钢中的回火转变之马氏体的分解
钢在回火时的转变与回火

M具有很高的 应变能和界面能
残A具有 一定数量
淬火组织是高度不稳定的
一旦动力学条件具备,M转变就会自发进行
就是使原子具有足够的活动能力
回火处理就是通过提高原子的活动能力、使转变能
以适当的速度进行,或在适当时间内使转变达到所
需要的程度。
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4
根据在不同温度范围内发生的组织转变,碳钢的整 个回火过程可分为5个有区别而又相互重叠的阶段。
间隙位置的弹性变形 减小
使M的内能降低
导致M弹性畸变能下降
M中C原子分布在正常间隙位置时比偏聚在位错线
附近时的电阻要高,因此可通过测定淬火钢的电阻
率变化来间接推测C原子的编辑偏ppt 聚行为。
7
偏聚区形成的条件
M中不具备形成碳化物 的条件,或形成的碳化 物稳定性小于偏聚区
碳原子扩散能力不能 过大,否则偏聚区将 因原子扩散而消失
在80~100℃以下回火时,虽然从组织和硬度方面
观察不到明显变化,但此时M中却发体中碳的偏聚
在20~100℃的范围内
C原子可通过扩散从 八面体间隙位置迁出
迁入微观缺陷比较集 中的地方而发生偏聚
板条M晶内存在 大量的位错
C倾向于在位错线附 近偏聚形成C偏聚区
1.013
0.29
150℃
1h
2.852 2.886
1.012
0.27
175℃
1h
2.857 2.884
1.009
0.21
200℃
1h
2.859 2.878
1.006
0.14
225℃
1h
2.861 2.872
1.004
0.08
250℃
共析钢淬火后回火

共析钢淬火后回火
共析钢在淬火后进行回火是一种常见的热处理工艺,目的是改善淬火后钢的组织性能,减少内应力,提高钢的韧性和塑性,同时保持一定的硬度和耐磨性。
回火过程中,淬火产生的马氏体和残余奥氏体会发生相应的组织转变。
具体来说,共析钢淬火后,随着回火温度的不同,组织的转变也不同。
1.低温回火(200°C以下):主要发生的是马氏体的回火,马氏体分解为回火马氏体,保持了一定的硬度和耐磨性。
2.中温回火(400°C左右):回火马氏体进一步转变为回火托氏体,这个温度范围内的回火可以有效减少淬火产生的内应力,提高钢的韧性。
3.高温回火(600°C以上):回火托氏体进一步转变为回火索氏体,这个温度下的回火能够进一步提高钢的塑性和韧性,但硬度会有所下降。
需要注意的是,不同类型的共析钢(如亚共析钢、过共析钢等)在回火时的组织转变可能会有所不同,具体组织组成物会随着钢的化学成分和热处理工艺的不同而变化。
此外,回火过程中还可能会涉及到碳化物的析出和溶解,影响钢的性能。
总体而言,共析钢在淬火后通过回火处理,可以得到具
有优良综合性能的组织,广泛应用于各种要求高强度、高韧性、耐磨损的工业领域。
回火中组织变化.

淬火钢回火时组织和性能的变化
80~200℃,发生马氏体的分解
由淬火M中析出薄 片状细小的ε碳化物, 使M中碳的过饱和 度降低,通常把这 种过饱和α+ε碳化物 的组织称为回火马 氏体(M回)。在显 微镜下观察呈黑色 针叶状。
回火马氏体
淬火钢回火时组织和性能的变化
200~300℃发生残余奥氏体分解
残余奥氏体完 全分解为过饱 和的α+ε碳化 物的混合物, 这种组织与马 氏体分解的组 织基本相同。 组织为M回。
回火马氏体
淬火钢回火时组织和性能的变化
300~400℃,发生碳化物的转变 马氏体分解完成,过饱和的α中的含碳量达饱和 状态,M→F,但这时的铁素体仍保持着马氏体 的针叶状外形,这பைடு நூலகம்ε碳化物转变为极细的颗粒 状的渗碳体。 这种由针叶状F和极细粒状渗碳体组成的机械混 合物称为回火托氏体(T回)。
回火托氏体
淬火钢回火时组织和性能的变化
400℃以上,发生渗碳体的长大与固溶体再结晶
400℃以上粒状渗碳体将逐渐聚集长大,α相 开始回复,500℃以上时发生再结晶,从针 叶状转变为多边形的粒状,同时粒状渗碳体 聚集长大成球状,即在500℃以上(500650℃)得到由粒状铁素体+球状Fe3C组成 的回火组织——回火索氏体。(S回)
淬火钢的回火转变

1、新鲜马氏体在低温回火时性能的变化
在马氏体形成最初就开始过饱和固溶体的脱溶,即回火转变。一般的被 称为“淬火马氏体”的组织,实质上是脱溶初期阶段的某种状态(碳原 子的偏聚)。
为了研究Fe-C马氏体回火脱溶的全过程,尤其是脱溶初期的行为,首先 要获得一个“新鲜”的即未发生任何脱溶的马氏体。
3、θ-Fe3C的过渡相
碳化物的晶体学参数
Fe3C
ε-Fe2.4C
过渡相ε-Fe2.4C是20世纪50年 代初测定的。
70年代以后测定出η-Fe2C, 认为ε-Fe2.4C就是η-Fe2C,因 而出现六方和正交之争。
目前,人们还在不同钢中进 行逐一测定,尚不能作出普 遍性的结论。
η-Fe2C是20 世纪70年代弘津测定
中、高碳钢的淬冷硬度,在低速淬冷时,硬 度高;在高速淬冷时,硬度变低。低速的代表 值v1约为1500℃/s。在此冷速范围,马氏体的 硬度(H1)与一般工业淬火硬度没有什么差异。 高速(v2)的代表值约为23000℃/s。用此速度 或更快的速度淬冷,得到的硬度(H2)显然较 低,而且保持恒定。
“新鲜”马氏体回火时电阻 率的变化
③中碳马氏体中存在位错和孪晶两种亚结构,其 析出过程
从碳原子气团Hc、Dc状态于100℃即开始析出过渡相 η-Fe2C或ε-Fe2.4C,温度高于200℃时,即有θ-Fe3C的析出, 即在位错气团基础上直接析出平衡相。 100~300℃范围内析出的η-Fe2C或ε-Fe2.4C则是孪晶型 马氏体序列的环节。 至今未见中碳马氏体析出–Fe5C2的报导。
②高碳片状孪晶马氏体的脱溶过程
温度高于100℃即开始析出过渡相η-Fe2C或ε-Fe2.4C, 呈极细小的片状;
温度高于200℃时,η-Fe2C(或ε-Fe2.4C)开始回溶, 同时析出另一个过渡相-Fe5C2,并且迅即开始平衡相 θ-Fe3C的析出。
淬火钢回火时组织转变介绍

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。
钢的回火转变.pptx

Si—可有效提高钢回火抗力
原
因
:
硅
能
溶
解
到
-
碳
化
物
中
,增加了它
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的稳定
性
,
2.合金元素对AR转变的影响
1)ARB、 ARP 、AR M
二次淬火—当AR在B和P之间的A稳定区域保持,AR不发生分解,在随 后冷
却转变为M。
2)回火时的二次淬火和稳定化、催化现象
催化—回火时二次淬火的Ms’Ms产生的二次M的量较多
高碳钢中回火马氏体与下贝氏体的区别
第7页/共24页
从显微组织的形态和分布来看,下贝氏体与高碳钢回火马氏体很 相似,
都是暗黑色针状,各个针状物之间都有一定的交角,而它们的区别是 :
1)高碳钢的回火马氏体表面浮凸呈N字形,下贝氏体的表面浮凸是不 平行
的,相交成“v”形或“Λ”形;
2)高碳钢回火马氏体中存在位错与孪晶,下贝氏体中铁素体也有位 错缠结
片状M形成—产生显微裂纹
回火--应力消除和在裂纹中析出碳化物--部分显微裂纹
自动焊合
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三、中碳钢回火时机械性能的变化 1.T250℃ T--、塑性不变、HRC 2.200~300℃ T--HRC 3. 300℃ 与低碳钢相似,韧性、强度 弹簧钢:淬火+中温回火
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§7-3 回火脆化现象
缺点:不能解释为什么钢中同时存在某些合金元素和杂质才会发生脆 性
修正: ①二次偏聚理论; ②三元固溶体的平衡偏聚理论
2)非平衡偏聚理论
Fe3C析出,杂质元素在其周围富集—脆化 4.抑制TE的措施
①在钢中加入适量的Mo、W等元素;
淬火钢回火时的组织转变

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
钢中的回火转变之马氏体的分解课件

马氏体的结构特点
总结词
马氏体的结构特点是具有高密度位错和孪晶,这些结构特征使得马氏体具有较 高的硬度和强度。
详细描述
马氏体的晶体结构中,存在大量的位错和孪晶,这些结构缺陷使得马氏体具有 较高的硬度和强度。同时,马氏体的碳原子在晶体结构中以一种特殊的方式排 列,使得马氏体具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。
研究背景和意义
随着工业技术的发展,对钢的性能要 求越来越高,马氏体分解的研究对于 提高钢的性能具有重要意义。
目前,关于马氏体分解的研究尚不够 深入,因此开展相关研究具有重要的 理论和实践意义。
02
马氏体的基本特性
马氏体的定义
总结词
马氏体是钢在冷却过程中形成的具有 特定晶体结构的相变产物。
详细描述
合金元素
合金元素对回火转变的影响也很大。 一些合金元素可以改变原子扩散速 度和马氏体的稳定性,从而影响回 火转变的过程和结果。
04
马氏体的分解过程
马氏体分解的定义
马氏体分解是指钢在回火过程中,马氏体结构发生改变的 现象。
马氏体分解是钢回火过程中的一个重要阶段,它决定了钢 的力学性能和显微组织。
马氏体分解的原理
马氏体分解过程中伴随着晶体 结构和化学成分的变化,这些
变化会影响钢的性能。
通过控制回火工艺,可以实现 对钢的性能的精细调控,以满
足不同应用场景的需求。
研究展望
01
深入探究马氏体分解的 微观机制和晶体学原理, 为钢的性能优化提供理 论支持。
02
开展新型钢种的开发和 研究,拓展其在航空航 天、汽车、能源等领域 的应用。
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9
总结
▪ 对于钢中的回火转变,马氏体分解是回火 第一阶段转变(T1),发生在80℃~250℃之 间;
▪ 这一阶段以碳化物的析出为开始的标志, 在完全获得立方马氏体以及亚稳的ε碳化物 后结束;
▪ 马氏体的分解,是一个“脱溶”过程;
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10
总结
▪ 温度对于分解过程的影响,主要体现在影 响碳原子的扩散能力以及改变马氏体中碳 原子的平衡浓度两方面;
▪ 马氏体中的碳原子含量越高,马氏体的过 饱和程度越高,碳化物的析出就更容易.
就是这样!
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11
疑惑
▪ 有一本书上说双相分解是不会有的…… ▪ 它说,在100℃下,马氏体中只有碳原子偏聚团,尚未析
出碳化物;碳化物开始析出时,碳原子已经可以远程扩散。 因此双向分解是一个错误的、不会存在的东西。
个人感觉,双向分解时马氏体中碳化物的 长大被抑制了,因此双向分解时马氏体的 形核更多,更可能获得分布均匀、细腻的 碳化物,或许性能也会更好……
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7
二.低碳、中碳马氏体的分解
低碳马氏体与高碳马氏体相比,其更不容易析出碳化物, 其碳原子在100℃~200℃时几乎完全偏聚在位错线附近(生 成位错气团)。回火温度高于200℃时,才有可能析出碳 化物(直接析出平衡相渗碳体)。
(亮点是绿色框中的数据)
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5
2:单相分解
▪ 与双相分解相比,单相分解的不同点在于:温度更高的情 况下,碳原子能够长程扩散,因此已析出的碳化物可以从 较远区域获得碳原子而长大,α相中的碳浓度梯度也会因 此而消除,也就是单相分解。
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6
在分解过程℃时,正方度c/a接近1。此时α相中的碳 含量已基本接近平衡状态,马氏体脱溶分解过程基本上结束。
钢中的回火转变之马氏体的分解
这是一个什么过程呢? (课本)“回火温度在80~250℃之间,富 集区的碳原子将发生有序化,继而转变为 碳化物而析出,即马氏体发生分解。”
▪ 主要参考书目:教材; 其他一些书籍。
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1
一.高碳马氏体的分解
▪ 高碳马氏体的分解,有碳化物的析出。在回火温 度低于125℃时,会出现双相分解的情况。在温 度高于125~150℃时,则会出现单相分解。
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2
1:双相分解
双相分解理论的提出:1:在温度较低时,碳化物的扩散难以被激活, 不能作远距离扩散,因此高碳区和低碳区之间的浓度差不易消失,已析 出的碳化物就不能继续长大;
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最后大概会是 什么样子?
3
双向分解过程,会持续至高碳区消失。
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4
2:实验观测到的马氏体在温度不高时会有两个正方度,而 正方度又和点阵中的碳的含量有关,因此就说明了此时马 氏体有两种不同的组成;
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12
疑惑
▪ 另一本书上说生成的不是ε碳化物,而是 η碳化物…… “过渡相ε碳化物是20世纪50年代初测定的,
直到70年代人们也未加怀疑。后来认为 εFe2.4C就是ηFe2C,出现争论,目前尚不 能得出确切结论……”
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13
谢谢大家!
中碳马氏体则是兼有低碳马氏体和高碳马氏体分解的特征。 (中碳马氏体在200℃以下回火时,形成碳原子的位错气 团和弘津气团【由于晶格弹性应力场的非对称性导致的偏 聚】,在100~300摄氏度之间形成ε碳化物)
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8
由此图可以看出,相对低碳马氏体而言,高碳马氏体的分解更早开始,且 在高于大约125℃时它们的马氏体中的碳含量一致。这或许是因为在高于 这个温度后碳原子可以长程扩散,使得平衡在动力学方面可以实现。