鍛造回火時是如何進行組織轉變的？

大型鍛件經淬火、正火處理後,還需進行回火處理，回火是最後一道熱處理工藝，大鍛件回火的目的是：1.消除或降低淬火、正火冷卻過程中產生的內應力；2.獲得穩定的回火組織，達到所要求的力學性能技未指標；3.進一步去除鍛件中的氫氣或使其分布更為合理；4.如前所述進一步完成冷卻過程中的心部組織轉變。

為滿足大鍛件不同的硬度等力學性能的要求，淬火後需要選用不同的溫度回火。根據回火溫度的不同，在生產中往往將回火過程分為低溫回火，回火溫度在150-250℃之間， 其目的是穩定或降低淬火應力,減少鋼的並保持鋼的高硬度,如要求HS90以上的高硬冷軋工作輥,表面淬火後應進行低溫回火。中溫回火時回火溫度一般選擇在350-500℃,可以獲高的彈性極限，同時有高的韌性。在500-650℃的回火稱為高溫回火，主要是為獲得強度,塑性和韌性良好配合的綜合力學性能,所以一般結構鋼大鍛件經淬火或正火後都進行高溫回火處理。

對於一般焊接件，鑄鐵(鋼)件，以及被校直的軸類零件，均存在著較大的內應力，為消除這些零、部件的內應力，達到穩定形狀和幾何尺寸的目的,往往也需要進行高（中)溫回火處理,有些工廠將這類零部件的回火人工時效處理，有時也稱為低溫退火。

鋼在淬火或正火之後的回火過程中，性能發生了很大的變化，這是在回火過程中組織變化的宏觀反映,所以要了解回火過程必須首先要知道回火時的組織變化規律。

回火時的組織轉變：

回火是在大鍛件經淬火或正火之後進行的工序,所以回火時的組織轉變與淬火或正火之後得到的組織有關。如前所述,大鍛件經淬火或正火之後可以得到馬氏體、貝氏體或珠光體組織，或是幾種混合組織，下面就各種組織在回火過程中的轉變情況作一簡略的介紹。

(一）馬氏體回火。

馬氏體是碳在《相中的過飽和固溶體，這是一種不穩定的亞穩相。馬氏體轉變一般不能進行到底，即使將過冷奧氏體冷卻到Mf點以下時，還有一些奧氏體被保留下來，對於一些高合金鋼其Mf點可能被降到室溫以下，當過冷奧氏體被冷卻到室溫時，還有一部分奧氏體不能轉變為馬氏體，一般將這兩部分殘存的奧氏體都稱為殘餘奧氏體。對低中碳鋼 和低合金鋼，殘餘奧氏體量一般比較少，但對高碳或高合金鋼來說，殘餘奧氏體量就可能比較多。對於大鍛件用鋼常見的馬氏體形態主要有板條馬氏體和透鏡片馬氏體。板條馬氏體的亞結構主要是由高密度位錯組成，所以也稱為位錯馬氏體，而透鏡片馬氏體的亞結構主要是由孿晶組成，所以也稱為孿晶馬氏體。馬氏體形態主要決定於奧氏體的化學成分，其中以碳為最重要。

在回火過程中發生的轉變主要是馬氏體的分解及殘餘及殘餘奧氏體的轉變。隨溫度升高，在四個溫度範圍內有熱效應,這表明,在這四個溫度範圍內發生了放熱轉變。現在已弄清，對應於第一個熱效應的轉變是馬氏體分解。這一過程開始於100℃左右, 在150-170℃左右轉變速度達到最大。用X射線結構分析方法證明，此時固溶於馬氏體的碳以碳化物的形式自馬氏體中析出，使馬氏體的碳含量及正方度下降，碳含量直所降低的馬氏體稱為回火馬氏體。隨著溫度的升高，馬氏體的碳含量不斷減少化物的析出速度也隨之而降低。這一析出過程一直延續到350℃左右。對應於第二個熱效應的轉變是殘餘奧氏體的轉變。這一轉變在190-200℃開始，在240-270℃左右轉變速度達到最快,在300℃左右結束。在這一溫度範圍內，除殘餘奧氏體發生轉變外，馬氏體還繼續分解。由於兩個效應的疊加,故使熱效應非常明顯。對應於第三個熱效應的轉變是碳化物轉變,因馬氏體分解初期析出的是亞穩碳化物,在此溫度範圍內將轉變為穩定的碳化物。最後在440-550℃之間相將發生回復與再結晶，已析出的碳化物將發生聚集長大。在第四個轉變之後，亦即在再結晶終了之後，碳化物的聚集長大還將繼續進行，直至下臨界點。由此可見,馬氏體的回火轉變是相當複雜的。必須指出，回火轉變的複雜性還在於：

1)四個轉變不是彼此分隔的而是相互重疊的，一個轉變還未結束,另一個轉變已經開始。四個由熱效應引起的低谷不是由某一個轉變而是幾個轉變的綜合結果，只是其中的一個是主導的。

2)雖然大部分鋼在回火時都具有上述四種轉變,但各種鋼回火轉變還與其成分及淬火工藝的不同，這四種轉變出現的溫度範圍也將有所不同。如低碳鋼淬火後殘餘奧氏體很少,故第二個轉變就很不明顯；合金鋼由於溶於奧氏體的合金元素顯著提高了殘餘奧氏體的穩定性，故將殘餘奧氏體的轉變推向高溫。

綜上所述，馬氏體的回火過程中主要發生四種轉變即馬氏體的分解、殘餘奧氏體的轉變、相的回復和再結晶、碳化物的析出，轉變和聚集長大。

（二）珠光體型原始組織的回火。

大鍛件為避免淬火時的過大的內應力，特別是一些碳鋼和低合金鋼鍛件經常採用油淬或正火處理，所以基本上得到的是珠光體型的組織。這時得到的珠光體中的滲碳體是片狀的，比較分散，在回火過程中，鐵素體和滲碳體沒有成分的變化，只會發生滲碳體的聚集和球化。淬火珠光體在回火時，片狀珠光體會變為球狀珠光體，回火溫度越高，保溫時間越長，得到的珠光體球也越大。這樣的組織比淬火珠光體的綜合力學性能要好。完全球化需要很長時間。 在重機廠生產的45鋼大鎚頭,淬火之後只能得到珠光體，它的回火主要是為消除淬火應力，使滲碳體產生部分的聚集長大，降低一些硬度,提高塑韌性。合金元素特別是碳化物形成元素，阻礙碳化物的球化過程，提高了回火抗力。

(三）淬火(正火）貝氏體的回火.

貝氏體是過飽和碳的固溶體和很細的滲碳體的混合物,在回火時會發生如下轉變：

1.滲碳體的球化，由於貝氏體中的滲碳體分散度很大，可以在較低的溫度開始球化，由於球化的結果使鋼的硬度強度降低，塑性韌性升高。

2.合金碳化物的形成和析出，在回火過程中，碳化物形成元素在500℃以上就向碳化物中轉移，並形成特殊的額合金碳化物，這種特殊的碳化物以高度彌散的形式分布，可使鋼的硬度和強度升高，這對高合金很明顯，對低合金鋼不太明顯，由於合金元素的作用，明顯地提高回火抗力。

綜上所述，在回火的過程中，通過對上述的了解後，一定要注意回火的組織轉變，面對不同的組織轉變應對相應的措施，實施不同的方案，儘可能保證產品的完好。

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