回火脆性分析
如前所述，鋼的韌性總的變化趨勢是隨回火溫度提高而提高，但在350℃和500℃附近
回火時(shí)，沖擊韌度值將明顯下降(圖9—10)。這種工件淬火后在某些溫度區(qū)間回火產(chǎn)生的
瞻性明顯增大現(xiàn)象，稱回火脆性(temper brittleness)。
1．第一類回火脆性
在350％左右回火出現(xiàn)的回火脆性稱為第一類回火脆性(embrittlement)(有時(shí)也稱低溫回
火脆性)。這種脆性幾乎存在于所有的鋼中。如果已經(jīng)出現(xiàn)了第一類回火脆性，再加熱到更高
溫度回火，可以使沖擊韌度值重新升高，此后再在此脆化溫度區(qū)間回火，將不再產(chǎn)生脆性。所
以第一類回火脆性又被稱為不可逆回火脆性。回火后的冷卻速度對(duì)這類回火脆性沒有影響。
一般認(rèn)為，低溫回火脆性主要是馬氏體分解時(shí)沿板條界、束界、孿晶帶和原奧氏體晶界析
出脆性很大的滲碳體等碳化物薄膜(片)所致。雜質(zhì)元素P、sn、sb、As等偏聚于晶界使晶
界弱化及板條間的殘留奧氏體析出的碳化物薄膜則也使低溫回火脆l(xiāng)生的程度增大。
目前尚不能完全消除第一類回火脆性，但可采取以下方法防止或減輕：①降低鋼中雜質(zhì)
元素含量；②設(shè)法細(xì)化奧氏體晶粒(如采用A1脫氧或加入Nb、V、Ti等元素)；③加入
Mo、w等元素，可減輕第一類回火脆性；④采用等溫淬火代替淬火加回火；⑤加入cr、si，
使發(fā)生回火脆性的溫度避開所需進(jìn)行的回火溫度。
2．第二類回火脆性
第二類回火脆性(有時(shí)也稱高溫回火脆性)是指含cr、Mn、cr—Ni等元素的合金鋼工
件淬火后，在脆化溫度區(qū)(400—550％：)回火，或在更高溫度回火后緩慢冷卻所產(chǎn)生的回
火脆性。碳鋼一般不出現(xiàn)第二類回火脆性。這種脆性可通過高于脆化溫度的再次回火并快速
冷卻予以消除。但消除后，如再次在脆化溫度區(qū)間回火或在更高溫度回火后緩慢冷卻，則將重新脆化，故又稱可逆回火脆性(revesible temper brittleness)。近年來，隨著俄歇譜儀以及
電子探針等探測表面極薄層化學(xué)成分新技術(shù)的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)，第二類回火脆性主要與雜質(zhì)
元素P、sb、sn等在原奧氏體晶界及顯微裂紋表面發(fā)生偏聚、使之脆化有關(guān)。對(duì)貝氏體組織
回火也會(huì)產(chǎn)生第二類回火脆性，但較弱。cr、Mn、Ni等合金元素與雜質(zhì)元素的親和力大于
Fe，其在向晶界偏聚時(shí)也促進(jìn)雜質(zhì)偏聚，因此含這類元素的合金鋼對(duì)第二類回火脆性很敏
感。當(dāng)cr、Mn、Ni復(fù)合加入時(shí)，回火脆性傾向就更為強(qiáng)烈。w、Mo等合金元素與雜質(zhì)元素
的親和力更大，在晶內(nèi)與雜質(zhì)元素形成化合物，從而避免雜質(zhì)元素在晶界偏聚。鋼中加入
Mo(wc=0．5％)或w(wc=1．0％)，便可基本防止回火脆性的產(chǎn)生。
避免產(chǎn)生第二類回火脆性的關(guān)鍵在于設(shè)法消除有害雜質(zhì)在晶界的偏聚。防止或減輕第二
類回火脆性的方法如下：①降低鋼中雜質(zhì)含量；②加入能抑制第二類回火脆性的合金元素
w、Mo等；③細(xì)化奧氏體晶粒，降低單位面積上的雜質(zhì)偏聚量；④避免在脆化溫度區(qū)間回
火，或在脆化溫度以上回火加熱后快冷；⑤對(duì)亞共析鋼采用亞溫淬火，使雜質(zhì)元素分布于鐵
素體中；⑥采用形變熱處理，以增大晶界面積。
由于回火脆性的存在，使可供選擇的回火溫度受到了限制，給調(diào)整力學(xué)性能和選材帶來
一定困難。目前，人們?nèi)栽跒榛鼗鸫嘈詸C(jī)理的研究不斷努力著，以期找到有效的解決方法。
五、非馬氏體組織回火時(shí)的變化
工件淬火時(shí)，由于各部位的冷卻速度不同，其組織也不同，大于臨界淬火速度的部位形
成馬氏體，小于臨界淬火速度的部位形成非馬氏體組織(如下貝氏體、珠光體等)。回火
時(shí)，這些非馬氏體組織發(fā)生的組織、性能變化如下：
1．非馬氏體組織回火時(shí)的轉(zhuǎn)變
貝氏體、珠光體等非馬氏體組織的自由能雖低于馬氏體，但高于粒狀珠光體，所以這些
組織回火時(shí)，最終也趨于向最穩(wěn)定的粒狀珠光體狀態(tài)轉(zhuǎn)變。
(1)珠光體組織的轉(zhuǎn)變珠光體組織在回火時(shí)變化較小，因?yàn)樗鼈円咽欠�(wěn)定相組成的
組織。但是在較高溫度下長時(shí)間回火，片狀滲碳體將發(fā)生球化。片層越薄，球化的傾向越
大。例如，一般在450％：以上時(shí)托氏體中的滲碳體便開始球化并聚集長大；而珠光體則比較
穩(wěn)定，在650~C以上長時(shí)間保溫后，才能轉(zhuǎn)變?yōu)榱钪楣怏w。
(2)下貝氏體的轉(zhuǎn)變下貝氏體與回火
馬氏體相似，300％以下回火時(shí)，僅相與￡碳
化物都無變化；300％以上時(shí)，e碳化物開始
轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體并聚集長大；400—500％時(shí)，
鐵素體回復(fù)與再結(jié)晶，滲碳體聚集并球化。
2．非馬氏體組織在回火時(shí)的性能變化
各種非馬氏體組織的硬度隨回火溫度
提高而降低。圖9一l l所示為1、9鋼不同組
織在回火時(shí)的硬度變化情況，可以看出，
各種組織硬度開始下降的溫度分別為：馬
氏體一200％；下貝氏體一300％；托氏體一400％；索氏體一550~C。
合金鋼非馬氏體組織硬度下降的溫度一般較高，且下降的速度較慢。
韌性、塑性隨回火溫度的變化一般具有如下規(guī)律：馬氏體、貝氏體、珠光體組織在回火達(dá)到相同強(qiáng)度時(shí)(不出現(xiàn)回火脆性)，馬氏體或貝氏體回火組織的韌性、塑性較好，珠光體
回火組織較差。
