钢的回火

2019-07-0207:40:24钢的回火已关闭评论

钢的回火是将淬火钢重新加热到A c1点以下适当温度,保温一定时间,然后冷却的热处理工艺。淬火钢不经回火一般不能直接使用。这是因为钢的淬火组织由淬火马氏体和残余奥氏体所组成,它们都是不稳定的组织,而淬火马氏体又极脆,同时淬火工件中存在着很大的内应力,若不及时回火,会使工件发生变形甚至开裂。回火的目的就是为了消除工件淬火后的上述缺陷。通过淬火和适当的回火相配合,可以调整和改善钢的性能,以满足各种工件不同的性能要求。

(1)回火过程中的组织转变

淬火钢在回火过程中的组织转变,可分为以下4个阶段。

1)马氏体的分解

在100℃以上回火,马氏体就开始分解。马氏体中的碳以ε-Fe2.4 C的形式析出,使过饱和度降低。到350℃左右时,α相中含碳量降至接近平衡浓度,马氏体分解基本结束。但此时α相仍保持针状特征。这种由极细的ε-Fe2.4 C和低过饱和度的α相组成的组织,称为回火马氏体,因易腐蚀,颜色较暗,如图1.4.21(a)所示。

图1.4.21 45钢的回火组织

2)残余奥氏体的分解

马氏体的分解使α固溶体的过饱和度降低,内应力减小,从而为残余奥氏体的转变创造了条件。残余奥氏体的分解主要发生在200~300℃。此时残余奥氏体析出ε碳化物,同时进行晶格改组,从面心立方晶格的γ固溶体转变为体心立方晶格的α固溶体。其转变产物也称为回火马氏体。

3)碳化物的转变

ε-Fe2.4 C为不稳定组织,在250~400℃回火时转变为更稳定的渗碳体Fe3 C,其形态也从薄片状转变为细小的颗粒状。此时的组织为铁素体和细小碳化物所组成的混合物,称为回火屈氏体,如图1.4.21(b)所示。

4)渗碳体的积聚长大和α相再结晶

在400℃以上渗碳体逐渐积聚长大,形成较大的粒状渗碳体,到达600℃以上时,渗碳体迅速粗化。同时,在450℃以上α相开始再结晶,失去针状形态,而成为多边形铁素体。其组织转变产物称为回火索氏体。

淬火钢的上述回火转变过程如图1.4.22所示。可见,淬火钢回火时的组织变化是在不同温度范围内发生的,但又是交叉重叠进行的,在同一回火温度可能进行着几种不同的变化。钢在回火后表现出来的性能是这些变化的综合结果,即随着回火温度升高,硬度、强度下降,而塑性、韧性提高,如图1.4.23所示。

图1.4.22 钢在回火时的变化

图1.4.23 40钢回火温度对力学性能的影响

(2)回火的分类及应用

钢在不同的温度下回火,将获得不同的性能。按回火温度的高低,可将钢的回火分为3类:

1)低温回火(150~250℃)

低温回火后的组织为回火马氏体,回火的主要目的是降低淬火应力和脆性,而保持淬火后钢的高硬度(58~64 HRC)和高耐磨性。多用于处理各种工模具以及渗碳淬火或表面淬火的工件。

2)中温回火(350~500℃)

在此温度范围内回火,可获得回火屈氏体组织,该组织由极细粒状渗碳体和针状铁素体组成,硬度为35~45 HRC。回火屈氏体具有较高的弹性极限和屈服极限,并有一定的韧性,多用于各种弹簧。

3)高温回火(500~650℃)

高温回火可获得回火索氏体,由细粒状渗碳体和多边形铁素体组成。回火索氏体的硬度为25~35 HRC。这种组织的特点是综合性能好,在保持较高强度的同时,具有较好的塑性和韧性。这种淬火加高温回火的热处理又称为调质,广泛用于处理各类重要零件,例如轴、齿轮、连杆、螺栓等。

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