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回火馬氏體
鎖定
- 中文名
- 回火馬氏體
- 外文名
- tempered martensite
- 形 狀
- 針狀體
- 性 能
- 高的硬度、耐磨性
- 產 生
- 淬火
- 晶體結構
- 體心四方
回火馬氏體簡介
低温回火(150-250℃) 所得到的組織是回火馬氏體,其性能是:具有高的硬度(HRC58-64)和高的耐磨性,因內應力有所降低,故韌性有所提高。這種回火方法主要用於刃具,量具,拉絲模以及其它要求硬而耐磨的零件。
鋼淬火後的組織是馬氏體及少量殘餘奧氏體,它們都是不穩定的組織,都有向穩定的組織(鐵素體和滲碳體兩相混合物)轉變的傾向。但在室温下,原子活動能力很差,這種轉變速度極慢.隨着回火温度的升高,原子活動能力加強,組織轉變便以較快的速度進行.由於組織的變化,鋼的性能也發生相應的變化。
由極細的ε碳化物和低過飽和度的鐵素體組成。過渡相ε碳化物的析出使母體過飽和度減 小,正方度降低,但並不改變淬火馬氏 體的針狀特徵。ε碳化物是極細的並 與母體保持共格聯繫的薄片,彌散分 布,屬正交點陣,分子式為Fe2.4C。顯 微鏡下,高碳回火馬氏體為黑色針狀,低碳回火馬氏體為暗板條狀,中碳為兩者的混合。而極細的ε析出物在電 子顯微鏡下才能看到。與鋼的其他組織相比,回火馬氏體具有很高的強度、硬度、耐磨性和韌性。
回火馬氏體製作過程
這種出過飽和程度較低的馬氏體和極細的碳化物所組成的組織,稱為回火馬氏體。
300-400℃滲碳體的形成,鋼在回火的這一階段,從過飽和固溶體中析出的碳化物轉變為顆粒狀的滲碳體(Fe3C)。當温度達到400℃時,α固溶體中過飽和的碳已基本完全析出,α-Fe晶格恢復正常,由過飽和固溶體轉變為鐵素體。鋼的內應力基本清除。
400℃以上滲碳體的聚集長大,在第三階段結束時,鋼內形成了細粒狀滲碳體均勻分佈在鐵素體基體上的兩相混合物,隨着回火温度的升高,滲碳體顆粒不斷聚集而長大。根據混合物中滲碳體顆粒大小,可將回火組織分為二種:400-500℃內形成的組織,滲碳體顆粒很細小,稱為回火屈氏體。温度升高到500-600℃時,得到細小的粒狀滲碳體和鐵素體的機械混合物,稱為回火索氏體。
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回火馬氏體回火
將經過淬火的工件,重新加熱到低於臨界温度的適當温度,保温一段時間,然後以一定方式冷卻下來的金屬熱處理方法。以鋼鐵為例,適當的温度指適當低於Ac1(共析線) 的温度。冷卻方式可以是空氣冷卻,也可以在水、油等介質中冷卻。回火是淬火的後續工序。經過淬火的工件,一般都需要進行回火處理。回火的主要目的是: 降低脆性、消除內應力、減小工件的變形和開裂傾向;調整硬度提高塑性和韌性,以獲得工件所要求的機械性能;穩定工件尺寸;提高工件內部組織的穩定性,以實現不穩定的不平衡組織轉變為穩定的平衡組織。
回火的種類有多種,以温度的不同可分為低温回火 (150~250℃)、中温回火 (350~450℃) 和高温回火 (500~680℃)。通常根據對工件機械性能的要求來確定回火温度。在生產實踐中,硬度的測定比較簡便,常以硬度值作為選擇回火温度以及工藝的主要參考指標。低温回火主要應用在各類工具、模具、滾動軸承以及滲碳或表面淬火工件,以達到降低內應力和脆性,保持淬火後的高硬度和耐磨性的目的。中温回火主要應用於各種彈簧、鍛模、衝擊型工具和其他要求高強度的工件,以獲取適宜的韌性、彈性和好的屈服強度。高温回火廣泛應用在各種較為重要的結構零件、連桿、螺栓、齒輪和軸類等,既可作為最終熱處理,又可作為預備熱處理 (為下道工序提供組織準備)。通常把淬火加高温回火稱作“調質”處理。儘管目前有人試用形變熱處理來代替調質處理,但在機械製造行業中,調質的應用仍然十分廣泛。
除了在爐中進行加熱回火的常規方法之外,生產實踐中根據不同的需要,還產生了一些其他回火方法; 如自回火和感應加熱回火。(1) 自回火。在工件進行淬火操作時,不讓冷卻進行到底,而提前中斷冷卻。利用心部的餘熱加熱外部的淬硬層,並達到一定的回火温度進行回火,保持淬硬層的回火效果。在一些工具、曲軸等工件上,已成功地得到了應用。(2) 感應加熱回火。利用工頻感應加熱回火,可大大縮短工藝時間,易實現自動化,提高生產效率。例如一些形狀簡單的軸承套圈和軸類等均可採用此類回火。(3) 其他回火方法。按加熱方式不同,還有火焰加熱回火、通電加熱回火等。這些方法時效處理的作用與回火近似,時間化費較長。低温時效處理實際就是補充回火過程。
[2]
回火馬氏體馬氏體
早在19世紀末,人們就已經知道把鋼從高温急冷(淬火)時,鋼會從高温相轉變為較硬的另一種相,為紀念德國冶金學家Adolph Martens,將淬火後形成的相稱為馬氏體.到20世紀50年代,馬氏體定義為符合馬氏體相變基本特徵的相變產物。除了鋼以外,許多鐵合金、有色金屬和合金都有馬氏體。一般鋼內馬氏體的形態是多種多樣的,但就其特徵而言可分為兩類:一類是低碳馬氏體,呈條狀,其亞結構為位錯,稱為條狀或位錯型馬氏體。另一類是高碳馬氏體,呈片狀(針狀、透鏡狀),其亞結構為細的孿晶,稱為片狀或孿晶型馬氏體。含碳量大約在0.4%~1.0%之間為條狀馬氏體及片狀馬氏體的混合組織。
Fe-C馬氏體的強度主要決定於碳的固溶強化以及自回火的時效強化,孿晶亞結構也有附加強化的作用,原始奧氏體的晶粒大小及馬氏體的大小對強度也具有影響。Fe-N馬氏體的強度也具類似的情況,對替代式固溶體,如Fe-Ni馬氏體的強度主要為固溶強化。Fe-C馬氏體的韌性主要決定於亞結構的類型,孿晶降低韌性。條狀馬氏體的韌性則主要決定於馬氏體領域的大小。低碳的位錯型馬氏體具有相當的強度和良好的韌性,高碳的孿晶型馬氏體具有大的強度但韌性很差。因此,對結構鋼來説,以各種途徑來強化馬氏體的同時,使其亞結構基本保持位錯型,這樣可以兼具強度和韌性。由於Fe-Ni-C合金的形態和Ms温度有關係,而形態又和性質有聯繫,因此合金的Ms温度也能和其性質聯繫起來,如增加鋼中含碳量,使Ms降低,促使孿晶形成,馬氏體的形態由條狀(位錯亞結構)變為條狀和片狀(孿晶亞結構)的混合組織,乃至完全形成片狀馬氏體.外加應力、熱處理等均會影響Ms點,一般合金的Ms愈高,韌性和塑性也愈好. 但碳雖提高鋼的Ms點,但仍促使孿晶的形成對鋼的韌性不利。
某些有色合金也具馬氏體,其形態為片狀,內部亞結構具有孿晶和層錯結構兩大類,層錯類型一般有:3R (=ABC…),9R(=ABCBCACAB),18R(=AB′CB′CA′CA′BA′BC′BC′AC′AB′),2H( =AB),11H(=ABCBCACABAB)或這些層錯的混合類型,都呈層狀。