鋼的熱處理5-回火

　　鋼件淬火后，再加熱到A_?以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱(chēng)為回火。工件經(jīng)淬火后雖然具有高的硬度和強(qiáng)度，但脆性較大，并存在有較大的淬火應(yīng)力，一般情況下必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)幕鼗鸷蟛拍苁褂谩?nbsp;                        

       （1）回火的目的

        ①穩(wěn)定組織，消除淬火應(yīng)力，防止工件在以后的加工和使用過(guò)程中產(chǎn)生變形和裂紋；

        ②減少脆性，調(diào)整硬度，以滿(mǎn)足各種工件對(duì)力學(xué)性能的不同要求。

       （2）鋼在回火時(shí)組織和性能的變化

　　經(jīng)淬火后的組織（馬氏體+殘余奧氏體）為不穩(wěn)定組織，有著向穩(wěn)定組織自發(fā)轉(zhuǎn)變的傾向。但在室溫下，這種轉(zhuǎn)變的速度極其緩慢。回火加熱時(shí)，隨著溫度的升高，原子活動(dòng)能力加強(qiáng)，使組織轉(zhuǎn)變能較快地進(jìn)行。淬火鋼在回火的組織轉(zhuǎn)變可以分為馬氏體的分解、殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變、碳化物類(lèi)型的轉(zhuǎn)變和滲碳體的聚集長(zhǎng)大等四個(gè)階段。與此同時(shí)，力學(xué)性能變化的基本趨勢(shì)是，隨著回火溫度的提高，鋼的強(qiáng)度和硬度下降，而塑性和韌性增加，決定淬火鋼回火后組織和性能的主要因素是回火溫度。

        （3）回火的分類(lèi)

　　根據(jù)回火溫度的不同，通常將回火方法分為如下三類(lèi)：

        ①低溫回火（150~250℃）     低溫回火的目的是保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性，降低淬火應(yīng)力，減少鋼的脆性。低溫回火時(shí)，淬火馬氏體中的碳已經(jīng)部分地從固溶體中析出并形成了過(guò)渡碳化物，殘余奧氏體也轉(zhuǎn)變?yōu)橛珊歼^(guò)飽和的α 固溶體和彌散析出的過(guò)度碳化物組成的復(fù)相組織，稱(chēng)為回火馬氏體，其硬度一般為58~64HRC。低溫回火主要用于刃具、量具、冷作模具、滾動(dòng)軸承、滲碳淬火件和表面淬火件等；

        ②中溫回火（350-500℃）     中溫回火的目的是獲得高的彈性極限、屈服點(diǎn)和較好的韌性。中溫回火時(shí)，馬氏體中過(guò)飽和的碳完全析出，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，此時(shí)的組織是在鐵素體基體內(nèi)分布著極細(xì)小的滲碳體顆粒，稱(chēng)為回火托氏體，其硬度一般為35~50HRC。中溫回火主要用于彈性零件及熱鍛模具等；

        ③高溫回火（500~650℃）     高溫回火的目的是獲得良好的綜合力學(xué)性能。通常把工件淬火及高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱(chēng)為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火時(shí)，滲碳體聚集長(zhǎng)大而粗化，得到在鐵素體基體上分布著細(xì)小球狀滲碳體的組織稱(chēng)為回火索氏體，硬度一般為220~330HBS。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，如螺栓、連桿、齒輪及軸類(lèi)等。

　　調(diào)質(zhì)處理后的組織力學(xué)性能（強(qiáng)度、韌性）比相同硬度的正火組織好，這是因滲碳體晶粒狀，后者為片狀。

　　調(diào)質(zhì)一般作為最終熱處理，但也作為表面淬火和化學(xué)熱處理的預(yù)先熱處理。調(diào)質(zhì)后硬度不高，便于切削加工，并能獲得較低的表面粗糙度值。

　　除了以上三種常用回火方法外，某些精密的工件，為了保持淬火后的硬度及尺寸的穩(wěn)定性，常進(jìn)行低溫（100~150℃）、長(zhǎng)時(shí)間（10~50h）保溫的回火，稱(chēng)為時(shí)效處理。

　　生產(chǎn)中制定回火工藝時(shí)，首先根據(jù)工件所要求的硬度范圍確定回火溫度。然后再根據(jù)工件材料、尺寸、裝爐量和加熱方式等因素確定回火時(shí)間，一般為1~3h。回火后的冷卻一般為空冷，某些只有高溫回火脆性的合金鋼在高溫回火時(shí)必須快冷。

        （4）回火脆性

　　有一些淬火鋼（查資料）在某些溫度回火或從回火溫度緩慢冷卻通過(guò)該溫度區(qū)間時(shí)的脆化現(xiàn)象（即韌性反而下降的現(xiàn)象）稱(chēng)為回火脆性。

　　鋼淬火后在250-350℃回火時(shí)所產(chǎn)生的回火脆性稱(chēng)為**類(lèi)回火脆性，也稱(chēng)為低溫回火脆性。**類(lèi)回火脆性一旦產(chǎn)生就無(wú)法消除，因此生產(chǎn)中一般不在此溫度范圍內(nèi)回火。

　　含有鉻、錳、鉻、鎳等元素的合金鋼淬火后，在脆化溫度（450~600℃）區(qū)回火，或經(jīng)更高溫度回火后緩溫冷卻通過(guò)脆化溫度區(qū)所產(chǎn)生的脆性，稱(chēng)為第二類(lèi)回火脆性，又稱(chēng)高溫回火脆性。這種脆性可通過(guò)高于脆化溫度的再次回火后的快冷來(lái)消除。

      （5）二次硬化現(xiàn)象

　　含有W、Mo、V等元素的合金鋼，在高溫回火時(shí)，其硬度不僅不降低，反而有所上升，即再次硬化的現(xiàn)象。

　　如高速鋼淬火后的組織為馬氏體+未溶合金碳化物+殘余奧氏體。高速鋼經(jīng)高溫淬火后的殘余奧氏體量達(dá)20%~30%（體積分?jǐn)?shù)），為消除殘余奧氏體并獲得最高硬度和熱硬性，需進(jìn)行多次回火。W18Cr4V鋼在550~570℃回火時(shí)，由于二次硬化的發(fā)生，可獲得最高硬度。因此，W18Cr4V淬火后通常采用560~570℃三次回火。高速鋼淬火回火后的組織為回火馬氏體+碳化物十少量殘余奧氏體。