钢回火后的组织和性能

二、钢回火后的组织和性能

按照以上分析，淬火钢在各个阶段回火所形成的组织主要有回火马氏体、回火托氏体和回火索氏体。由于它们的形成条件不同，组织形态各异，因而各具有不同的性能。

(一)回火马氏体

钢在150～250℃范围内回火，得到的由过饱和的α-Fe固溶体及弥散的ε-碳化物所组成的双相组织称为回火马氏体。中、高碳钢回火马氏体中极细的ε-碳化物要在电子显微镜下才能看到。低碳板条回火马氏体看不到析出物，因为其组织中只有碳原子的偏聚，其形态基本不变。由于此时碳化物极细且与母相保持共格关系，加之母相仍处于过饱和状态，因而淬火钢的硬度在回火第一阶段中不至于降低。共析和过共析碳钢的硬度甚至略有升高，这是因为这些钢的碳含量高，析出的ε-碳化物数量较多，弥散强化的效果较大所致。

回火马氏体仍保留原淬火马氏体的片状或板条状形态，但由于其上有大量极细的ε-碳化物析出，易被腐蚀，故回火马氏体在金相显微镜下显黑色片状或板条状。

回火马氏体基本保留了淬火马氏体的力学性能，其中高碳回火马氏体的硬度、强度高，但塑性、韧性较差;低碳回火马氏体虽然硬度不高，但强度经淬火、回火后提高幅度较大，同时兼有良好的塑性和韧性。图6-30(a)为高碳钢在光学金相显微镜下的回火马氏体。

图6-30　钢的回火组织

(二)回火托氏体

在350～500℃温度范围回火得到的组织为回火托氏体，它是铁素体和极细粒状渗碳体组成的混合物。由于在此温度范围内铁素体还未发生再结晶，其形态仍呈马氏体的片状或板条状，在电子显微镜下可见细粒状的渗碳体沿一定方向分布。图6-30(b)为光学金相显微镜下的回火托氏体组织。

回火托氏体形成时，马氏体已充分分解，因而钢的强度、硬度已有明显的下降;但由于铁素体仍保留了淬火马氏体的亚结构，内部存在大量高密度的位错或孪晶;同时粒状渗碳体极其细小且高度弥散(在光学显微镜下难以分辨)，所以回火托氏体组织具有很高的屈强比，最大的特点是具有高的弹性极限和良好的韧性。

(三)回火索氏体

在500～650℃温度范围回火得到的组织为回火索氏体，它是由粒状渗碳体和已经发生再结晶的铁素体组成的混合物。回火索氏体中渗碳体的颗粒已明显聚集，在光学显微镜下便可清晰地鉴别。图6-30(c)为在光学显微镜下的回火索氏体组织。

回火索氏体的硬度和强度虽然比回火托氏体还有所降低，但韧性、塑性大幅提高，钢的强度、硬度、塑性、韧性均达到较为理想的配合，所以回火索氏体具有优良的综合性能。

对比试验证明，回火组织比一般的组织具有更加优良的综合性能。如硬度相同时，回火托氏体和回火索氏体与一般由奥氏体直接冷却得到的层片状托氏体和索氏体相比，不仅具有较高的强度，而且具有较高的塑性和韧性，即回火组织的整体综合性能更高。这主要是因为组织形态不同所致。