钢的回火工艺基本知识

1、2022-3-151钢的回火钢的回火2022-3-152钢的回火钢的回火回火的概念：回火的概念： 将淬火钢加热到将淬火钢加热到低于临界点低于临界点A1的某一温的某一温度，度，保温保温一定时间，使淬火组织转变为一定时间，使淬火组织转变为稳定的稳定的回火组织回火组织，然后以适当的方式，然后以适当的方式冷冷却到室温却到室温的一种的一种热处理工艺热处理工艺。2022-3-153完全淬火的组织为：完全淬火的组织为：马氏体马氏体+残余奥氏体；残余奥氏体；不完全淬火的组织为：不完全淬火的组织为：马氏体马氏体+残余奥氏体残余奥氏体+贝贝氏体氏体+碳化物碳化物+先共析铁素体等。先共析铁素体等。 这些组织在这些组

2、织在A1以下都是亚稳定组织。以下都是亚稳定组织。发生亚稳定状态向稳定状态的过渡，最终的稳发生亚稳定状态向稳定状态的过渡，最终的稳定状态为铁素体定状态为铁素体+渗碳体。渗碳体。钢在淬火后所得的组织钢在淬火后所得的组织2022-3-154回火组织回火组织 回火马氏体回火马氏体 回火屈氏体回火屈氏体 回火索氏体回火索氏体2022-3-155钢回火的目的钢回火的目的降低淬火钢的脆性降低淬火钢的脆性提高韧性，调整硬度提高韧性，调整硬度消除内应力消除内应力稳定工件的尺寸稳定工件的尺寸获得所需要的力学性能获得所需要的力学性能2022-3-156一、淬火钢在回火时的组织转变一、淬火钢在回火时的组织转变 马氏体

3、中的碳的偏聚马氏体中的碳的偏聚主要发生在主要发生在20100碳原子处于扁八面体间隙碳原子处于扁八面体间隙碳原子偏聚在位错线上（板条、片状马氏体）碳原子偏聚在位错线上（板条、片状马氏体）2022-3-157淬火钢在回火时的组织转变淬火钢在回火时的组织转变 马氏体分解：马氏体分解：主要发生在主要发生在100200 马氏体中的过饱和碳原子脱溶以马氏体中的过饱和碳原子脱溶以碳化物（碳化物（Fex，x为为2-3）的形的形 式析出，析出的碳化物以极小片状分布在马氏体基体式析出，析出的碳化物以极小片状分布在马氏体基体上，这种组织称为回火马氏体，用上，这种组织称为回火马氏体，用“M回回”表示。表示。回火马氏体

4、：回火马氏体：相和弥散的相和弥散的碳化物组成的复相组织碳化物组成的复相组织2022-3-158马氏体的分解马氏体的分解 依据碳原子扩散距离的大小分为：依据碳原子扩散距离的大小分为： 二相式分解二相式分解 连续式分解连续式分解2022-3-159马氏体的二相式分解马氏体的二相式分解2022-3-1510马氏体的连续式分解马氏体的连续式分解2022-3-1511淬火钢在回火时的组织转变淬火钢在回火时的组织转变 残余奥氏体分解：残余奥氏体分解： 主要发生在主要发生在200300 残余奥氏体分解为残余奥氏体分解为碳化物和过饱和碳化物和过饱和，组织仍，组织仍是回火马氏体。是回火马氏体。2022-3-15

5、12淬火钢在回火时的组织转变淬火钢在回火时的组织转变 碳化物转变为碳化物转变为Fe3： 主要发生在主要发生在250400在保持马氏体形态的铁素体在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳基体上分布着细粒状渗碳体的组织，称为回火屈氏体的组织，称为回火屈氏体，用体，用“T回回”表示。表示。2022-3-1513淬火钢在回火时的组织转变淬火钢在回火时的组织转变2022-3-1514淬火钢在回火时的组织转变淬火钢在回火时的组织转变 渗碳体的聚集长大及渗碳体的聚集长大及相再结晶相再结晶 主要发生在主要发生在400以上以上形成颗粒状渗碳体，铁素体由针片状转变为多边形成颗粒状渗碳体，铁素体由针片状转变为

6、多边形，这种组织称为回火索氏体，用形，这种组织称为回火索氏体，用“S回回”表示。表示。2022-3-1515二、回火温度二、回火温度根据工件所要求的机械性能、所用的回火根据工件所要求的机械性能、所用的回火温度可分为三种：温度可分为三种： 低温回火：低温回火：150 C 250 C回火马氏体回火马氏体 中温回火：中温回火：350 C 500 C回火屈氏体回火屈氏体 高温回火：高温回火：500 C 650 C回火索氏体回火索氏体 2022-3-15161、低温回火、低温回火低温回火（低温回火（150250） 组织为回火马氏体（隐晶马氏体和细粒状组织为回火马氏体（隐晶马氏体和细粒状碳化物）碳化物）能

7、降低内应力和脆性，并保持高硬度和耐磨能降低内应力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。性。用于工具、模具、轴承、用于工具、模具、轴承、 渗碳件及经表面渗碳件及经表面淬火的工件。淬火的工件。2022-3-15172、中温回火、中温回火中温回火（中温回火（350500） 组织为回火索氏体组织为回火索氏体具有较高弹性、高强度和硬度、良好的塑具有较高弹性、高强度和硬度、良好的塑性和韧性性和韧性硬度为硬度为35-45HRC35-45HRC主要用于弹簧零件及热锻模具的处理主要用于弹簧零件及热锻模具的处理2022-3-15183、高温回火、高温回火高温回火（高温回火（500650）组织为回火索氏体，具有良好的综合机

8、械组织为回火索氏体，具有良好的综合机械性能。性能。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称作调质处理，简称称作调质处理，简称 “调质调质”。调质广泛用于处理重要的结构零件，如调质广泛用于处理重要的结构零件，如螺螺栓、栓、轴、齿轮等。轴、齿轮等。 2022-3-1519三、回火保温时间三、回火保温时间 回火保温时间要保证工件各部分温度均回火保温时间要保证工件各部分温度均匀，组织转变充分进行，尽可能降低或匀，组织转变充分进行，尽可能降低或消除内应力，使工件回火后的性能符合消除内应力，使工件回火后的性能符合技术要求。技术要求。2022-3-1520四、回火后的冷却四

9、、回火后的冷却 空冷空冷 油冷油冷 水冷水冷2022-3-1521回火过程中的性能变化回火过程中的性能变化2022-3-1522回火过程中的性能变化回火过程中的性能变化 总的规律是：随回火温度升高，强度、硬度下降，塑性、总的规律是：随回火温度升高，强度、硬度下降，塑性、韧性上升。韧性上升。 回火温度在回火温度在200以下以下,钢的硬度不钢的硬度不降低降低,对高碳钢，甚至略有升高。对高碳钢，甚至略有升高。 回火温度在回火温度在200300,高碳钢的高碳钢的硬度再次升高硬度再次升高,中、低碳钢硬度缓慢降中、低碳钢硬度缓慢降低。低。 回火温度回火温度300以上，钢的硬度呈以上，钢的硬度呈直线下降。直

10、线下降。 回火屈氏体、回火索氏体和球状珠回火屈氏体、回火索氏体和球状珠光体与过冷奥氏体直接分解得到的屈光体与过冷奥氏体直接分解得到的屈氏体、索氏体和珠光体的力学性能有氏体、索氏体和珠光体的力学性能有显著区别。显著区别。2022-3-1523五、回火脆性五、回火脆性 一般情况，淬火钢回火时冲击韧性随回一般情况，淬火钢回火时冲击韧性随回火温度升高而增大。火温度升高而增大。 在某些温度区间回火，出现冲击韧性显在某些温度区间回火，出现冲击韧性显著降低的现象（著降低的现象（回火脆性回火脆性 ）。）。2022-3-1524中碳镍铬钢冲击韧性与回火温度的关系中碳镍铬钢冲击韧性与回火温度的关系 250-400

11、oC回火（第一类或低温回火脆性）回火（第一类或低温回火脆性） 450-650oC回火（第二类或高温回火脆性）回火（第二类或高温回火脆性）2022-3-15251、 第一类回火脆性第一类回火脆性温度范围温度范围 250400之间，也称为低温回火脆性。之间，也称为低温回火脆性。特征特征（1 1）具有不可逆性；）具有不可逆性；（2 2）与回火后的冷却速度无关；）与回火后的冷却速度无关；（3 3）断口为沿晶脆性断口。）断口为沿晶脆性断口。2022-3-1526三种观点：三种观点：（1 1）残余）残余A A转变理论转变理论第一类回火脆性出现的温度范围正好与碳钢第一类回火脆性出现的温度范围正好与碳钢回火时

12、残余回火时残余A转变的温度范围相对应。转变的温度范围相对应。第一类回火脆性第一类回火脆性产生的原因产生的原因2022-3-1527（2 2）碳化物析出理论）碳化物析出理论 钢回火时，钢回火时，-FeXC转变为转变为-Fe5C2或或-Fe-Fe3 3C的的温度与产生第一类回火脆性的温度相近，而新形温度与产生第一类回火脆性的温度相近，而新形成的碳化物呈薄片状，且沿板条成的碳化物呈薄片状，且沿板条M的板条间、板的板条间、板条束的边界或片状条束的边界或片状M的孪晶带或晶界上析出，从的孪晶带或晶界上析出，从而使材料的脆性增加。而使材料的脆性增加。回火温度如进一步提高，薄片状碳化物将聚集长回火温度如进一步

13、提高，薄片状碳化物将聚集长大和球化，将导致脆性降低，冲击韧性升高。大和球化，将导致脆性降低，冲击韧性升高。第一类回火脆性第一类回火脆性产生的原因产生的原因2022-3-1528（3 3）杂质偏聚理论）杂质偏聚理论 S、P、Sb（锑）、（锑）、As（砷）等杂质元素在回火（砷）等杂质元素在回火时向晶界、亚晶界上偏聚，降低了晶界的断裂强时向晶界、亚晶界上偏聚，降低了晶界的断裂强度，引起了第一类回火脆性。度，引起了第一类回火脆性。第一类回火脆性第一类回火脆性产生的原因产生的原因2022-3-1529（1 1）降低钢中杂质元素的含量；）降低钢中杂质元素的含量；（2 2）用）用AlAl脱氧或加入脱氧或加入

14、NbNb、V V、TiTi等合金元素等合金元素细化细化A A晶粒；晶粒；（3 3）加入）加入MoMo、W W等可以减轻；等可以减轻；（4 4）加入）加入CrCr、SiSi调整温度范围（推向高温）；调整温度范围（推向高温）；（5 5）采用等温淬火代替淬火回火工艺。）采用等温淬火代替淬火回火工艺。第一类回火脆性第一类回火脆性防止方法防止方法2022-3-15302、第二类回火脆性、第二类回火脆性温度范围温度范围 450650450650之间，也称为高温回火脆性。之间，也称为高温回火脆性。特征特征（1 1）具有可逆性；）具有可逆性；（2 2）与回火后的冷却速度有关；）与回火后的冷却速度有关；（3 3

15、）与组织状态无关，但以）与组织状态无关，但以M M的脆化倾向大；的脆化倾向大；（4 4）在脆化区内回火，回火后脆化与冷却速度无关；）在脆化区内回火，回火后脆化与冷却速度无关；（5 5）断口为沿晶脆性断口。）断口为沿晶脆性断口。2022-3-1531（1）出现回火脆性时，）出现回火脆性时，Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原等都向原A晶界偏聚，都集中在晶界偏聚，都集中在23个原子厚度个原子厚度的晶界上，回火脆性随杂质元素的增多而增大。的晶界上，回火脆性随杂质元素的增多而增大。Ni、Cr不仅自身偏聚，而且促进杂质元素的偏不仅自身偏聚，而且促进杂质元素的偏聚。聚。（2）淬火未回火或回火未经脆化处理的，均）淬火未回火或回火未经脆化处理的，均未发现合金元素及杂质元素的偏聚现象。未发现合金元素及杂质元素的偏聚现象。（3）