一类回火脆性（200~350°C）
几乎所有的钢均有第一类回火脆性
再加热到更高温度时脆性可消失，若再在200~350°C回火将不再出现－称为不可逆回火脆性
3．加入减轻回火脆性元素（Mo、W)
4．用等温淬火代替淬火＋低温回火
回火的脆性机理与避免方法
回火脆性的机理与避免方法二、低温回火脆性1. 低温回火脆性的机理低温回火脆性几乎在所有的工业用钢中都会出现。
低温回火脆性产生的机理： 一般认为，低温回火脆性是由于马氏体分解时沿马氏体条或 片的界面析出断续的薄壳状碳化物，降低了晶界的断裂强度，使之成为裂纹扩展的路径，因而导致脆性断裂。
如果提高回火温度，由于析出的碳化物聚集和球化，改善了脆化界面状况而使钢的韧性又重新恢复或提高。
另外也有认为低温回火脆性是韧性相残余奥氏体的转变所 引起的。
钢中含有合金元素一般不能抑制低温回火脆性，但Si 、Cr 、Mn 等元素可使脆化温度推向更高温度。
例如，3 S =1.0%~1.5%的钢，产生脆化的温度为 300~320C;而3 S i=1.0%~1.5%、 3C r =1.5%~2.0%的钢，脆化温度可达 350~370C 。
2. 低温回火脆性防止措施到目前为止还没有一种有效地消除低温回火脆性的热处理或合金化方法。
一些产生机理，可以采取以下措施来防止或减轻低温回火脆性：(1) 降低钢中杂质元素的含量；(2) 用Al 脱氧或加入Nb V 、Ti 等合金元素细化奥氏体晶粒； (3) 加入Mo W 等可以减轻第一类回火脆性的合金元素；摘要：金属脆性断裂过程中，承受的工程应力通常不超过材料的屈服强度，甚至低于 按宏观强度理论确定的许用应力。
由于脆性断裂前既无宏观塑性变形， 又无其他预兆，并且一旦开裂后，裂纹扩展迅速，造成整体断裂或很大的裂口，有时还产生很多碎片， 容易导致严重事故。
脆性断裂通常发生于塑性和韧性差的金属或合金中。
本文将从淬火钢回火过程中产生的回火脆性这方面探讨， 而进一步提高钢的冲击韧性进行讨论。
关键词：回火脆性 冲击韧性—、基本概念冲击韧性是指金属抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力，要指标。
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・ r n ■-占.■，工3心 二“壬二-, : J ■■■■■■■■ J L J - !\ J J Jb J臥卩:聾迂三就如何防止出现回火脆性， 从 是金属材料力学性能的一个重淬火钢回火时的冲击韧性并不总是随回火 温度的升高单调增大，有些钢在一定的温度范围 内回火时，其冲击韧性显著下降，这种脆化现象 叫做钢的回火脆性。