资源简介

(共22张PPT)
钢的回火
回火的定义与目的
Part 01
回火时组织转变
Part 02
回火的分类及应用
Part 03
回火脆性
Part 04
回火的定义与目的
一、回火的定义
回火是把淬火后的钢件，重新加热到A1以下某一温度，经保温后空冷至室温的热处理工艺。
由于钢淬火后的组织主要是马氏体和少量的残余奥氏体，它们处于不稳定状态，会自发地向稳定组织转变，从而引起工件变形甚至开裂。因此，淬火后必须马上进行回火处理。
回火一般也是热处理的最后一道工序。
二、回火的目的
1. 降低钢的脆性，消除或降低内应力。
淬火获得的马氏体组织脆而内应力大，如果在室温放置，由于内应力的重新分布常导致零件变形和开裂。因此，零件淬火后一般都要进行回火消除内应力，提高韧性。
2. 调整和稳定淬火钢的组织，以保证工件不再发生形状和尺寸变化。
淬火马氏体和残余奥氏体都是不稳定组织，会自发向稳定的铁素体和渗碳体转变，从而引起尺寸变化。回火可以使组织稳定，使零件在使用过程中不再发生尺寸变化。
二、回火的目的
3. 获得所需要的力学性能。
通过调整回火温度可以获得不同的强度、硬度和塑性、韧性，以满足不同工件的性能要求。
4. 改善加工性。
对退火难以软化的某些合金钢，在淬火或正火后采用高温回火，使钢中碳化物聚集，降低硬度。以提高切削加工性能。
回火时组织转变
一、钢在回火时的组织转变
钢淬火后的组织是不稳定的，存在着向稳定组织转变的自发倾向，回火只是加快了这种自发转变过程。根据碳钢回火时发生的过程和形成的组织，一般可将回火分为四个阶段：
一、钢在回火时的组织转变
当温度在100~200℃时，固溶在马氏体中的过饱和碳原子析出，形成ε碳化物（FexC），极为细小，使马氏体的过饱和度减小，晶格畸变程度降低，但α固溶体仍处于过饱和状态，所以性能上变化不大，硬度仍然很高，淬火应力在一定程度上有了减小。
第一阶段的回火得到的组织是过饱和的α固溶体和ε碳化物所组成的组织，这种组织称为回火马氏体。
第一阶段 马氏体的分解（200℃以下）
一、钢在回火时的组织转变
随着温度升高，马氏体继续分解，同时残余奥氏体开始分解。转变为与回火马氏体形态近似的下贝氏体。此时得到的组织为过饱和的α固溶体与碳化物，主要是回火马氏体。
马氏体分解造成的硬度降低，由残余奥氏体分解带来的硬度升高所补偿，钢的硬度降低不大，但淬火应力进一步减小。
第二阶段 残余奥氏体分解（200～300℃）
一、钢在回火时的组织转变
随着温度升高，马氏体快速分解，碳原子继续析出使过饱和α固溶体转变为铁素体；回火马氏体中的FexC 转变为稳定的粒状渗碳体，得到铁素体和极细渗碳体的机械混合物，即回火屈氏体。
经过此阶段的回火钢件中的内应力大部消除，钢的硬度、强度下降，塑性、韧性上升。
第三阶段 渗碳体的形成（250～400℃）
一、钢在回火时的组织转变
当温度继续升高，碳化物聚集长大，温度越高碳化物越大，得到粒状碳化物与铁素体的机械混合物，即回火索氏体。
此时固溶强化作用已经很弱，硬度、强度继续下降，塑性继续升高。
第四阶段 渗碳体聚集长大（400℃以上）
钢（45钢）的回火组织
二、钢在回火时的性能变化
基本规律：随着回火加热温度的升高,淬火件的强度、硬度下降,而塑性、韧性提高。回火钢的性能只与加热温度有关,而与冷却速度无关。
回火的分类及应用
一、低温回火（150～250℃）
低温回火的组织：是回火马氏体。硬度一般为HRC≥60。
低温回火的目的：是降低钢的淬火应力和脆性，获得回火马氏体组织，使钢具有高的硬度、强度和耐磨性。
低温回火应用：一般用来处理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滚动轴承和渗碳件等，以及渗碳、表面淬火的零件。
二、中温回火（350～500℃）
中温回火的组织：是回火屈氏体，硬度为35~45HRC
回火的目的：是获得高的弹性极限和屈服强度，并具有一定的韧性和疲劳抗力。
中温回火的应用：主要用于各种弹簧以及要求高屈服强度的结构件和模具等，如锻模、压铸模。
三、高温回火（500～650℃）
高温回火的组织：是回火索氏体组织，硬度为25~35HRC。
高温回火的目的：是具备良好的综合机械性能（较高的强度、塑性、韧性）。
调质处理：一般把淬火加高温回火的热处理称为“调质处理”。
高温回火的应用：广泛应用于处理各种重要的零件，特别是受交变和冲击载荷的各种曲轴、连杆、连杆螺栓、汽车拖拉机半轴、机床主轴及齿轮等重要机器零件。也常作为精密零件、模具、量具、表面淬火件、渗氮件的预备热处理，以获得均匀组织、减小淬火变形，并保证其心部具有良好的强韧性。
回火脆性
一、回火脆性的概念
淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却通过某温度区间时，冲击韧性值显著下降的现象，这种脆化现象称为回火脆性。
回火脆性有以下两类：
第一类回火脆性。淬火后的钢在300℃回火时，韧性下降，脆性增大的现象称为低温回火脆性，又叫第一类回火脆性；
第二类回火脆性。而在500～650℃温度范围内回火或经更高温度回火后缓慢冷却通过该温度区间时，冲击韧性下降的现象称为高温回火脆性，也叫第二类回火脆性。
二、回火脆性产生的原因和防止措施
产生原因：在300℃左右薄片状碳化物沿马氏体板条或针叶间界面析出，形成脆性簿壳，从而破坏了马氏体之间的连接，导致了冲击韧性的降低。
防治措施：目前尚无有效方法来完全消除第一类回火脆性，只有尽量避免在该温度范围内回火。
第一类回火脆性产生的原因和防止措施
二、回火脆性产生的原因和防止措施
产生原因：一般认为是由于某些杂质元素（如磷、锡、锑等）沿奥氏体晶界偏聚，消弱了晶界上原子间的结合力，使钢变脆，或者是由于某些化合物沿晶界析出，降低了晶界的强度所致。
防治措施：回火后快冷（水或油中冷却）；在钢中加入适量的钼、钨等元素来消除或延缓杂质元素在晶界的偏聚，也可预防回火脆性的产生。如果工件已产生回火脆性，可重新加热到550℃以上，然后快速冷却即可消除脆性。
第二类回火脆性产生的原因和防止措施：
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