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    淬火鋼回火時力學性能的變化是不同的原因引起的


    ●低碳鋼回火后力學性能 
    當低于200℃回火時,強度與硬度下降不多,塑性與韌性也基本不變。這是由于此溫度下僅有碳原子的偏聚而無析出。固溶強化得以保持的緣故。
    當高于300℃回火,硬度大大下降,塑性有所上升。這是由于固溶強化消失,碳化物聚集長大,α相回復、再結晶所致。所得綜合性能并不優于低碳馬氏體低溫回火后性能。
    ●高碳鋼一般采用不完全淬火,使奧氏體中碳含量在0.5%左右。淬火后低溫回火以獲高的硬度,并生成大量彌散分布的碳化物以提高耐磨性,細化奧氏體晶粒。
    當高于300℃回火時,硬度、強度下降明顯,塑性有所上升,沖擊韌性下降至most低。這是由于薄片狀θ碳化物析出于馬氏體條間并充分長大,從而降低了沖擊韌性, 而α基體因回復和再結晶共同作用,提高了塑性,降低了強度。
    當低于200℃回火,硬度會略有上升,這是由于析出彌散分布的ε(η)碳化物,引起的時效硬化。
    ●中碳鋼回火后的力學性能
        當低于200℃回火,析出少量的碳化物,硬化效果不大,可維持硬度不降。當高于300℃回火,隨回火溫度升高,塑性升高,斷裂韌性KIC劇增。強度雖然下降,但仍比低碳鋼高的多。
    ●回火脆性
        某些鋼在回火時,隨著回火溫度的升高,沖擊韌性反而降低。 由于回火引起的脆性稱為回火脆性。
    當300℃回火時,硬度下降緩慢,一方面碳的進一步析出會降低硬度;另一方面, 由于高碳鋼中存在的較多的殘余奧氏體向馬氏體轉變,又會引起硬化。這就造成硬度下降平緩,甚至有可能上升;鼗鸷笕蕴幱诖嘈誀顟B。
    在200~350℃出現的,稱為第一類回火脆性;在450~650℃出現的,稱為第二類回火脆性。
    1. 第一類回火脆性,屬不可逆回火脆性。
    當出現了第一類回火脆性后,再加熱到較高溫度回火,可將脆性消除;如再在此溫度范圍回火,就不會出現這種脆性。故稱之為不可逆回火脆性。在不少鋼中,都存在第一類回火脆性。當鋼中存在Mo、W、Ti、Al,則第I類回火脆性可被減弱或抑制。
    目前,關于引起第一類回火脆性的原因說法很多,尚無定論?磥,很可能是多種原因的綜合結果,而對于不同的鋼料來說,也很可能是不同的原因引起的。
    most初,根據第一類回火脆性出現的溫度范圍正好與碳鋼回火時的第二個轉變,即殘余奧氏體轉變的溫度范圍相對應而認為第一類回火脆性是殘余奧氏體的轉變引起的,因轉變的結果將使塑性相奧氏體消失。這一觀點能夠很好地解釋促Cr、Si等元素將第一類回火脆性推向高溫以及殘余奧氏體量增多能夠進第一類回火脆性等現象。但對于有些鋼來說,第一類回火脆性與殘余奧氏體轉變并不完全對應。故殘余奧氏體轉變理論不能解釋各種鋼的第一類回火脆性。
    之后,殘余奧氏體轉變理論又一度為碳化物薄殼理論所取代。經電鏡證實,在出現第一類回火脆性時,沿晶界有碳化物薄殼形成,據此認為第一類回火脆性是由碳化物薄殼引起的。沿晶界形成脆性相能引起脆性沿晶斷裂這已是公認的了。問題是所觀察到的碳化物薄殼究竟是怎樣形成的。
    前已提及,低、中碳鋼淬火后得到板條馬氏體以及沿板條條界分布的碳含量高的薄殼狀殘余奧氏體。低溫回火時,在碳含量低于0.2% 的板條馬氏體內只發生碳的偏聚而不析出碳化物,而碳含量高于0.2% 的馬氏體則有可能在馬氏體內部均勻彌散析出亞穩過渡碳化物。
    當回火溫度超過200℃后,在低碳馬氏體中也有可能析出細針狀碳化物。與此同時,還將在板條馬氏體條界形成θ- 碳化物的核并長成條片狀θ- 碳化物。這一θ- 碳化物的形成即依靠殘余奧氏體的分解,也依靠馬氏體內已析出的彌散的亞穩過渡碳化物及細針狀θ- 碳化物的回溶。這種條片狀θ- 碳化物即電鏡下觀察到的薄殼狀碳化物。由此可見,對于在板條界有較多高碳殘余奧氏體的鋼料來說,殘余奧氏體轉變理論與碳化物薄殼理論是一致的。高碳馬氏體在200℃以下回火時就已有亞穩過渡碳化物在片狀馬氏體內部彌散析出,而當回火溫度高于200℃時將在富碳孿晶界面析出條片狀χ及θ-碳化物。與此同時,已經析出的θ-碳化物將回溶。分布在同一個孿晶界面上的條片狀χ及θ- 碳化物將連成碳化物片,故斷裂易于沿這樣的面發生,使鋼料脆性增加;鼗饻囟冗M一步提高時,薄片狀碳化物通過破裂、聚集、長大而成為顆粒狀碳化物,故使脆性下降,沖擊韌性升高。 
    第三種理論為晶界偏聚理論。即在奧氏體化時雜質元素P,Sn,Sb,As等將偏聚于晶界。雜質元素的偏聚引起晶界弱化而導致脆斷。雜質元素在奧氏體晶界的偏聚已用俄歇(Auger)電子譜儀及離子探針得到證實[43,44]。Mn、Si、Cr、Ni、V能夠促進雜質元素在奧氏體晶界的偏聚,故能促進第一類回火脆性的發展。Mo、W、Ti、Al能阻止雜質元素在奧氏體晶界的偏聚,故能扼制第一類回火脆性的發展。
    2. 第二類回火脆性,屬可逆回火脆性。
    即在脆化以后,如重新加熱到650℃以上,然后快冷至室溫,則可消除脆化。在脆化消除后,還可再次發生脆化,故稱之為可逆回火脆性;瘜W成分是影響第二類回火脆性的因素。按作用不同分為三類:
    (1) 雜質因素P,Sn,Sb,As,B,S;
    (2) 促進第二類回火脆性的元素Ni,Cr,Mn,Si,C;
    (3) 抑制第二類回火脆性的元素Mo,W,V,Ti及稀土元素La,Nb,Pr;
    雜質元素必須與促進第二類回火脆性的元素共存時,才會引起回火脆性。

    【上一個】 鑄鐵的回火與淬火介紹說明很重要 【下一個】 回火爐之球墨鑄鐵淬火和回火工藝

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