北京科技大学金属材料学实验报告思考题

回火的过程实际上就是马氏体分解的过程，也是过饱和固溶的碳从α-Fe中脱溶并形成碳化物的过程。回火温度越高，马氏体分解越充分，分解产物的长大越充分。在回火过程中，回火温度--回火组织--钢的性能之间存在着一一对应关系。回火温度越高，钢的硬度越低。

在150-250之间的回火称为低温回火，回火后的组织称为回火马氏体;

在350-500之间进行的回火称为中温回火，回火后的组织称为回火屈氏体

在500-650之间进行的回火称为高温回火，回火后的组织称为回火索氏体

可以看出，回火之后，α-Fe中固溶的碳明显减少，使得碳固溶强化的作用大大减弱，反映到硬度上，就是随着回火温度升高，一般硬度都会下降。

淬火温度对组织和性能的影响:

根据45钢

“晶粒粗大马氏体，1000摄氏度，水淬，59.1”、

“晶粒细小马氏体，860，水淬，57.1”、

“铁素体+马氏体，770，水淬，46.2”;

40CrNi

“晶粒粗大马氏体，1000摄氏度，油淬，40.6”、

“晶粒细小马氏体，860，油淬，50.9”、

T8

“晶粒粗大马氏体，1000摄氏度，水淬，66.2”、

“晶粒细小马氏体，860，水淬，57.3”、

可以得到如下结论:

高温淬火得到粗晶马氏体，低温淬火得到细晶马氏体，而温度在铁素体与奥氏体两相区的淬火得到铁素体+马氏体双相组织。在Ac3线以上，在保温时间相同的情况下，温度越高，得到的马氏体的晶粒越粗大。这是因为淬火温度越高，奥氏体晶粒长大的越快，因此在淬火的时候获得的马氏体晶粒也就越粗大。另外，尽管45钢和T8钢均表现出淬火温度越高，钢的硬度越高，但是本人对这一现象持怀疑态度。所谓金属硬度小，也就是硬度测试仪的压头容易压入金属，即金属容易发生塑性变形。塑性变形本质上是金属中的位错运动导致的。而晶界等会阻挡位错的运动。晶粒越小，同样大小的一块材料中，晶界就越多，对位错运动的阻碍就越大，材料形变的阻力就越大，宏观上就是硬度高。因此我对45钢、T8钢实验数据所显示出来的马氏体晶粒越粗大，硬度越高持怀疑态度。

当淬火温度在两相区的时候，由于出现铁素体，因此硬度会低于细晶马氏体组织。

淬火介质对组织和性能的影响:

根据45钢

“晶粒细小马氏体，860，水淬，57.1”，

“屈氏体网+马氏体，860，油淬，29.5”

T8钢

“晶粒细小马氏体，770，水淬，57.3”

“屈氏体网+马氏体，770，油淬，38.9”

可得到如下结论:

淬火介质不同，冷却速度不同，这样在过冷奥氏体连续冷却转变图中，水淬和油淬的冷却曲线与图中不同组织区域相交情况就会不同。对于水淬而言，由于其冷速快，因此奥氏体全部转变成马氏体，而对于油淬而言，其冷却速度慢，与屈氏体区域相交，这样先形成屈氏体，剩下的奥氏体便一起转变成了马氏体。因此淬火介质通过控制冷却速度从而控制组织的转变形成。由于一部分奥氏体转变成了屈氏体，因此通过油淬的试样的硬度小一些，由此可以得到当淬火温度，时间相同时，淬火介质的导热性越差，那么得到的试样的硬度越低。

分析合金元素对淬透性，回火稳定性的影响。

通过40CrNi和45号钢进行比较可知，前者通过油淬即可淬透，而后者则需要冷却速度更快的水淬。从临界淬透直径也可以看出这一点:45钢在静油中的淬火临界直径为10mm，在20水中的淬火临界直径为20mm，而试样的直径为15mm，因此，需要淬透必须使用水淬。而40CrNi在静油中的淬火临界直径为24mm，在20水中的淬火临界直径为41mm，使用油淬完全可以淬透。因此可以得到添加大部分合金元素可以提高钢的淬透性。

在淬火过程中,合金元素或固熔或形成碳化物,起到稳定奥氏体作用,从材料等温转变曲线来讲,即C曲线向右移动,材料发生马氏体转变的温度区间增大,转变时间增长,从而使奥氏体转变为马氏体的转变率越高,即有效淬硬深度(淬透性)增加.

所谓回火稳定性，是指淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。从数据以及24、40CrNi、T8硬度随回火温度的变化曲线可以分析得到:40CrNi在进行回火时，硬度随回火温度升高而降低的趋势是最弱的。由此可以得到添加大部分合金元素可以提高合金的回火稳定性。其原因如下:合金元素会滞缓马氏体的分解，阻碍碳化物的聚集长大，形成坚硬的碳化物，使淬火钢回火时变得更为稳定，其硬度不易随回火温度的升高而降低。

而且从硬度方面也可知道并没有得到要求的组织。根据已知数据可以知道，当40CrNi在820-840油淬得到马氏体组织的硬度应该大于53，但是本人的试样的硬度却是53.2，如果是铁素体+马氏体组织，那么硬度会低于53.这说明得到的组织里马氏体占据了绝大部分。这可能与实验中实际的热处理与理论的热处理制度出现偏差有关。在实际试验中，炉子的温度设置成了770，而理论的热处理制度的温度为761，并且40CrNi的Ac3便是769，实际保温

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/zonghexinwen/2020/1110/343.html