高速钢组织回火过程的转变(加分讨论)

耿建亭

目前,对于高速钢的回火过程中有二次硬化/二次淬火等的说法,请大家讨论一下,其组织在回火过程中的转变,以利于更有效的服务于生产.

[ 本帖最后由 wangqinghua196 于 2007-11-26 13:04 编辑 ]

fcjyiong

由于高速钢的Ms点较低，淬火后常有20~30%的残奥存在，故高速钢回火的目的不仅仅是消除应力，更主要的是将残奥转变为回火马氏体。
高速钢回火后有二次硬化现象，这个结论已经形成了共识，且被大家所接受。那么在回火过程中组织如何转变及硬化的呢？
下面我先赘述一下：
    高速钢回火温度常在500~600℃之间（500℃以下也有，在此不谈），在此过程中，钒和钨的合金碳化物从马氏体中析出，以细小的粒状分布在马氏体基体上，使硬度增高；同时，残奥中也有碳化物析出，使其中的碳和合金元素含量降低，使其稳定性降低，Ms上升，从而使残奥 在回火的次却过程中转变成马氏体，使硬度增高，这一过程也称二次淬火。因此高速钢回火时的二次硬化包括析出弥散碳化物造成的硬化和残奥在回火时转变为马氏体的二次淬火硬化，但其中起主导作用的是弥散硬化。
    高速钢回火常为2~3次，甚至4次，这是因为第一次回火后仍有约10%的残奥未能转变，因此需要继续回火使剩余残奥转变为马氏体，同时又可消除第一次回火时形成的马氏体的应力，故回火2~3次后残奥基本转变完成，应力也消除得差不多了，从而使性能达到最佳状态。这也是高速钢为什么要进行2-3次回火而不能一次长时间回火的原因。

周建国

关于怎样通过回火使高速钢实现二次硬化，楼上兄弟已阐述的非常到位。补充一点，对于用高速钢制造的尺寸精度要求很高的刀具，虽经3---4次的回火，但仍有少量的残余奥氏体，而这部分的残余奥氏体在以后的使用中，有可能继续转变，影响刀具的尺寸精度，为稳定尺寸，除进行冷处理外。还可采取时效处理。即将工件加热到370---380度，保温6---8小时。通过处理阻滞这部分奥氏体在使用中的转变，同时也消除了最后一次回火冷却时的应力。

耿建亭

请继续讨论
1为什么析出碳化物后,其MS点会提升?从应力/转变空间等方向考虑一下.
2如果第一次回火时间过长,会出现什么缺陷?
3为什么要选用550左右的回火温度?
同时也欢迎对顶楼的话题继续讨论.
谢谢

周建国

因为550度左右的回火温度，能够使高速钢获得良好的机械性能。到达高硬度，较高的强度，同时韧性也有所提高。能满足大多数高速钢工具对性能的要求。

霍大侠

为什么析出碳化物后,其MS点会提升?
高速钢在回火时，从马氏体中析出弥散碳化物产生弥散硬化的同时使残余奥氏体压应力松弛，并析出一部分碳化物，使残余奥氏体中合金元素及碳含量降低，所以MS点提高，这种现象叫做二次淬火（但这种硬化效果不及弥散硬化效果明显）。

周建国

高速钢的马氏体转变点Ms一般在200度左右。Ms及Mf点与钢的化学成分，加热温度，及冷却条件有关。随着淬火加热温度的提高，奥氏体中碳和合金元素的浓度增加，MS和Mf点下降；如果在冷却过程中，有碳化物自奥氏体中析出，则将是Ms点升高；在中温转变区停留和缓冷，使Ms点下降，残余奥氏体量增加。高速钢回火是碳化物从马氏体中析出及合金元素在&固溶体与碳化物间重新分布的过程。

周建国

补充一下霍大侠的见解，高速钢在回火过程中，残余奥氏体中的碳原子重新分布，产生了反稳定化效应。几种因素（残奥析出碳化物，Ms点升高。奥氏体压应力松弛。）的共同作用，是残余奥氏体变得不稳定，在回火后的冷却过程中转变为马氏体。

周建国

二次硬化还与回火后冷却过程中残余奥氏体转变为二次马氏体有关，由低硬度的残余奥氏体转变为高硬度的二次马氏体，也是二次硬化的原因。但它与析出特殊碳化物的弥散硬化相相比，其作用较小，只有当淬火钢中的残余奥氏体量很高时，其作用才叫显著。

耿建亭

高速钢第一次回火后的冷却速度与其残奥的转变量有没有关系呢?

dgr

原帖由 耿建亭 于 2007-11-26 19:00 发表
请继续讨论
1为什么析出碳化物后,其MS点会提升?从应力/转变空间等方向考虑一下.
2如果第一次回火时间过长,会出现什么缺陷?
3为什么要选用550左右的回火温度?
同时也欢迎对顶楼的话题继续讨论.
谢谢 ...

为什么要选用550左右的回火温度?
在回火时碳化物的析出提高了钻火的壮态和硬度,称为"弥散硬化",在回火过程中残余奥氏体转变成二次淬火马氏体同样提高了钻火壮态的硬度,叫做高速钢的"二次硬化".由于550度左右"弥散硬化"和"二次硬化"的作用最显著,所以在生产中都采用550度的左右回火.

userwuq

原帖由 耿建亭 于 2007-11-26 19:00 发表
请继续讨论
1为什么析出碳化物后,其MS点会提升?从应力/转变空间等方向考虑一下.
2如果第一次回火时间过长,会出现什么缺陷?
3为什么要选用550左右的回火温度?
同时也欢迎对顶楼的话题继续讨论.
谢谢 ...

看到好多回复，但是都拘泥于现象的阐述。
对于问题1，
究其原因，我认为最主要的原因就是碳化物析出使基体中碳含量降低，从而导致了Ms点的下降。这点可以从马氏体转变点计算经验公式中明显的看出来：
波波公式              Ms=520-320C-50Mn-30Cr-20（Ni+Mo）-5（Cu+Si）适用于碳钢；
司替海-海莱司公式 Ms=561-474C-33Mn-17（Cu+Ni）-21Mo，适用于中碳合金钢。
为什么C对Ms影响如此显著？
马氏体转变是一个共格切变的过程，由于碳在奥氏体中的固溶以间隙为主，而Si、Mn、Ni、Cr等则是置换固溶。间隙固溶无疑对晶格产生的畸变影响要大，奥氏体冷却，起到阻碍晶格点阵切变的作用，故需要更大的过冷度才能促使相变发生。

对于问题2，
何谓过长？回火时间与锻件的直径是成比例的。我认为回火时间过长除了浪费能源之外，对工件的影响程度不会非常大。

对于问题3，
选在550的回火温度是与碳化物析出温度有关系的，回火温度过低，Cr、Mo、V、W的碳化物不会析出；温度过高，析出的碳化物会聚集长大、粗化，从而达不到要求的性能。回火温度一般选在二次硬化峰值温度左右。

[ 本帖最后由 userwuq 于 2007-12-4 22:01 编辑 ]

耿建亭

请继续讨论
高速钢第一次回火后的冷却速度与其残奥的转变量有没有关系呢?

从反稳定化与稳定化方面考虑一点吧

另欢迎对以上所有的问题进行讨论

ipsen

一直在关注这个帖子，朋友们怎么都没有下文了呢？？接着来啊！！ :handshake

熊猫灵魂

耿工问题提的好。后面的各位回答的也很好。
有没有继续讨论的。
回火使MS点升高，在模具出炉后冷却过程中，残余奥氏体转变。
所以每次回火后模具必须要冷到室稳，多次回火使组织转变完全。
这种过程应该不限于高速钢吧。

材料博士后

以获得韧性而言，低淬加380度的回火工艺是最佳的（但此时耐热性销欠缺）。回火的本质可能是：晶格畸变慢慢减轻，碳化物聚集并长大，空位增多，应力渐消除。根据不同的使用要求，制定不同的回火工艺。但是更多的质量因素是在淬火及其冷却过程中形成的。

[ 本帖最后由 stigershu 于 2008-11-18 11:32 编辑 ]

材料博士后

以获得韧性而言，低淬加380度的回火工艺是最佳的（但此时耐热性销欠缺）。回火的本质可能是：晶格畸变慢慢减轻，碳化物聚集并长大，空位增多，应力渐消除。根据不同的使用要求，制定不同的回火工艺。但是更多的质量因素是在淬火及其冷却过程中形成的。

[ 本帖最后由 stigershu 于 2008-11-18 11:31 编辑 ]

jack-mj

HSS淬火后残余奥氏体在经过回火时的转变,一部分转变为马氏体,另一部分还是残奥存在,
在经过3-4次的540-560回火,残奥的比重只能是减少到最小,但不能完全的转变,
一定量的残奥对材料的机械的影响方面,主要是提高材料的基体强度(发挥合金元素和合金碳化物性能的优越性)
更好的服务于马氏体组织和碳化物,
选择540是为了HSS得到最好的回火组织配合,性能综合
560只是为了达到HSS有最高的硬度和高温红硬性,相比材料在此温度回火,比在540回火的综合性能差一点...

马氏体专家

:loveliness: :loveliness: 高速钢是什么东西？和高温合金是一个东西么？

zwl

高速钢淬火后，残余奥氏体含量很高，达到20-30，原因是高速钢淬火加热温度很高，高达1260-1290，奥氏体中的合金含量较高，使得马氏体转变点（开始和结束点），降低，常温淬火只有部分马上体转变，要么采用深冷处理，使之转变，要么采用多次（2-4次）回火，回火使马氏体中析出碳化物，减小晶格畸变，可以降低组织应力利于残余奥氏体转变，通过多次回火，残余奥氏体含量可以降到4-6%，可以使得高速钢淬火硬度由50HRC左右提高到60HRC以上。具有有二次硬化/二次淬火的现象。