淬火钢在回火时组织会产生什么变化

来源:热处理技术图解手册作者:薄鑫涛

    淬火后的组织是马氏体和部分残留奥氏体,这两种组织是处于亚稳定状态的组织。在回火时,会随着回火温度的升高发生不同的组织变化;同时,也引起力学性能的改变。

    淬火钢在回火过程中的组织变化分以下四个阶段:

    (1)马氏体的分解。在80~ 250℃温度区间回火,马氏体发生分解,马氏体中过饱和的碳以ε碳化物的形式析出,马氏体中碳含量降低。析出的ε碳化物的晶粒还与马氏体晶格保持一定的联系,呈高度弥散的极细薄片,甚至在电子显微镜下,都难以分辨。ε碳化物的析出,使马氏体变得容易腐蚀,显微组织呈黑色,这就是回火马氏体,见图3-10。回火马氏体的硬度与淬火马氏体相近或略有降低,但脆性较小。

淬火马氏体与回火马氏体的显微组织

    3-10    淬火马氏体与回火马氏体的显微组织

    a)淬火马氏体b)回火马氏体

    (2)残留奥氏体的转变。在200~300℃温度区间回火时,马氏体的分解继续进行,主要是残留奥氏体的转变。残留奥氏体的转变与过冷奥氏体转变的规律相同,转变产物为马氏体或下贝氏体,但马氏体很快会被回火,成为回火马氏体。

    (3)渗碳体形成。在300~400℃温度区城内,ε碳化物消失,出现了渗碳体;同时,马氏体继续分解,以渗碳体的形式析出过饱和的碳。当α固溶体中的碳接近平衡状态时,铁素体恢复,晶格的歪扭基本消失,内应力大大消除。这时钢由铁素体和细粒状渗碳体组成,称为回火托氏体。回火托氏体具有较高的硬度和强度,并具有一定的韧性和塑性。

    (4)碳化物的聚集长大。回火温度升高到400℃以上时,钢中碳化物通过减小表面积来降低能量,逐渐聚集成球状。随着回火温度的升高,碳化物的球状粒子逐渐长大,在500~650℃形成粒状碳化物和铁素体的混合物,称为回火索氏体。回火索氏体的硬度和强度比回火托氏体低,但塑性和韧性更好,具有良好的综合力学性能。