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回火
回火是將淬火后的零件加熱到Ac1以下的適當溫度保持一定時間(一般為1-3h),隨后用符合要求的方法冷卻(通常為空冷),以獲得所需組織和性能的熱處理工藝。
(1)回火的目的鋼粹成馬氏體后一般都要進行回火,對產品使用性能和壽命起決定性的作用,其主要目的是:
1)降低脆性、消除或降低內應力。漳火獲得的馬氏體組織脆而內應力大,如果在室溫放置,由于內應力的重新分布常導致零件變形、開裂。因此,零件漳火后一般都要進行回火以消除應力,提高韌性。
2)獲得所要求的力學性能。通過調整回火溫度,可獲得不同的硬度、強度和韌性,以滿足所要求的力學性能。
3)穩定尺寸。淪火馬氏體和殘留奧氏體都是不穩定組織,會自發地向穩定的鐵素體和滲碳體轉變,從而引起尺寸變化。回火可使組織穩定,使零件在使用過程中不再發生尺寸變化。
4)改善可加工性。對退火難以軟化的某些合金鋼,在津火或正火后采用高溫回火,可使鋼中碳化物聚集,降低硬度,以提高可加工性。
(2)淬火鋼在回火時發生的轉變鋼粹火后的組織是不穩定的,存在著向穩定組織轉變的自發傾向。回火只不過加快了這種自發轉變過程。根據碳鋼回火時發生的轉變過程和形成的組織,一般可將回火分為四個階段。
第一階段:約200℃以下時,馬氏體開始分解。a固溶體中過飽和的碳原子以e碳化物(Fe24C)形式析出,極為細小,并與母相保持共格關系,但a固溶體仍處于過飽和狀態,所以性能上變化不大,硬度仍然很高。
所謂“共格關系”,是指兩相界面上的原子恰好位于兩品格的共點線上。
第一階段回大的組織由過飽和a固溶體和與其品格相聯系的e碳化物所組成,這種組織稱為回火馬氏體。回火馬氏體品體易腐蝕,在顯微鏡下高碳鋼呈黑色針狀,低碳鋼呈暗板條狀。這種組織由于c碳化物析出,品格時變程度降低,使淬火應力在一定程度上減小
第二階段:約200-300℃,殘留奧氏體分解。這一階段由于馬氏體的分解,降低了對殘留奧氏體的壓力,使其轉變為下貝氏體,到300℃基本結束。組織亦為過飽和a固溶體和彌散分布的并保持共格的。碳化物所組成。馬氏體分解造成的硬度降低,由殘留奧氏體分解帶來的硬度升高所補償,鋼的硬度降低不大,但漳火應力進一步減小
第三階段:約250-400℃,回火托氏體形成。馬氏體快速分解,碳從過飽和固溶體中析出轉變為鐵素體,同時e碳化物轉變為穩定的細粒狀滲碳體。到400℃基本結束。內應力大部分消除,鋼的硬度、強度下降,塑性上升(圖6-36)。此時的組織為鐵素體+細粒狀滲碳體的混合物,稱為回火托氏體。在光學顯微鏡下不能把兩相區分開
第四階段:400℃以上時,碳化物聚集長大。回火托氏體中的a固溶體恢復為平衡碳濃度的鐵素體,完成回復和再結晶過程,針狀a相變為多邊形鐵素體。此時固溶體強化作用消失,滲碳體顆粒快速聚集長大,硬度、強度繼續下降,塑性繼續升高(圖6-36)。在500-600℃范圍內回火后的組織,用光學顯微鏡能區別出鐵素體和滲碳體兩相,稱為回火索氏體(多邊形鐵素體和粗粒狀滲碳體的機械混合物)。
在650-A,溫度下回火時,鋼的組織由多邊形的鐵素體和更大的粒狀滲碳體組成,在光學顯微鏡下與球化退火后的組織相似,稱為回火珠光體。